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矩形波發(fā)生電路

作者: 時間:2007-01-24 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
一、電路組成及工作原理
  因為電壓只有兩種狀態(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,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?yōu)?em>-UZ,與此同時uP從+UT躍變?yōu)?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?yōu)?UZ,與此同時,uP從-UT躍變?yōu)?UT,電容又開始正向充電。
上述過程周而復始,電路產(chǎn)生了自激振蕩。
二、波形分析及主要參數(shù)
  由于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)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。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、R2UZ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щ娏髁鹘?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uO=+UZ時,通過RW1、D1R3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(shù)
★當uO=-UZ時,通過RW2、D2R3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(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。


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