可变占空比方波发生器的设计与应用
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4.2.3 555定时器方波发生器仿真结果
当可变电阻R2调到30%，其仿真结果如图4-6（a）所示，此时发出的方波信号的周期T=1.35ms，占空比D=0.392。可变电阻R2调到70%，其仿真结果如图4-6（b）所示，此时发出的方波信号的周期T=1.333ms，占空比D=0.654。
（a）电阻R2调到30%的方波信号 （b）电阻R2调到70%的方波信号
图4-6 555定时器方波发生器仿真结果
4.2.4 555定时器方波发生器仿真分析
如图4-4所示，仿真结果中我们可以看出，控制电路中R2数值可以达到方波信号占空比的调节。由于555定时器元件的特性，其产生的方波信号非常理想。但是此时555定时器所产生方波信号的幅度值是固定的，对于其的应用存在一定的局限性。
当R2的阻值在一定范围内调节时，其产生的方波信号的周期保持不变。如当R2的调节范围在(16%，53%)，方波信号的周期T=1.350ms，占空比变化范围（0.203，0.519)，如图4-7（a）、（b）所示。
（a）电阻R2调到16%的方波信号 （b）电阻R2调到52%的方波信号
图4-7 555定时器方波发生器仿真结果
当R2的调节范围在(54%，82%)，方波信号的周期T=1.333ms，占空比变化范围（0.526，0.770)，如图4-8（a）、（b）所示。
可变占空比方波发生器的设计与应用
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（a）电阻R2调到53%的方波信号 （b）电阻R2调到82%的方波信号
图4-8 555定时器方波发生器仿真结果
对于此方案的占空比调节范围：当R2=0（滑动变阻器此时阻值为最小），周期T=1.419ms，高电平持续时间占t=0.085ms,空比D=t/T=0.06（最小），如图4-9（a）所示。当R2=12.3K（滑动变阻器此时阻值为最大），周期T=1.316ms，高电平持续时间占t=1.214ms,占空比D=t/T=0.9225（最大），如图4-9（b）所示。
（a）电阻R2调到0%的方波信号 （b）电阻R2调到100%的方波信号
图4-9 555定时器方波发生器仿真结果
综上此方案占空比的调节范围0.060—0.9225，调节范围也比较理想。而且555定时器方波发生器所产生的方波信号较集成运放电路方波发生器所产生的方波信号很理想，适合作为应用方案，但是其产生的方波信号幅度调节不方便。
4.3 555定时器+集成运放方波发生器的仿真设计
4.3.1 555定时器+集成运放方波发生器元器件选择
555定时器+集成运放方波发生器的是由555定时器方波发生器外加运算放大电路组成，故555定时器模块的元器件参数不变，而对于运算放大器模块，可变电阻R6应选择较大可变范围可变电阻，这样有利于对输入电压进行较大调节范围。对于反馈电阻R4、R5，应选择R4大于R5电阻。综合考虑以上分析，具体参数如表4-4所示。
可变占空比方波发生器的设计与应用
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表4-4 555定时器+集成运放方波发生器元器件选择
参数名称 R1 R2 R3 R4 R5 R6 U1B 参数或型号 1k 0~12.3k 1k 51k 10k 0~100k 参数名称 C1 C2 Vs 555 D1 D2 D1 参数或型号 0.1μF 0.01μF 5V NE555 1N5719 1N5719 1N5719 LF353P
4.3.2 555定时器+集成运放方波发生器仿真电路
结合表4-4，在仿真软件Multisim中进行电路建立、分析与仿真，仿真电路如图4-10所示。
图4-10 555定时器+集成运放方波发生器仿真电路
4.3.3 555定时器+集成运放方波发生器仿真结果
当可变电阻R3调到30%，R6也调到50%，此时发出的方波信号的周期T=1.350ms，幅度值U=3V，占空比D=0.329，仿真结果如图4-11（a）所示；当可变电阻R3调到30%，R6也调到80%，此时发出的方波信号的周期T=1.350ms，幅度值U=1.2V，占空比D=0.329，仿真结果如图4-11（b）所示；当可变电阻R3调到70%，R6也调到50%，
可变占空比方波发生器的设计与应用
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此时发出的方波信号的周期T=1.333ms，幅度值U=3V，占空比D=0.660仿真结果如图4-11（c）所示；当可变电阻R3调到70%，R6也调到20%，此时发出的方波信号的周期T=1.333ms，幅度值U=4.8V，占空比D=0.671仿真结果如图4-11（d）所示。
（a）电阻R3、R6调到30%、50%的方波信号 （b）电阻R3、R6调到30%、70%的方波信号
图4-11 555定时器+集成运放方波发生器仿真结果
（c）电阻R3、R6调到70%、50%的方波信号 （d）电阻R3、R6调到70%、20%的方波信号
4.3.4 555定时器+集成运放方波发生器仿真分析
如图4-6所示，仿真结果中我们可以看出，控制电路中R3数值可以达到方波信号占空比的调节，控制电路中R6数值可以达到方波信号幅度值的调节，这样时方波发生器的应用性得到很好地加强。
由于555定时器+运放方波发生器中555定时器模块与上节一致，故当R6一定时，R3的阻值在一定范围内调节时，产生的方波信号占空比随之发生变化，但周期也保持不变，但占空比变化R6调节为50%，当R3的调节范围在(44%，60%)，方波信号的周期T=1.342ms，占空比变化范围（0.446，0.580)，如图4-12（a）、（b）所示。
可变占空比方波发生器的设计与应用
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图4-12 555定时器+集成运放方波发生器仿真结果
（a）电阻R3、R6调到44%、50%的方波信号 （b）电阻R3、R6调到60%、50%的方波信号
对于此方案的占空比调节范围：当R3=0（最小），周期T=1.419ms，高电平持续时间占t=0.094ms，占空比D=t/T=0.066（最小），如图4-13（a）所示。当R3=12.3K（最大），周期T=1.316ms，高电平持续时间t=1.214ms,占空比D=t/T=0.9225（最大），如图4-13（b）所示。
（a）电阻R3、R6调到0%、50%的方波信号 （b）电阻R3、R6调到100%、50%的方波信号
图4-13 555定时器+集成运放方波发生器仿真结果
综上此方案占空比的调节范围0.066—0.9225，调节范围比较理想。而且555定时器+运放方波发生器所产生的方波信号很理想，再利用放大器又可以对方波的幅度进行调节，此方案较以上方案为最优，适合作为应用的可变占空比方波发生器。