详解方波发生器电路图和应用

电路一点通 2023-01-09 13859

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描述

什么是方波发生器？方波发生器其实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自由运行的多谐振荡器。下面一起来了解一下方波发生器电路图和应用。

方波发生器电路图

1、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。

施密特触发器

使用施密特触发器的方波发生器电路图

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]

2、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。

施密特触发器

使用与非门的方波发生器电路图

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。

3、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。

施密特触发器

使用晶体管的方波发生器电路图

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。

方波发生器的优点

1、该电路可以很容易地设计。它不需要任何复杂的结构。

2、它具有成本效益。

3、方波发生器的维护非常容易。

4、方波发生器可以产生最大频率的信号。

方波发生器的应用

1、它用于产生方波和其他从方波产生三角波或正弦波的电路。

2、?方波发生器可用于控制时钟信号。

?3、它用于乐器以模拟各种声音。

?4、函数发生器，阴极射线示波器，使用方波发生器。

以上就是对方波发生器电路图和应用图的相关介绍，希望能帮助大家更好的理解！

　　审核编辑：汤梓红

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