V180ZA5方波產生電路是一種能夠直接產生方波或矩形波的非正弦信號發生電路。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上,增加了一個由Rf、C組成的積分電路,把輸出電壓經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壓管就組成了一個如圖9.8.9b所示的雙向限幅方波發生電路。由圖可知,電路的正反饋

系數F為①

F≈r2/r1+r2     (9.8.7)

方波產生電路,(a)基本電路 (b)雙向限幅的方波產生電路.

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按指數規律向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,輸出狀態再翻轉回來。如此循環不已,形成一系列的方波輸出。為了簡化符號,反饋系數F一律不帶下標。

方波產生電路工作原理圖,(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,輸出端及電容器C上的電壓波形。設‘=0時,vc=-F‰,則r/2的時間內,電容C上的電壓vc將以指數規律由一F‰向+‰方向變化,電容器端電壓隨時間變化規律為

uc(J)=vz[1-(1+F)e-t/rfc]     (⒐8.8)

設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,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、反向充電時間常數即可。實現此目標的一個方案是,將圖9,8,11所示網絡接人圖9.8,9b中節點0、N之間,代替電阻RF。這樣,當uo為正時,D1導通而D2截止,正圖9.8.11 改變正、反向充向充電時間常數為RflC;當vo為負時,D1截止電時間常數的一種網絡而D2導通,反向充電時間常數為Rn~c。選取Rn/R2的比值不同,就改變了占空比,設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律運動,以利用熒光屏顯示圖像,常用到鋸齒波產生器作為時基電路。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

不等的積分器(A2)兩部分,共同組成鋸齒波電壓產生器電路。

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)

考慮到電路翻轉時,有vN1≈rPI=0,即得

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