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滞回比较器中方波和三角波产生

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描述

利用滞回比较器和电容充放电产生三角波和方波,三角波为电容的充放电波形,而方波则是在电容充放电过程中比较器的输出端波形。
 
这里主要总结下频率的计算,思路主要是分别计算电容的充放电时间和,再取倒数就是三角波的频率了,计算过程如下。
 
下图滞回比较器的两个阈值分别为2V和4V,电容C1的充电回路是:5V-R2-R3-C1-GND,放电回路是:C1-R3-GND。
 
电容充放电时间计算公式:t = R * C * ln [(U - Uo) / (U - Ut)]
 
U是电容充电最终可达到的电压或者放电最终可达到的电压
 
Uo是电容充电前或放电前的初始电压
 
Ut是电容在t时刻的电压
 
有了上面的基础知识,我们来计算一下电容的充放电时间:
 
充电时间过程:已知U=5V,Uo=2V,R=101k,C=C1=1uF
 
充电时间:t1 = (101x10^3) x (1x10^-6) x (ln [(5-2)/(5-4)]) = 111ms
 
放电时间过程:已知U=0V,Uo=4V,R=100k,C=C1=1uF
 
放电时间:t2 = (100x10^3) x (1x10^-6) x (ln [(0-4)/(0-2)]) = 69ms
 
总的充放电时间:t = t1 + t2 =111 + 69 = 170ms
 
所以三角波的周期是170ms,频率是1/t=5.8Hz,算出来的频率是比较接近仿真结果的。
 
其实公式计算出来的频率不是精准的,实际应用中可以用示波器测量进行调整。
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