当前课程知识点：模拟电子技术基础(应用部分) > 第五周 > 8.17 矩形波发生电路 > 矩形波发生电路
我们知道了矩形波发生电路
必不可少的环节
那么怎么去组成它呢
下面我们就来看矩形波发生电路
这就是它的电路的组成
从这个电路里边
我们看到了两部分
一部分就是RC回路
再有一部分是我们很熟悉的一个电路
就是反相输入的滞回比较器
下面我们就来看一看
在输出电压不同的时候
RC回路怎么工作
这个滞回比较器它的阈值电压
就是±[R1/(R1+R2)]UZ
这是在前面我们已经分析过的
它的电压传输特性就是这样子的
当输出电压是+UZ的时候
那么这个RC回路
就是有这样一个电流存在
这个电流就给C充电
我把这样一个充电过程
叫做正向充电
充电的回路就是从uO +UZ
通过R通过C到地
那么按说 t 趋近于无穷的时候
这个uO就会全部充到这个电容上
电容上头的电压
就应该是+UZ
这是在输出是+UZ的情况下
如果输出电压是-UZ呢
这时候就会有这样一个电流存在
这时候电容我叫它反向充电
那有同学就会说了
你怎么不叫它放电呢
为什么叫它反向充电呢
因为我们看到
当着原来输出是+UZ的时候
这上头的电压逐渐增大
它上的电压最终应该是一个正的电压
而一旦这时候输出变化
成为一个-UZ
那这个RC回路
它工作过程是什么呢
首先C先要放掉原来所充的正电
然后它上面的电压
逐渐变负
从理论上来讲
t 趋近于无穷的时候
这上头的电压应该趋近于-UZ
所以我把它叫做反向充电
那么充电的回路就是地通过C
通过R
然后到-UZ
也就是输出
这就是RC回路它的工作的过程
那它的工作原理是什么
为什么在这个电路里边
没有稳态
而只有两个暂态呢
对于非正弦波发生电路
它的分析的方法有两种
第一个就是设电路已经振荡了
而且在某一个暂态
然后看它是否自动翻转为另一个暂态
而且可以从另一个暂态
又回到原来的暂态
这是一种分析方法
就是假设它已经振
然后来证明它确实振了
还有一种方法
就是电路合闸通电
然后来分析这个电路
是不是无稳态
没有稳态
是不是有两个暂态
而且两个暂态可以相互转换
我下边用底下这个方法
来分析这个电路为什么是无稳态的
是两个暂态
能够自动转换
首先我们合闸
这时候电容上电压应该是0
电容上电压不会跃变
如果uO这时候上升
比0大一点点
是正的变化
那就会产生正反馈过程
这个过程就是uO的增大
uO的增大
使得uP升高
uP升高使uO进一步的升高
因为这里引入的是正反馈
这是滞回比较器
它有正反馈的这样的一个支路
所以uO升高 uP升高
uO继续升高
直至uO=+UZ
一旦uO=+UZ
我们知道uP这一点
是仅决定于输出电压
和这两个电阻的
所以uP这时候就是+UT
我们设这是第一暂态
好 下边的思路是什么呢
这第一暂态维持不住
它一定会进入第二暂态
然后第二暂态也维持不住
它一定又返回第一暂态
如果能这样 这个电路就振荡了
好 下面我们就看
在这第一暂态里边
从输出端上没有变化
但是电路内部
它应该有变化
是怎样的一个变化过程呢
就是电容正向充电
这是我们前面分析过了
说输出是+UZ的时候
电容正向充电
而随着时间的增长 uN
uN就是电容上头的电压
它会增大
然后t趋近于无穷的时候
理论上讲这个uN要趋近于+UZ
但是 因为这时候uP是+UT
所以uN到+UT的时候
再增大一个无穷小量
这时候输出就会产生跃变了
也就是说反相输出端
这时候比同相输入端的电位
稍微高一点点
这输出就会从+UZ
翻转成为-UZ
一旦它翻转成-UZ
那么uP就变成-UT
电路进入了第二暂态
好了 我们看到一个现象
第一暂态是稳不住的
由于RC这个回路的作用
它一定会进入第二暂态
那么第二暂态就稳住了吗
我们再看
一旦进入第二暂态
就是这个uO它就是负的UZ了
一旦它是-UZ 电容就反向充电
随着时间的增长
uN会下降
理论上讲 t 趋近于无穷的时候
uN会趋近于-UZ
但是一旦uN等于了-UT
再减小一个无穷小量
输出就又产生了跃变
就从负的UZ越变成为正的UZ
那么uP就变成了正的UT
电路返回到第一暂态
好 就这样
到第一暂态之后
电容正向充电到一定时候
又进入第二暂态
第二暂态里边
电容反向充电到一定程度
又回到第一暂态
第一暂态和第二暂态
循环往返 无穷溃也
这时候我们就叫做电路产生了
非正弦的振荡
那么从输出上我们看到的
就是一个矩形波
这就是它的波形
我们看这个波形
从uO上看
它的幅值就决定于滞回比较器
它的限幅电路
而我们看C上它的电压
它的幅值决定于什么呢
就是那个滞回比较器的阈值电压
注意 这个电容充放电
它是按照指数规律的
所以它这不是三角波 要注意
那么我们就根据求解RC回路的
三个要素
就是起始值 终了值 时间常数
就可以求得这个电路
它的振荡的周期T = 2R3C ln
注意这是自然对数
（1+2R1 / R2）
振荡的周期知道了
自然它振荡的频率就知道了
对于一个振荡电路
我们要求就是要知道它
到底振在哪个频率下
而且我们要知道它的振幅是什么
所以通过这里 波形的分析
我们既知道了它的振幅
又知道了它的振荡周期
从而得到它的振荡的频率
那么在这里
这是它的脉冲宽度
而且通过我们刚才看到
正向充电和反向充电
它的时间常数都是那个RC
而且两个UT是大小相等 极性相反的
所以如果这是脉宽的话
那么脉冲的宽度比上它的周期
我们叫占空比
它的占空比就应该是50%
也就是说振荡出来的
这应该是一个方波
也就是它在第一暂态的时间
等于它在第二暂态的时间
但是在实际应用的时候
经常是需要占空比
不是50%的
也就是说不需要是方波
而是一个矩形的
而且占空比是可以任人来调节的
那我们怎么办呢
那这是方波发生电容
那我要想使得它变成一个矩形波
变成一个占空比不是50%的
我要控制什么东西呢
就是这个电容充电
正向充电和反向充电
时间常数不能一样
也就是说正向充电
应该走一个回路
反向充电走另外一个回路
需要有元件去引导它
这个元件我们一下就想到了
二极管就有这样的特点
它只是单向导电
于是在这个电路里边
我们就可以把这断开
然后接入有二极管的
这么一个回路
所以这样正向充电的时候
就是经过Rw1经过D1
然后再经过外接的
这样一个R3对电容充电
而反向充电的时候呢
是要经过底下的D2
和底下的RW2
这样正向充电和反向充电
走过的回路不一样
我们调节电位器的滑动端的时候
就使得它们两边的
时间常数不一样
这样振出来的
就不再是方波了而是矩形波
这就是它的波形
我们可以看它正向充电的速度快
反向充电的速度慢
我们仍然可以用三要素法去求解它
要想使得占空比
它调节的范围大
那么R3应该如何取值呢
我想大家一看它充电的这个回路
就知道
R3应该小一些
RW这个电位器总的阻值应该大一些
这样我们就可以有一个
比较宽的占空比的调节范围
-7.1模拟电子技术基础（应用部分）概述
-7.2 由集成运放组成的运算电路概述
-7.3 反相输入比例运算电路
-7.4 同相输入比例运算电路
-7.5 反相求和运算电路
--反相求和运算电路
-7.6 同相求和运算电路
--同相求和运算电路
-实验一：单端输入双端输出电路
-7.7 加减运算电路
--加减运算电路
-7.8 关于比例及加减运算电路的讨论
-7.9 积分运算电路
--积分运算电路
-7.10 微分运算电路
--微分运算电路
-第一周作业
--第一周作业题
-EDA1 解一元多次方程
--解一元多次方程
-7.11 对数运算电路和指数运算电路
-7.12 模拟乘法器简介
--模拟乘法器简介
-7.13 模拟乘法器在运算电路中的应用
-实验二 正弦波电压倍频电路
-7.14 关于运算电路的讨论
-7.15 有源滤波器概述
--有源滤波器概述
-7.16 一阶低通滤波器
--一阶低通滤波器
-7.17 二阶低通滤波器
--二阶低通滤波器
-7.18 其它滤波器
--其它滤波器
-实验三 滤波电路的应用
--滤波电路的应用
-第二周作业
--第二周作业题
-8.1 正弦波振荡的条件
--正弦波振荡的条件
-8.2 正弦波振荡的组成及分类
-EDA2 正弦波振荡电路的起振和稳幅过程
-8.3 RC串并联选频网
--RC串并联选频网
-8.4 RC桥式正弦波振荡电路
-8.5 RC正弦波振荡电路的讨论
-实验四 正弦波振荡电路的测试
-8.6 变压器反馈式正弦波振荡电路
-8.7 电感反馈和电容反馈式正弦波振荡电路
-8.8 LC正弦波振荡电路的讨论
-第三周作业
--第三周作业题
-8.9 石英晶体正弦波振荡电路
-8.10 电压比较器概述
--电压比较器概述
-8.11 过零比较器
--过零比较器
-8.12 一般单限比较器
--一般单限比较器
-8.13 滞回比较器
--滞回比较器
-8.14 窗口比较器与集成比较器
-8.15 关于电压比较器的讨论
-8.16 常见非正弦波和矩形波发生电路的组成
-第四周作业题
-8.17 矩形波发生电路
--矩形波发生电路
-8.18 三角波-方波发生电路
-8.19 锯齿波发生电路和压控振荡电路
-EDA3 三角波发生电路->锯齿波发生电路->压控振荡电路的结构变化
-实验五 非正弦波发生电路的测试
-8.20 波形变换电路
--波形变换电路
-EDA4 波形变换电路的设计与实现
-8.21 信号转换电路
--信号转换电路
-8.22 关于信号转换电路的讨论
-9.1 概述
--概述
-9.2 变压器耦合功率放大电路
-第五周作业
--第五周作业题
-实验六 压控振荡电路的参数选择与调试
-9.3 OTL电路
--OTL电路
-9.4 OCL电路和BTL电路
-9.5 OCL电路最大输出功率及效率的估算
-9.6 OCL电路中晶体管的选择
-实验七 功放管及其散热器展示
-9.7 功率放大电路的讨论一（读图练习）
-9.8 功率放大电路的讨论二（电路的识别和故障分析）
-10.1 直流稳压电源的组成及各部分的作用
-10.2 单相半波整流电路
--单相半波整流电路
-第六周作业
--第六周作业题
-EDA5 数字式仪表的设计与仿真
--数字式仪表的设计
-10.3 单相桥式整流电路
--单相桥式整流电路
-10.4 电容滤波电路
--电容滤波电路
-10.5 其它滤波电路
--其他滤波电路
-10.6 稳压电路的性能指标及稳压二极管
-10.7 稳压管稳压电路的工作原理和主要性能指标
-10.8 稳压管稳压电路的设计
-实验八 稳压管稳压电路的设计及实现
-10.9 串联型稳压电路的组成
-10.10 串联型稳压电路中调整管的选择
-第七周作业
--第七周作业题
-10.11 关于串联型稳压电路的讨论
-10.12 集成三端稳压器及其基本用法
-10.13 基准电压源三端稳压器及其基本用法
-实验九 稳压电源性能指标的测试
-10.14 关于线性稳压电源的讨论
-10.15 开关型稳压电路的特点和基本原理
-10.16 串联开关型稳压电路
-10.17 并联开关型稳压电路
-第八周作业
--第八周作业题
-调查问卷
-期末考试
