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      矩形波發生器電路設計方案匯總(六款模擬電路設計原理圖詳解)

      來源:網絡整理 作者:佚名2018年01月29日 13:54

      矩形波發生器電路設計方案(一)

      TL082構成的簡單的矩形波發生電路

      如圖所示為簡單的矩形波發生電路。該電路為矩形波和方波發生電路,波形的高低電平時間可獨立設定,振蕩頻率由高低電平時間共同確定。電路中用二極管對決定電容C充放電時間的電阻進行切換,用可變電阻R1和R2調整矩形波高低電平時間。電阻網絡RA作為運放的反饋電路和電容C的充放電電路。

      矩形波發生器電路設計方案匯總(六款模擬電路設計原理圖詳解)

      由運放輸出的電壓經56kΩ和47kΩ電阻分壓作為基準電壓與電容C上電壓進行比較而產生振蕩。若用可變電阻RA(圖b)代替圖(a)中的電阻網絡RA,電路成為方波產生電路,并且振蕩頻率可由RA進行改變。若用二極管和可變電阻RA(圖c)代替圖(a)中的電阻網絡RA,電路成為矩形波產生電路。由于充電和放電電阻之和恒定,故電路振蕩頻率也恒定,可變電阻RA僅用來改變波形的占空比。

      矩形波發生器電路設計方案(二)

      矩形波發生器電路有多種方案,本設計以運算放大器為核心,由矩形波振蕩電路、幅值調節電路兩部分組成。電路設計方案和元器件選擇的原則是:工作穩定可靠、結構簡單合理、安裝調試方便、性能參數達標。

      矩形波振蕩電路

      矩形波振蕩電路(又稱多諧振蕩器)由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。滯回比較器起開關作用,RC電路的作用是產生暫態過程。RC回路既是延遲環節,亦是反饋網絡,通過RC充、放電過程實現輸出狀態的自動轉換。在運放的輸出端引入限流電阻和兩個背靠背的穩壓管就組成了如圖1所示的雙向限幅矩形波發生器。

      矩形波發生器電路設計方案匯總(六款模擬電路設計原理圖詳解)

      假設接通電源時,電容C兩端電壓uc=O,輸出電壓uo=+Uz,則運放同相輸入端電壓up=+UT,二極管VD2導通,VD1截止,uo通過電阻R3和R6給電容C充電,忽略二極管的動態電阻,充電時間常數近似為(R3+R6)C,使運放反相輸入端電壓uN由0逐漸上升,在uNup時,uo=-Uz保持不變。當uN≤up時,uo又從-Uz躍變為+Uz,電容C又開始充電,運放輸出狀態再次翻轉。如此周而復始,電路產生了自激振蕩,輸出端輸出矩形波信號。

      通常將矩形波輸出高電平的持續時間與振蕩周期的比定義為占空比。圖1所示電路利用二極管的單向導電性使電容充、放電的通路不同,從而使它們的時間常數不同,實現了輸出電壓占空比的調節。

      圖1矩形波發生器的輸出電壓幅值等于穩壓管的穩壓值,電路輸出電壓正、負幅度對稱。

      矩形波發生器電路設計方案匯總(六款模擬電路設計原理圖詳解)

      由上述分析可知,調節電位器R5或R6可改變矩形波發生器的振蕩頻率及占空比。如果在圖1中電容C處通過一只多路開關投入不同數值的電容,則可實現輸出信號的頻段控制。

      在低頻范圍(如10Hz~1OkHz)以內,對于固定頻率來說,圖1所示電路是一種較好的振蕩電路。當振蕩頻率較高時,為了獲得前后邊沿較陡的矩形波,宜選擇轉換速率較高的運放。

      幅值調節電路

      圖1中穩壓管雙向限幅電路結構簡單,選用不同穩壓值的穩壓管可改變輸出電壓,但限幅特性受穩壓管參數影響大,而且輸出限幅電壓完全取決于穩壓管的穩壓值,采用這種方法對輸出電壓進行調整很不方便也很不實用。

      為了實現對矩形波發生器輸出電壓幅值的精確調節,同時提高電路帶負載的能力,可在圖1電路輸出端uo處并聯一只可調電位器將輸出電壓進行取樣,并將取樣電壓接至由運放和電阻網絡組成的同相放大電路,通過改變取樣電阻值即可精確調節矩形波輸出電壓的幅值,即構成了占空比、頻率及幅值可調的矩形波信號發生器。

      形波信號發生器電路仿真

      矩形波發生器電路設計方案匯總(六款模擬電路設計原理圖詳解)

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