V180ZA5方波產(chǎn)生電路是一種能夠直接產(chǎn)生方波或矩形波的非正弦信號發(fā)生電路。由于方波或矩形波包含極豐富的諧波,因此,這種電路又稱為多諧振蕩電路。基本電路組成如圖9.8.9所示,它是在遲滯比較器的基礎(chǔ)上,增加了一個由Rf、C組成的積分電路,把輸出電壓經(jīng)Rf、C反饋到比較器的反相端。在比較器的輸出端引人限流電阻R和兩個背靠背的雙向穩(wěn)壓管就組成了一個如圖9.8.9b所示的雙向限幅方波發(fā)生電路。由圖可知,電路的正反饋

系數(shù)F為①

F≈r2/r1+r2     (9.8.7)

方波產(chǎn)生電路,(a)基本電路 (b)雙向限幅的方波產(chǎn)生電路.

在接通電源的瞬間,輸出電壓究竟偏于正向飽和還是負向飽和,那純屬偶然。設(shè)輸出電壓偏于正飽和值,即vo=+vz時,加到電壓比較器同相端的電壓為+Fyz,而加于反相端的電壓,由于電容器C上的電壓oc不能突變,只能由輸出電壓v。通過電阻Rf按指數(shù)規(guī)律向C充電來建立,如圖9.8.10a所示,充電電流為i+。顯然,當加到反相端的電壓vc略正于+F△時,輸出電壓便立即從正飽和值(十yz)迅速翻轉(zhuǎn)到負飽和值(一yz), -yz又通過Rf對C進行反向充電,如圖9.8.10b所示,充電電流為廠。直到vc略負于一F/z值時,輸出狀態(tài)再翻轉(zhuǎn)回來。如此循環(huán)不已,形成一系列的方波輸出。為了簡化符號,反饋系數(shù)F一律不帶下標。

方波產(chǎn)生電路工作原理圖,(a)電容器C充電情況 (b)電容器反向充電情況(c)輸出電壓與電容器電壓波形圖

圖9.8.10c畫出了在一個方波的典型周期內(nèi),輸出端及電容器C上的電壓波形。設(shè)‘=0時,vc=-F‰,則r/2的時間內(nèi),電容C上的電壓vc將以指數(shù)規(guī)律由一F‰向+‰方向變化,電容器端電壓隨時間變化規(guī)律為

uc(J)=vz[1-(1+F)e-t/rfc]     (⒐8.8)

設(shè)r為方波的周期,當t=r/2時,1c(r/2)=fvz,代人上式,可得

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

對t求解,可得

t=2Rfcin1+f/1-f=2RCln(1+2r2/r1) (⒐⒏9)

如適當選取R1和R2的值,可使F=0.462,則振蕩周期可簡化為r=2Rfc,或振蕩頻率為

f=1/t=1/2rfc    (9.8.10)

在低頻范圍(如10Hz~10kHz)內(nèi),對于固定頻率來說,用運放來組成圖9.8.10電路尚可。當振蕩頻率較高時,為了獲得前后沿較陡的方波,以選擇轉(zhuǎn)換速率較高的集成電壓比較器代替運放為宜。

通常將矩形波為高電平的持續(xù)時間與振蕩周期的比稱為占空比。對稱方波的占空比為50%。如需產(chǎn)生占空比小于或大于50%的矩形波,只需適當改變電容C的正、反向充電時間常數(shù)即可。實現(xiàn)此目標的一個方案是,將圖9,8,11所示網(wǎng)絡(luò)接人圖9.8,9b中節(jié)點0、N之間,代替電阻RF。這樣,當uo為正時,D1導(dǎo)通而D2截止,正圖9.8.11 改變正、反向充向充電時間常數(shù)為RflC;當vo為負時,D1截止電時間常數(shù)的一種網(wǎng)絡(luò)而D2導(dǎo)通,反向充電時間常數(shù)為Rn~c。選取Rn/R2的比值不同,就改變了占空比,設(shè)忽略了二極管的正向電阻,此時的振蕩周期為

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

鋸齒波產(chǎn)生電路,鋸齒波和正弦波、方波、三角波是常用的基本測試信號。此外,如在示波器等儀器中,為了使電子按照一定規(guī)律運動,以利用熒光屏顯示圖像,常用到鋸齒波產(chǎn)生器作為時基電路。例如,要在示波器熒光屏上不失真地觀察

到被測信號波形,就要在水平偏轉(zhuǎn)板加上隨時間作線性變化的電壓一鋸齒波電壓,使電子束沿水平方向勻速掃過熒光屏。而電視機中顯像管熒光屏上的光點,是靠磁場變化進行偏轉(zhuǎn)的,所以需要用鋸齒波電流來控制。限于篇幅,這里僅以圖9.8.12a所示的鋸齒波電壓產(chǎn)生電路為例,討論其組成及工作原理。

電路組成,由圖9,8.12a可見,它包括同相輸入遲滯比較器(Cl)和充放電時間常數(shù)

不等的積分器(A2)兩部分,共同組成鋸齒波電壓產(chǎn)生器電路。

門限電壓的估算,為便于討論,單獨畫出圖9,8,12a中由C1組成的同相輸人遲滯比較器,如圖9.8.12b所示。圖b中的印I就是圖a中的uo。由圖b有

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

考慮到電路翻轉(zhuǎn)時,有vN1≈rPI=0,即得

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