华强电子网 国产品牌

不同类型的方波发生器工作原理详解

方波发生器是一种能够产生方波的非正弦波形振荡器。施密特触发电路是方波发生器的一种实现。方波发生器的另一个名称是Astable或自由运行的多谐振荡器。下面一起了解一下不同类型的方波发生器的工作原理吧！

1、变频方波发生器

最常见的是，多谐振荡器电路用于产生方波。 RC 或 LR 电路可以利用放大器的饱和特性生成准矩形电压脉冲的周期性序列。 变频方波发生器电路由四个主要组件组成 - 一个线性放大器和一个总增益为 K 的反相器，一个具有某些特定输入输出特性的限幅电路，以及一个由 RC 或 LR 网络组成的微分器。

由于限幅电路的对称饱和特性，该多谐振荡器电路可以产生均匀的电压脉冲。 我们可以通过改变微分器的时间常数或放大器的增益来改变振荡频率。

2、AVR方波发生器

通过连接数模转换器 (DAC)，可以使用 AVR 微控制器生成不同的波形。 DAC 将微控制器提供的数字输入转换为模拟输出，从而生成不同的模拟波形。 DAC 输出实际上是输入的电流等效值。 因此，我们使用 741 运算放大器集成电路作为电流电压转换器。

在施加一些延迟后，微控制器以交替方式提供低电平和高电平输出作为 DAC 的输入。 然后 DAC 通过运算放大器电路产生相应的交替模拟输出以产生方波。

3、使用运算放大器 741 的方波发生器

IC 741 方波发生器电路如上图所示。 电路中的运算放大器使用通用IC 741构建。IC的2脚接反相端，3脚接同相端。 引脚 7 和引脚 4 分别连接到正负电源电压。 输出连接到引脚 6。连接电容、电阻和分压器，如图所示。

运算放大器 741电路的工作原理与一般方波发生器类似。 电容器在正负饱和电压之间不断充电和放电。 因此它产生方波。 

时间段[Latex]T=2RC\ln (\frac{2R_{1}+R_{2}}{R_{2}})[/Latex]

频率是时间周期的倒数，即[Latex]f=\frac{1}{2RC\ln (\frac{2R_{1}+R_{2}}{R_{2}})}[/Latex]

4、使用晶体管的方波发生器

另一种构建方波发生器（无稳态多谐振荡器）的技术是使用 BJT 或双极结型晶体管。 该方波发生器或非稳态多谐振荡器的操作取决于 BJT 的开关特性。 当 BJT 作为开关时，它有两种状态——开和关。 如果我们连接+Vcc 在 BJT 的集电极端，当输入电压 Vi 小于 0.7 伏，则 BJT 处于关闭状态。 在关断状态下，集电极和发射极端子与电路断开。

因此，晶体管表现为开路开关。 所以我c=0 (我c 是集电极电流）和集电极端子和发射极端子之间的电压降（Vce) 为正 Vcc.

现在当 Vi>0.7 伏时，BJT 处于导通状态。 我们将集电极和发射极端子短路。 因此，Vce=0 和电流 Ic 将是饱和电流。

电路图如图所示。这里，晶体管 S1 和S2 看起来相同，但它们具有不同的掺杂特性。 秒1 和S2 有负载电阻 RL1 和强化学习2 并且通过 R 有偏1 和R2， 分别。 S的集电极端子2 连接到 S 的基极1 通过电容器 C1, 和 S 的集电极1 连接到 S 的基极2 通过电容器 C2. 因此，我们可以说非稳态多谐振荡器由两个相同的共发射极配置制成。

输出是从两个收集器中的任何一个到地面获得的。 假设我们正在服用 Vc2 作为输出。 所以整个电路连接到电源电压Vcc. V 的负端cc 接地。 当我们关闭开关 K 时，两个晶体管都试图保持导通状态。 但最终，其中一个保持在开启状态，另一个保持在关闭状态。 当 S1 处于导通状态，S的集电极和发射极端1 被短路。 所以，Vc1=0。 同时，S2 处于关闭状态。

因此，集电极电流 Ic2=0 和 Vc2=+Vcc. 所以对于 T1 时间间隔，晶体管 Vc1 保持逻辑 1，而 Vc2 保持逻辑 0。而 S2 处于关断状态，电容器 C2 被收费。 让我们说 C 两端的电压2 是 Vc2. 所以我们将电容器的正极连接到 S 的基极2, 电容器的负端到 S 的发射极2. 所以电压 Vc2 直接提供给S的基极和发射极端2.

由于电容器不断充电，一段时间后，Vc2 上升到 0.7 伏以上。 此时，S2 进入导通状态，S的集电极和发射极端之间的电压差2 等于零。 现在，S1 动作在导通状态，S的输出电压1 是+Vcc. 电容器 C1 开始充电，当电容器两端的电压超过 0.7 伏时，S1 再次改变它的状态。 所以对于 T1 时间间隔，晶体管 Vc1 保持逻辑 0，而 Vc2 保持在逻辑 1。

这种现象会自动重复，直到电源关闭。 V 之间的连续过渡cc 0 产生方波。

5、使用与非门的方波发生器

使用与非门是制作方波发生器的最简单方法之一。 我们需要以下组件来构建电路：两个与非门、两个电阻器和一个电容器。 该电路如图所示。电阻-电容网络是该电路中的时序元件。 G1 与非门控制其输出。 这个 RC 网络的输出反馈给 G1 通过电阻R1 作为输入。 这个过程一直发生到电容器充满电为止。

当 C 两端的电压达到 G 的正阈值时1，与非门改变状态。 现在电容器放电到 G 的负阈值1，然后门再次改变它们的状态。 这个过程在一个循环中发生并产生一个方波。 此波形的频率使用 [Latex]f=\frac{1}{2.2RC}[/Latex] 计算。

6、使用施密特触发器的方波发生器

施密特触发器方波发生器电路的工作与与非门的实现非常相似。 施密特触发器电路如图所示。这里也由 RC 网络提供时序。 逆变器将其反馈形式的输出作为输入之一。

最初，非门输入小于最小阈值电压。 所以输出状态为高。 现在电容器开始通过电阻 R 充电1. 当电容器两端的电压达到最大阈值电压时，输出状态再次下降到低电平。 这个循环一次又一次地重复并产生方波。 方波的频率由 [Latex]f=\frac{1}{1.2RC}[/Latex]。