V180ZA5方波产生电路是一种能够直接产生方波或矩形波的非正弦信号发生电路。由于方波或矩形波包含极丰富的谐波,因此,这种电路又称为多谐振荡电路。基本电路组成如图9.8.9所示,它是在迟滞比较器的基础上,增加了一个由Rf、C组成的积分电路,把输出电压经Rf、C反馈到比较器的反相端。在比较器的输出端引人限流电阻R和两个背靠背的双向稳压管就组成了一个如图9.8.9b所示的双向限幅方波发生电路。由图可知,电路的正反馈

系数F为①

F≈r2/r1+r2     (9.8.7)

方波产生电路,(a)基本电路 (b)双向限幅的方波产生电路.

在接通电源的瞬间,输出电压究竟偏于正向饱和还是负向饱和,那纯属偶然。设输出电压偏于正饱和值,即vo=+vz时,加到电压比较器同相端的电压为+Fyz,而加于反相端的电压,由于电容器C上的电压oc不能突变,只能由输出电压v。通过电阻Rf按指数规律向C充电来建立,如图9.8.10a所示,充电电流为i+。显然,当加到反相端的电压vc略正于+F△时,输出电压便立即从正饱和值(十yz)迅速翻转到负饱和值(一yz), -yz又通过Rf对C进行反向充电,如图9.8.10b所示,充电电流为厂。直到vc略负于一F/z值时,输出状态再翻转回来。如此循环不已,形成一系列的方波输出。为了简化符号,反馈系数F一律不带下标。

方波产生电路工作原理图,(a)电容器C充电情况 (b)电容器反向充电情况(c)输出电压与电容器电压波形图

图9.8.10c画出了在一个方波的典型周期内,输出端及电容器C上的电压波形。设‘=0时,vc=-F‰,则r/2的时间内,电容C上的电压vc将以指数规律由一F‰向+‰方向变化,电容器端电压随时间变化规律为

uc(J)=vz[1-(1+F)e-t/rfc]     (⒐8.8)

设r为方波的周期,当t=r/2时,1c(r/2)=fvz,代人上式,可得

uc(t/2)=vz[1-(1+f)e-t/2rfc]=fvz

对t求解,可得

t=2Rfcin1+f/1-f=2RCln(1+2r2/r1) (⒐⒏9)

如适当选取R1和R2的值,可使F=0.462,则振荡周期可简化为r=2Rfc,或振荡频率为

f=1/t=1/2rfc    (9.8.10)

在低频范围(如10Hz~10kHz)内,对于固定频率来说,用运放来组成图9.8.10电路尚可。当振荡频率较高时,为了获得前后沿较陡的方波,以选择转换速率较高的集成电压比较器代替运放为宜。

通常将矩形波为高电平的持续时间与振荡周期的比称为占空比。对称方波的占空比为50%。如需产生占空比小于或大于50%的矩形波,只需适当改变电容C的正、反向充电时间常数即可。实现此目标的一个方案是,将图9,8,11所示网络接人图9.8,9b中节点0、N之间,代替电阻RF。这样,当uo为正时,D1导通而D2截止,正图9.8.11 改变正、反向充向充电时间常数为RflC;当vo为负时,D1截止电时间常数的一种网络而D2导通,反向充电时间常数为Rn~c。选取Rn/R2的比值不同,就改变了占空比,设忽略了二极管的正向电阻,此时的振荡周期为

t=(Rf1+rf2)cln(1+2r2/r1)               (9.8.11)

锯齿波产生电路,锯齿波和正弦波、方波、三角波是常用的基本测试信号。此外,如在示波器等仪器中,为了使电子按照一定规律运动,以利用荧光屏显示图像,常用到锯齿波产生器作为时基电路。例如,要在示波器荧光屏上不失真地观察

到被测信号波形,就要在水平偏转板加上随时间作线性变化的电压一锯齿波电压,使电子束沿水平方向匀速扫过荧光屏。而电视机中显像管荧光屏上的光点,是靠磁场变化进行偏转的,所以需要用锯齿波电流来控制。限于篇幅,这里仅以图9.8.12a所示的锯齿波电压产生电路为例,讨论其组成及工作原理。

电路组成,由图9,8.12a可见,它包括同相输入迟滞比较器(Cl)和充放电时间常数

不等的积分器(A2)两部分,共同组成锯齿波电压产生器电路。

门限电压的估算,为便于讨论,单独画出图9,8,12a中由C1组成的同相输人迟滞比较器,如图9.8.12b所示。图b中的印I就是图a中的uo。由图b有

up1=v1-ui-uo1/r1+r2r1R1                       (9.8.12)

考虑到电路翻转时,有vN1≈rPI=0,即得

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