矩形波發生電路

一、電路組成及工作原理

因為矩形波電壓只有兩種狀態，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；因為產生振蕩，就是要求輸出的兩種狀態自動地相互轉換，所以電路中必須引入反饋；因為輸出狀態應按一定的時間間隔交替變化，即產生周期性變化，所以電路中要有延遲環節來確定每種狀態維持的時間。

電路組成：如圖所示為矩形波發生電路，它由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環節，又作為反饋網絡，通過RC充、放電實現輸出狀態的自動轉換。電壓傳輸特性如圖所示。

工作原理：

★設某一時刻輸出電壓uO=+UZ，則同相輸入端電位uP=+UT。uO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uN隨時間t增長而逐漸升高，當t趨近于無窮時，uN趨于+UZ； ★一旦uN=+UT，再稍增大，uO就從+UZ躍變為-UZ，與此同時uP從+UT躍變為-UT。隨后，uO又通過R3對電容C放電，如圖中箭頭所示。 ★反相輸入端電位uN隨時間t增長而逐漸降低，當t趨近于無窮時，uN趨于-UZ；一旦uN=-UT，再稍減小，uO就從-UZ躍變為+UZ，與此同時，uP從-UT躍變為+UT，電容又開始正向充電。 上述過程周而復始，電路產生了自激振蕩。 二、波形分析及主要參數 　　由于矩形波發生電路中電容正向充電與反向充電的時間常數均為R3C，而且充電的總幅值也相等，因而在一個周期內uO=+UZ的時間與uO=-UZ的時間相等，uO為對稱的方波，所以也稱該電路為方波發生電路。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。 　　調整電壓比較器的電路參數R1、R2和UZ可以改變方波發生電路的振蕩幅值，調整電阻R1、R2、R3和電容C的數值可以改變電路的振蕩頻率。 三、占空比可調電路 　　占空比的改變方法：使電容的正向和反向充電時間常數不同。利用二極管的單向導電性可以引導電流流經不同的通路，占空比可調的矩形波發生電路如圖(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uO=+UZ時，通過RW1、D1和R3對電容C正向充電，若忽略二極管導通時的等效電阻，則時間常數 ★當uO=-UZ時，通過RW2、D2和R3對電容C反向充電，若忽略二極管導通時的等效電阻，則時間常數 利用一階RC電路的三要素法可以解出 結論：改變電位器的滑動端可改變占空比，但不能改變周期。