矩形波發(fā)生電路

一、電路組成及工作原理

因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/矩形波">矩形波電壓只有兩種狀態(tài)，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是它的重要組成部分；因?yàn)楫a(chǎn)生振蕩，就是要求輸出的兩種狀態(tài)自動(dòng)地相互轉(zhuǎn)換，所以電路中必須引入反饋；因?yàn)檩敵鰻顟B(tài)應(yīng)按一定的時(shí)間間隔交替變化，即產(chǎn)生周期性變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來(lái)確定每種狀態(tài)維持的時(shí)間。

電路組成：如圖所示為矩形波發(fā)生電路，它由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)RC充、放電實(shí)現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動(dòng)轉(zhuǎn)換。電壓傳輸特性如圖所示。

工作原理：

★設(shè)某一時(shí)刻輸出電壓uO=+UZ，則同相輸入端電位uP=+UT。uO通過(guò)R3對(duì)電容C正向充電，如圖中箭頭所示。反相輸入端電位uN隨時(shí)間t增長(zhǎng)而逐漸升高，當(dāng)t趨近于無(wú)窮時(shí)，uN趨于+UZ； ★一旦uN=+UT，再稍增大，uO就從+UZ躍變?yōu)?em>-UZ，與此同時(shí)uP從+UT躍變?yōu)?UT。隨后，uO又通過(guò)R3對(duì)電容C放電，如圖中箭頭所示。 ★反相輸入端電位uN隨時(shí)間t增長(zhǎng)而逐漸降低，當(dāng)t趨近于無(wú)窮時(shí)，uN趨于-UZ；一旦uN=-UT，再稍減小，uO就從-UZ躍變?yōu)?UZ，與此同時(shí)，uP從-UT躍變?yōu)?UT，電容又開(kāi)始正向充電。 上述過(guò)程周而復(fù)始，電路產(chǎn)生了自激振蕩。 二、波形分析及主要參數(shù) 　　由于矩形波發(fā)生電路中電容正向充電與反向充電的時(shí)間常數(shù)均為R3C，而且充電的總幅值也相等，因而在一個(gè)周期內(nèi)uO=+UZ的時(shí)間與uO=-UZ的時(shí)間相等，uO為對(duì)稱的方波，所以也稱該電路為方波發(fā)生電路。電容上電壓uC和電路輸出電壓uO波形如圖所示。矩形波的寬度Tk與周期T之比稱為占空比，因此uO是占空比為1/2的矩形波。 利用一階RC電路的三要素法可列出方程，求出振蕩周期 振蕩頻率f=1/T。 　　調(diào)整電壓比較器的電路參數(shù)R1、R2和UZ可以改變方波發(fā)生電路的振蕩幅值，調(diào)整電阻R1、R2、R3和電容C的數(shù)值可以改變電路的振蕩頻率。 三、占空比可調(diào)電路 　　占空比的改變方法：使電容的正向和反向充電時(shí)間常數(shù)不同。利用二極管的單向?qū)щ娦钥梢砸龑?dǎo)電流流經(jīng)不同的通路，占空比可調(diào)的矩形波發(fā)生電路如圖(a)所示，電容上電壓和輸出電壓波形如圖(b)所法。 電路工作原理： ★當(dāng)uO=+UZ時(shí)，通過(guò)RW1、D1和R3對(duì)電容C正向充電，若忽略二極管導(dǎo)通時(shí)的等效電阻，則時(shí)間常數(shù) ★當(dāng)uO=-UZ時(shí)，通過(guò)RW2、D2和R3對(duì)電容C反向充電，若忽略二極管導(dǎo)通時(shí)的等效電阻，則時(shí)間常數(shù) 利用一階RC電路的三要素法可以解出 結(jié)論：改變電位器的滑動(dòng)端可改變占空比，但不能改變周期。