矩形波发生电路

一、电路组成及工作原理

因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。

电路组成：如图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。电压传输特性如图所示。

工作原理：

★设某一时刻输出电压uO=+UZ，则同相输入端电位uP=+UT。uO通过R3对电容C正向充电，如图中箭头所示。反相输入端电位uN随时间t增长而逐渐升高，当t趋近于无穷时，uN趋于+UZ； ★一旦uN=+UT，再稍增大，uO就从+UZ跃变为-UZ，与此同时uP从+UT跃变为-UT。随后，uO又通过R3对电容C放电，如图中箭头所示。 ★反相输入端电位uN随时间t增长而逐渐降低，当t趋近于无穷时，uN趋于-UZ；一旦uN=-UT，再稍减小，uO就从-UZ跃变为+UZ，与此同时，uP从-UT跃变为+UT，电容又开始正向充电。 上述过程周而复始，电路产生了自激振荡。 二、波形分析及主要参数 　　由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均为R3C，而且充电的总幅值也相等，因而在一个周期内uO=+UZ的时间与uO=-UZ的时间相等，uO为对称的方波，所以也称该电路为方波发生电路。电容上电压uC和电路输出电压uO波形如图所示。矩形波的宽度Tk与周期T之比称为占空比，因此uO是占空比为1/2的矩形波。 利用一阶RC电路的三要素法可列出方程，求出振荡周期 振荡频率f=1/T。 　　调整电压比较器的电路参数R1、R2和UZ可以改变方波发生电路的振荡幅值，调整电阻R1、R2、R3和电容C的数值可以改变电路的振荡频率。 三、占空比可调电路 　　占空比的改变方法：使电容的正向和反向充电时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路，占空比可调的矩形波发生电路如图(a)所示，电容上电压和输出电压波形如图(b)所法。 电路工作原理： ★当uO=+UZ时，通过RW1、D1和R3对电容C正向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数 ★当uO=-UZ时，通过RW2、D2和R3对电容C反向充电，若忽略二极管导通时的等效电阻，则时间常数 利用一阶RC电路的三要素法可以解出 结论：改变电位器的滑动端可改变占空比，但不能改变周期。