什么是方波發(fā)生器？

方波發(fā)生器是一種能夠產(chǎn)生方波的非正弦波形振蕩器，其工作原理是通過(guò)施密特觸發(fā)電路實(shí)現(xiàn)。施密特觸發(fā)電路主要由電阻器、電容器和施密特反相器組成。電容器通過(guò)電阻器以正方向充電，當(dāng)電容器兩端的電荷達(dá)到施密特觸發(fā)器的上限閾值電平時(shí)，施密特反相器的輸出從邏輯電平ONE迅速變?yōu)檫壿嬰娖絑ERO，流經(jīng)電阻的電流改變方向。此時(shí)，電容器開(kāi)始通過(guò)同一電阻器自身放電，直到電容器板上的電荷達(dá)到較低的閾值水平。當(dāng)逆變器輸出再次切換狀態(tài)時(shí)，只要存在電源電壓，該循環(huán)便會(huì)不斷重復(fù)自身。

方波發(fā)生器在各種領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用。在電子測(cè)試和測(cè)量中，它可以用于測(cè)試和測(cè)量電路的響應(yīng)和性能，如頻率響應(yīng)、幅度響應(yīng)、相位響應(yīng)等。在音頻和視頻制作中，它可以用于產(chǎn)生各種類型的聲音和視頻信號(hào)。在通信系統(tǒng)中，它可以用于測(cè)試和測(cè)量通信系統(tǒng)的性能，例如在無(wú)線電通信中用于產(chǎn)生無(wú)線電信號(hào)以測(cè)試接收器的性能。此外，在儀器校準(zhǔn)、教育和研究等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。

接下來(lái)小編給大家分享一些方波發(fā)生器電路圖，以及簡(jiǎn)單分析它們的工作原理。

方波發(fā)生器電路圖分享

1、采用uA741運(yùn)算放大器的方波發(fā)生器電路圖

uA 741 是一種非常流行的單片運(yùn)算放大器 IC，可用于多種應(yīng)用。 uA741運(yùn)算放大器首先由Signetics推出，現(xiàn)在有很多制造商生產(chǎn)。 uA741 通常采用 8 引腳 DIP 塑料封裝，并包含單個(gè)運(yùn)算放大器。 uA741 的典型應(yīng)用是微分器、積分器、加法器、減法器、差分放大器、儀表放大器、小信號(hào)音頻放大器、頻率發(fā)生器等。盡管 uA741 通常采用分離電源供電，但也可以采用單電源供電。 uA741運(yùn)放的引腳配置如下圖所示。

uA741的電源電壓范圍為+/- 5V至+/- 18V。引腳 1 和 5 用于偏移誤差調(diào)整。這可以通過(guò)將 10K 電位計(jì)的一端連接到引腳 1,2 并將 viper 連接到引腳 4 來(lái)完成。 uA741 可以消耗的最大功率為 500mW。對(duì)于任何需要超過(guò)上述額定功率的應(yīng)用，都需要額外的驅(qū)動(dòng)電路。

使用 uA741 運(yùn)算放大器可以生成各種頻率和占空比的方波。采用uA741的典型方波振蕩器電路圖如下圖所示。

電路圖中電容器C1和電位器R1構(gòu)成定時(shí)部分。電阻器 R2 和 R3 形成一個(gè)分壓器網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)將輸出電壓的固定部分提供給運(yùn)算放大器的非反相引腳作為參考電壓。

最初，電容器 C1 兩端的電壓為零，運(yùn)算放大器的輸出將為高電平。結(jié)果，電容器 C1 開(kāi)始通過(guò)電位器 R1 充電至正電壓。當(dāng) C1 充電到一定電平，使得運(yùn)算放大器反相端的電壓高于非反相端的電壓時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出擺動(dòng)到負(fù)值。電容器通過(guò) R1 快速放電，然后開(kāi)始充電至負(fù)電壓。當(dāng) C1 充電至負(fù)電壓，使得反相輸入端的電壓比同相引腳的電壓更負(fù)時(shí)，運(yùn)算放大器的輸出擺回到正電壓。現(xiàn)在，電容器通過(guò) R1 快速釋放負(fù)電壓，并開(kāi)始充電至正電壓。這個(gè)循環(huán)不斷地重復(fù)，結(jié)果將在輸出端產(chǎn)生一個(gè)在 +Vcc 和 -Vcc 之間擺動(dòng)的連續(xù)方波。

2、使用晶體振蕩器的方波發(fā)生器電路圖

時(shí)鐘脈沖是數(shù)字電路的生命線，有不同類型的振蕩器可以為我們的電路產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。但最重要的是，沒(méi)有什么比基于晶體的振蕩器的效率和穩(wěn)定性更好的了。甚至微控制器也使用晶體振蕩器，因?yàn)樗姆€(wěn)定性和準(zhǔn)確性能夠以預(yù)定義的頻率產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖。下次當(dāng)您的項(xiàng)目需要穩(wěn)定的方波輸入時(shí)，您就不必太擔(dān)心了。在該電路中，我們將看到如何使用石英晶體產(chǎn)生方波及其工作說(shuō)明。

石英晶體的工作原理是基于壓電效應(yīng)，即當(dāng)電荷施加到石英晶體板時(shí)，它就會(huì)振動(dòng)。基本上將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。此特性用于構(gòu)建石英晶體，其中放置石英片并連接電極。當(dāng)施加電荷/電流時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生預(yù)定頻率的振動(dòng)，進(jìn)而可以使用與其連接的外部組件將其導(dǎo)出為穩(wěn)定波形。這正是我們?cè)谠撾娐分幸龅模褂猛獠拷M件來(lái)獲得固定頻率的所需信號(hào)。

反相器U1觸發(fā)該振蕩器電路的啟動(dòng)。通過(guò)將反饋電阻器 R1 連接到輸出和輸入，它將部分輸出饋送到輸入。考慮逆變器初始開(kāi)啟時(shí)處于低電平狀態(tài)。反相器的輸出進(jìn)入高電平狀態(tài)，這被反饋到輸入。這會(huì)給電容器 C1 充電，并且逆變器將其輸出切換回低狀態(tài)。通過(guò)這樣做，逆變器將在其線性區(qū)域運(yùn)行。在該電路中，U1 的最大輸出電壓將為Vcc/2。 R1 和 U1 的組合將產(chǎn)生 180 度異相的正弦波。

另一方面，電阻器 R2 限制流入晶體的電流以防止損壞。來(lái)自U1的正弦波與電容C1、C2和晶體結(jié)合將產(chǎn)生另一個(gè)正弦波。這也將產(chǎn)生 180 度異相。這兩個(gè)180°異相信號(hào)一起將給出360°異相的信號(hào)輸出，這將滿足穩(wěn)定和持續(xù)振蕩的巴克豪森標(biāo)準(zhǔn)。

U2充當(dāng)逆變器，接收正弦波輸入并給出方波作為20Mhz頻率的輸出。 R2、C1 和 C2 的元件選擇對(duì)于獲得所需頻率非常重要。 C1 和 C2 應(yīng)為 10pF，R2 應(yīng)為 270 歐姆，以獲得穩(wěn)定的 20Mhz 方波。您可以在數(shù)據(jù)表中檢查您的晶體應(yīng)使用什么負(fù)載電容才能以所需的頻率運(yùn)行。

3、使用IC741的方波發(fā)生器電路圖

無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器具有重要意義，因此在各種電子電路中得到廣泛應(yīng)用。大多數(shù)情況下，我們采用 NE 555 定時(shí)器 IC作為無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，但在此方波發(fā)生器中，我們使用運(yùn)算放大器 (Op-Amp) 作為多諧振蕩器。電路的工作方式非常簡(jiǎn)單，而且構(gòu)建起來(lái)也非常便宜。

該多諧振蕩器的工作方式與比較器相同，通過(guò)比較兩個(gè)輸入電壓并給出有關(guān)輸入電壓值的輸出信號(hào)。當(dāng)電路打開(kāi)時(shí)，C1 開(kāi)始通過(guò)電阻器 R1 和 R2 充電。電阻器 R2 是可變電阻器它用于改變輸出信號(hào)的頻率范圍。當(dāng)電容器兩端的電壓上升到 R3 和 R4 結(jié)點(diǎn)以上時(shí)，輸出切換到完全負(fù)電壓。C1 將開(kāi)始放電并沿相反方向充電。

當(dāng) C1 上的負(fù)電壓降至引腳 3 以下時(shí)，電路快速切換回完全正的輸出值，從而發(fā)出高信號(hào)。上述循環(huán)無(wú)限重復(fù)，從而通過(guò)引腳輸出一系列方波脈沖3.電容值應(yīng)在1uf左右，該電路能夠輸出頻率為（1Hz-25Hz）的信號(hào)。