设某一时刻输出电压uO= UZ,则同相输入端电位uP= UT。uO通过R3对电容C正向充电,如图中箭头所示。反相输入端电位uN随时间t增长而逐渐升高,当t趋近于无穷时,uN趋于 UZ;一旦uN= UT,再稍增大,uO就从 UZ跃变为-UZ,与此同时uP从 UT跃变为-UT。随后,uO又通过R3对电容C放电,如图中箭头所示。反相输入端电位uN随时间t增长而逐渐降低,当t趋近于无穷时,uN趋于-UZ;一旦uN=-UT,再稍减小,uO就从-UZ跃变为 UZ,与此同时,uP从-UT跃变为 UT,电容又开始正向充电。上述过程周而复始,电路产生了自激振荡。
由于矩形波发生电路中电容正向充电与反向充电的时间常数均为R3C,而且充电的总幅值也相等,因而在一个周期内uO= UZ的时间与uO=-UZ的时间相等,uO为对称的方波,所以也称该电路为方波发生电路。电容上电压uC和电路输出电压uO波形如图所示。矩形波的宽度Tk与周期T之比称为占空比,因此uO是占空比为1/2的矩形波。利用一阶RC电路的三要素法可列出方程,求出振荡周期 ,振荡频率f=1/T。
调整电压比较器的电路参数R1、R2和UZ可以改变方波发生电路的振荡幅值,调整电阻R1、R2、R3和电容C的数值可以改变电路的振荡频率。占空比的改变方法:使电容的正向和反向充电时间常数不同。利用二极管的单向导电性可以引导电流流经不同的通路,占空比可调的矩形波发生电路如图(a)所示,电容上电压和输出电压波形如图(b)所法。
电路工作原理
当uO= UZ时,通过RW1、D1和R3对电容C正向充电,若忽略二极管导通时的等效电阻,则时间常数 当uO=-UZ时,通过RW2、D2和R3对电容C反向充电,若忽略二极管导通时的等效电阻,则时间常数 利用一阶RC 电路的三要素法可以解出