矩形波發(fā)生器電路設(shè)計方案（一）

TL082構(gòu)成的簡單的矩形波發(fā)生電路

如圖所示為簡單的矩形波發(fā)生電路。該電路為矩形波和方波發(fā)生電路，波形的高低電平時間可獨立設(shè)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(jìn)行切換，用可變電阻R1和R2調(diào)整矩形波高低電平時間。電阻網(wǎng)絡(luò)RA作為運(yùn)放的反饋電路和電容C的充放電電路。

由運(yùn)放輸出的電壓經(jīng)56kΩ和47kΩ電阻分壓作為基準(zhǔn)電壓與電容C上電壓進(jìn)行比較而產(chǎn)生振蕩。若用可變電阻RA（圖b）代替圖（a）中的電阻網(wǎng)絡(luò)RA，電路成為方波產(chǎn)生電路，并且振蕩頻率可由RA進(jìn)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(wǎng)絡(luò)RA，電路成為矩形波產(chǎn)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(fā)生器電路設(shè)計方案（二）

矩形波發(fā)生器電路有多種方案，本設(shè)計以運(yùn)算放大器為核心，由矩形波振蕩電路、幅值調(diào)節(jié)電路兩部分組成。電路設(shè)計方案和元器件選擇的原則是：工作穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單合理、安裝調(diào)試方便、性能參數(shù)達(dá)標(biāo)。

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(guān)作用，RC電路的作用是產(chǎn)生暫態(tài)過程。RC回路既是延遲環(huán)節(jié)，亦是反饋網(wǎng)絡(luò)，通過RC充、放電過程實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉(zhuǎn)換。在運(yùn)放的輸出端引入限流電阻和兩個背靠背的穩(wěn)壓管就組成了如圖1所示的雙向限幅矩形波發(fā)生器。

假設(shè)接通電源時，電容C兩端電壓uc=O，輸出電壓uo=+Uz，則運(yùn)放同相輸入端電壓up=+UT，二極管VD2導(dǎo)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(tài)電阻，充電時間常數(shù)近似為（R3+R6）C，使運(yùn)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(dāng)uN≤up時，uo又從-Uz躍變?yōu)?Uz，電容C又開始充電，運(yùn)放輸出狀態(tài)再次翻轉(zhuǎn)。如此周而復(fù)始，電路產(chǎn)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(xù)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?qū)щ娦允闺娙莩?、放電的通路不同，從而使它們的時間常數(shù)不同，實現(xiàn)了輸出電壓占空比的調(diào)節(jié)。

圖1矩形波發(fā)生器的輸出電壓幅值等于穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，電路輸出電壓正、負(fù)幅度對稱。

由上述分析可知，調(diào)節(jié)電位器R5或R6可改變矩形波發(fā)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(guān)投入不同數(shù)值的電容，則可實現(xiàn)輸出信號的頻段控制。

在低頻范圍（如10Hz～1OkHz）以內(nèi)，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(dāng)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(zhuǎn)換速率較高的運(yùn)放。

幅值調(diào)節(jié)電路

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

為了實現(xiàn)對矩形波發(fā)生器輸出電壓幅值的精確調(diào)節(jié)，同時提高電路帶負(fù)載的能力，可在圖1電路輸出端uo處并聯(lián)一只可調(diào)電位器將輸出電壓進(jìn)行取樣，并將取樣電壓接至由運(yùn)放和電阻網(wǎng)絡(luò)組成的同相放大電路，通過改變?nèi)与娮柚导纯删_調(diào)節(jié)矩形波輸出電壓的幅值，即構(gòu)成了占空比、頻率及幅值可調(diào)的矩形波信號發(fā)生器。

形波信號發(fā)生器電路仿真