矩形波發(fā)生器分析與測試

摘? ?要：矩形波發(fā)生器由運算放大器和RC電路構(gòu)成，通過改變電位器滑動觸頭的位置，可以改變RC電路的充放電時間常數(shù)，調(diào)整輸出矩形波的占空比。判斷矩形波發(fā)生器能否振蕩的方法是判斷反饋信號能否使比較器從一種狀態(tài)跳變到另一種狀態(tài)。采用Multisim軟件對矩形波發(fā)生器進行虛擬仿真，可以直觀地看到矩形波發(fā)生器能否振蕩，以及波形失真情況和占空比的變化情況。

關(guān)鍵詞：矩形波發(fā)生器? Multisim? 計算機仿真

中圖分類號：TV143? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）02（a）-0121-02

矩形波發(fā)生器可以同時產(chǎn)生方波和三角波，當(dāng)調(diào)節(jié)外部電路參數(shù)時，可以獲得占空比可調(diào)的矩形波，因此廣泛用于儀器儀表中。

1? 矩形波發(fā)生器分析

啟動Multisim，創(chuàng)建如圖1所示電路。矩形波發(fā)生器由滯回比較電路和積分電路構(gòu)成，滯回比較器起開關(guān)作用，通過開關(guān)的不斷閉合來破壞穩(wěn)態(tài)，積分電路起反饋延時作用，用來控制暫態(tài)過程時間?；鶞?zhǔn)電壓由正反饋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生，比較電壓由RC積分電路產(chǎn)生。比較器輸出狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)，取決于積分電容C上的比較電壓與相應(yīng)基準(zhǔn)電壓的比較。

電源接通瞬間，設(shè)電容兩端電壓為零，電路輸出為高電平，這時基準(zhǔn)電壓為。

此后，U0通過Rf對電容充電，電容兩端電壓uc按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)uc上升到略大于UT+時，比較器翻轉(zhuǎn)，u0由高電平跳變到低電平，與此同時，基準(zhǔn)電壓變?yōu)? ? ;這時電容開始通過Rf放電，當(dāng)電容兩端電壓降為零時，然后反向充電，uc按指數(shù)律下降，當(dāng)uc下降到略小于UT-時，比較器再次翻轉(zhuǎn)，U0又從低電平跳變到高電平。這樣一直循環(huán)，電路產(chǎn)生一系列矩形波。

根據(jù)電容器充放電規(guī)律，得電容充放電時間計算公式為。RW2從中點觸頭分為從中點觸頭分為。由圖1所示電路得電容充電時間為，放電時間為，矩形波占空比為。

調(diào)節(jié)電位器RW2，可以改變振蕩頻率，但三角波的幅值也隨之變化;如要互不影響，則可通過改變RF（或CF）來實現(xiàn)振蕩頻率的調(diào)節(jié);調(diào)節(jié)RW1可調(diào)節(jié)占空比。

2? 矩形波發(fā)生器測試

（1）將10K電位器（RW2）調(diào)至中心位置，啟動仿真開關(guān)，如圖2所示，用雙蹤示波器觀察U01及U02的波形。

（2）若U01波形的占空比不為50%，則調(diào)節(jié)RW1使占空比為50%，并描繪矩形波U02及三角波U01的波形，用電壓表測量其幅值和用頻率計測量其頻率并記錄之。

（3）改變RW2動點的位置，觀察U01、U02幅值及頻率變化情況。把動點調(diào)至最上端和最下端，測出頻率范圍并記錄之。

通過上述分析可以看出，通過Multisim仿真軟件不僅可以方便地對矩形波進行分析和測試，而且能提高實驗效率，使實驗更加方便靈活。

參考文獻

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