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矩形波发生器电路设计方案(一)

TL082构成的简单的矩形波发生电路

如图所示为简单的矩形波发生电路。该电路为矩形波和方波发生电路，波形的高低电平时间可独立设定，振荡频率由高低电平时间共同确定。电路中用二极管对决定电容C充放电时间的电阻进行切换，用可变电阻R1和R2调整矩形波高低电平时间。电阻网络RA作为运放的反馈电路和电容C的充放电电路。

由运放输出的电压经56kΩ和47kΩ电阻分压作为基准电压与电容C上电压进行比较而产生振荡。若用可变电阻RA(图b)代替图(a)中的电阻网络RA，电路成为方波产生电路，并且振荡频率可由RA进行改变。若用二极管和可变电阻RA(图c)代替图(a)中的电阻网络RA，电路成为矩形波产生电路。由于充电和放电电阻之和恒定，故电路振荡频率也恒定，可变电阻RA仅用来改变波形的占空比。

矩形波发生器电路设计方案(二)

矩形波发生器电路有多种方案，本设计以运算放大器为核心，由矩形波振荡电路、幅值调节电路两部分组成。电路设计方案和元器件选择的原则是：工作稳定可靠、结构简单合理、安装调试方便、性能参数达标。

矩形波振荡电路

矩形波振荡电路(又称多谐振荡器)由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。滞回比较器起开关作用，RC电路的作用是产生暂态过程。RC回路既是延迟环节，亦是反馈网络，通过RC充、放电过程实现输出状态的自动转换。在运放的输出端引入限流电阻和两个背靠背的稳压管就组成了如图1所示的双向限幅矩形波发生器。

假设接通电源时，电容C两端电压uc=O，输出电压uo=+Uz，则运放同相输入端电压up=+UT，二极管VD2导通，VD1截止，uo通过电阻R3和R6给电容C充电，忽略二极管的动态电阻，充电时间常数近似为(R3+R6)C，使运放反相输入端电压uN由0逐渐上升，在uNup时，uo=-Uz保持不变。当uN≤up时，uo又从-Uz跃变为+Uz，电容C又开始充电，运放输出状态再次翻转。如此周而复始，电路产生了自激振荡，输出端输出矩形波信号。

通常将矩形波输出高电平的持续时间与振荡周期的比定义为占空比。图1所示电路利用二极管的单向导电性使电容充、放电的通路不同，从而使它们的时间常数不同，实现了输出电压占空比的调节。

图1矩形波发生器的输出电压幅值等于稳压管的稳压值，电路输出电压正、负幅度对称。

由上述分析可知，调节电位器R5或R6可改变矩形波发生器的振荡频率及占空比。如果在图1中电容C处通过一只多路开关投入不同数值的电容，则可实现输出信号的频段控制。

在低频范围(如10Hz～1OkHz)以内，对于固定频率来说，图1所示电路是一种较好的振荡电路。当振荡频率较高时，为了获得前后边沿较陡的矩形波，宜选择转换速率较高的运放。

幅值调节电路

图1中稳压管双向限幅电路结构简单，选用不同稳压值的稳压管可改变输出电压，但限幅特性受稳压管参数影响大，而且输出限幅电压完全取决于稳压管的稳压值，采用这种方法对输出电压进行调整很不方便也很不实用。

为了实现对矩形波发生器输出电压幅值的精确调节，同时提高电路带负载的能力，可在图1电路输出端uo处并联一只可调电位器将输出电压进行取样，并将取样电压接至由运放和电阻网络组成的同相放大电路，通过改变取样电阻值即可精确调节矩形波输出电压的幅值，即构成了占空比、频率及幅值可调的矩形波信号发生器。

形波信号发生器电路仿真

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