69-矩形波信号产生电路在线视频

今天我们来学习矩形波产生电路

前面我们已经讲了

正弦波如何产生的

正弦波是所有波形当中非常基础

最基础的一种模型

除此之外

我们在电子线路里面还可以见到

这样一些常见的波形

矩形波三角波锯齿波尖顶波阶梯

波

其中矩形波也是一种基础波形

我们都知道数字电路里面工作的

波形信号就是矩形波非常简单

高低高低电平周期性的变化

其次三角波锯齿波这两个信号

非常的相似

三角波上下的上升下降沿是对称

的锯齿波上升下降沿它是不对称

锯齿波在CRT显示器里面是

作为扫描信号来用的

而尖顶波它在数字电路里面通常

作为触发信号来用阶梯波它可以

作为技术脉冲来使用

今天我们就讲讲矩形波如何产生

我们看到矩形波的特点就是高

电平低电平高电平

低电平

非常简单

我们前面讲到过一个电路电压

比较器

不管输入是什么电压

比较器的输出总是高低高低电平

这样的一个变化

下面我们就看矩形波电路如何

产生

矩形波电路肯定是有一个电压

比较器的

刚才我们讲到

因为电压比较器它可以输出高低

高低电平这样周期性变化的一个

波形

所以我们看这个电路用到了一个

迟滞电压比较器

这个输出端我们加了一个限幅

电路

使得输出的uo不是正的UZ负

UZ这是一个限幅典型的电子

线路里面的一个应用

R3和一个双向稳压管串联在稳压

管端做输出

那么这个uo不是正UZ就是复

UZ了

那么也就是说我们用了这样的

一个限幅输出的话

就使得矩形波的高低电平为UZ

输入端怎么办

同样的波形产生电路无中生有

我没有输入信号

但是它要出来高低高低电平

怎么办

我们可以借助于电容

电容

电容C它在电路当中可以有一个

充电放电充电放电这样的一个

状态转换

它相当于一个电磁一样的特性

所以我们加了这样一个C以后R

C构成一个冲放电回路

那么运放的反相端U负就等于

uc了

u负等于UC而运放的同相端

通过正反馈

它引了一个阈值

电压这个阈值电压是为U正H和

U正L当这个输出是正UZ的

时候

很明显阈值

电压等于U正H当输出为负uZ

的时候

阈值电压等于U正L那么

这样一来又C它就会跟这两个

阈值电压去比较

我们先来看一下

假设输出为正

UZ是什么情形

如果是输出为正UZ的话

这个时候同向端对应的阈值

电压为U正H而同时C电路有

一个充电电流

UC是增大的

C正向充电UC上升

那么他就要跟U正H阈值电压

进行去比较

如果说没有这样一个比较的话

UC可以一直冲到正UZ可是

不行再迟滞电压比较器里面它是

有一个阈值电压的UC上

U正A去比较

当UC等于U正H的时候输出正

UZ它会翻转翻转为负UZ那

输出负UZ了

那么这个时候C就不再是原来正

向充电的过程阈值电压也发生了

变化

负U对应的阈值电压应该是又

正LC的充电就变成反向过程

那么也就是说原来的uc减小

然后再反向充电

如果没有限制的话

一直这么冲下去

它也能冲到负Uc

可是不行阈值电压U正L在那

等着时时刻刻给你比当UC减小

反向充电充到U正L的时候

输出的负UZ它就要翻转

翻转为正UZ了

下面我们通过一个波形形象地来

表述一下矩形波发生电路它的

工作过程

最开始的时候这个电路一合闸

由于电扰动这个输出端有可能

得到一个随机的输出信号

这个输出信号不是正UZ就是负

UZ开始的时候它是随机得到的

假如说我假设UO在某一损失

得到了一个正UZ扰动

使得两个端的输入信号不一样

所以输出就得到了一个值

假设为正UZ那么这个时候RC

是正向充电纵向充电

我们把uCDO作为运放的

反相输入端的电位的话

这个时候uc他就有一个充电

充电充到右正H为什么从右正H

因为正UZ对应的又是电压就是

U正H所以UC充电正像充电充

到右正H的时候输出正UZ就

翻转为负UZ当它是负UZ的

时候

阈值电压就不再是U正H了

而是又正L而且uc它又反过来

放店

并且充电反向充电到达右正L的

时候输出会翻转

复又Z变为正UZ那么同样的依

此循环

正向充电

然后到达右正H3转

低电平对应的反向充电

那么一是这样周期性的往复

我们就得到了最后输出来的矩形

波

下面我们来看一下矩形波它的

参数

对于这个波形来说

我们要标明的参数一个是幅值很

明显

因为我加了一个限幅

所以它的幅值就是UZ另外一个

就是周期或者说是它的频率

我们看频率如何去求

这个周期高低电平所占的宽度

就是为他的周期周期一倒就是它

的频率

如果我要去求这个周期的话

我们来看一下低电平

高电平分别对应的是一个什么

过程

低电平的时候是反向充电

高电平的时候是正向充电

因为我这个电路通放电回路是

同一个回路

所以我看到低电平高电平正向

反向充电它是各占一半的

我们把高电平所占的宽度称之为

矩形波的脉冲宽度

如果是脉冲宽度去比上整个周期

的话

我们把它定义为一个新的物理量

叫做占空比

这是一个比较重要的物理量

占空比为50

这样的波形

我们把它称之为是方波

如果说占空比不是50的话

也就是高低电平不对称的话

那么这个就是任意的矩形波拉

站控比以及它的周期我们都是

可以把它求出来的

怎么求

看看低电平

高电平维持的时间就与RC

充放电回路所需要的时间是一致

的

我们可以求出来

比如说以充电为例

又正L通道又正H这个时间我们

可以通过三要素法把UC的函数

写出来

初始值就为U正L终止值为U正

H我可以把这个T求出来

T乘以二就得整个周期了

T如果是说你的充放电时间不

一样的话

我们可以把高电平的时间和低

电平的时间分别求出来

再相加就得这个周期

这样的话我们就得到了矩形波

如果说这个电路我要去改占空比

我们知道占空比50是方波

如果是占空比不是50

是20

80怎么办

这个电路如何去调整呢

刚才我们讲了

T是取决于充放电回路的时间

占空比取决于什么

占空比取决于充电回路占整个

周期的这样一个比例

如果说我让C充电和放电的时间

常数不一样的话

很显然占空比就不是50了

怎么办

我们可以把电路改进一下

怎么改进

把变成一个这样的电路

这个电路当中有一个电位器

电位器的电阻是可以调整的

而我们可以看到输出为正UZ的

时候

第一导通负U这的时候第二导通

那么这样的话通过二极管就分别

引导正向充电和反向充电过程

W位置不同

那么从放电回路的时间常数就不

一样

这样的话我们就可以得到占空比

随意调节的这样的一个矩形波

好

今天就讲到这里

再见