1、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
2、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
3、 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，
4、 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
5、。 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
6、 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 。
