矩形波發(fā)生電路

一、電路組成及工作原理因為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；因為產(chǎn)生振蕩，就是要求輸出的兩種狀態(tài)自動地相互轉(zhuǎn)換，所以電路中必須引入反饋；因為輸出狀態(tài)應(yīng)按一定的時間間隔交替變化，即產(chǎn)生周期性變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來確定每種狀態(tài)維持的時間。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RC充、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。電壓傳輸特性如圖所示。工作原理：★設(shè)某一時刻輸出電壓u_O=+U_Z，則同相輸入端電位u_P=+U_T。u_O通過R₃對電容C正向充電，如圖中箭頭所示。反相輸入端電位u_N隨時間t增長而逐漸升高，當t趨近于無窮時，u_N趨于+U_Z；★一旦u_N=+U_T，再稍增大，u_O就從+U_Z躍變?yōu)?em>-U_Z，與此同時u_P從+U_T躍變?yōu)?U_T。隨后，u_O又通過R₃對電容C放電，如圖中箭頭所示?！锓聪噍斎攵穗娢?em>u_N隨時間t增長而逐漸降低，當t趨近于無窮時，u_N趨于-U_Z；一旦u_N=-U_T，再稍減小，u_O就從-U_Z躍變?yōu)?U_Z，與此同時，u_P從-U_T躍變?yōu)?U_T，電容又開始正向充電。上述過程周而復(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間常數(shù)均為R₃C，而且充電的總幅值也相等，因而在一個周期內(nèi)u_O=+U_Z的時間與u_O=-U_Z的時間相等，u_O為對稱的方波，所以也稱該電路為方波發(fā)生電路。電容上電壓u_C和電路輸出電壓u_O波形如圖所示。矩形波的寬度T_k與周期T之比稱為占空比，因此u_O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U_Z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u_O=+U_Z時，通過R_W1、D₁和R₃對電容C正向充電，若忽略二極管導(dǎo)通時的等效電阻，則時間常數(shù) ★當u_O=-U_Z時，通過R_W2、D₂和R₃對電容C反向充電，若忽略二極管導(dǎo)通時的等效電阻，則時間常數(shù) 利用一階RC電路的三要素法可以解出 結(jié)論：改變電位器的滑動端可改變占空比，但不能改變周期。