方波是指持續(xù)存在時間與兩脈沖間隔相等或相差不多的一種寬脈沖。方波發(fā)生器作為方波信號源在脈沖分析和無線電測試中都有廣泛應(yīng)用。方波發(fā)生器其實是一種能夠產(chǎn)生方波的非正弦波形振蕩器。施密特觸發(fā)電路是方波發(fā)生器的一種實現(xiàn)。方波發(fā)生器的另一個名稱是自由運行的多諧振蕩器。下面一起來了解一下方波發(fā)生器電路圖和應(yīng)用。    

方波發(fā)生器電路圖    

1、使用施密特觸發(fā)器的方波發(fā)生器    

施密特觸發(fā)器方波發(fā)生器電路的工作與與非門的實現(xiàn)非常相似。施密特觸發(fā)器電路如圖所示。這里也由 RC 網(wǎng)絡(luò)提供時序。逆變器將其反饋形式的輸出作為輸入之一。   

使用施密特觸發(fā)器的方波發(fā)生器電路圖    

最初，非門輸入小于最小閾值電壓。所以輸出狀態(tài)為高。現(xiàn)在電容器開始通過電阻 R 充電1. 當電容器兩端的電壓達到最大閾值電壓時，輸出狀態(tài)再次下降到低電平。這個循環(huán)一次又一次地重復(fù)并產(chǎn)生方波。方波的頻率由 [Latex]f=\frac{1}{1.2RC}[/Latex]    

2、使用與非門的方波發(fā)生器    

使用與非門是制作方波發(fā)生器的最簡單方法之一。我們需要以下組件來構(gòu)建電路：兩個與非門、兩個電阻器和一個電容器。該電路如圖所示。電阻-電容網(wǎng)絡(luò)是該電路中的時序元件。G1 與非門控制其輸出。這個 RC 網(wǎng)絡(luò)的輸出反饋給 G1 通過電阻R1 作為輸入。這個過程一直發(fā)生到電容器充滿電為止。    

使用與非門的方波發(fā)生器電路圖    

當 C 兩端的電壓達到 G 的正閾值時1，與非門改變狀態(tài)。現(xiàn)在電容器放電到 G 的負閾值1，然后門再次改變它們的狀態(tài)。這個過程在一個循環(huán)中發(fā)生并產(chǎn)生一個方波。此波形的頻率使用 [Latex]f=\frac{1}{2.2RC}[/Latex] 計算。    

3、使用晶體管的方波發(fā)生器    

另一種構(gòu)建方波發(fā)生器（無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器）的技術(shù)是使用 BJT 或雙極結(jié)型晶體管。該方波發(fā)生器或非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的操作取決于 BJT 的開關(guān)特性。當 BJT 作為開關(guān)時，它有兩種狀態(tài)——開和關(guān)。如果我們連接+Vcc 在 BJT 的集電極端，當輸入電壓 Vi 小于 0.7 伏，則 BJT 處于關(guān)閉狀態(tài)。在關(guān)斷狀態(tài)下，集電極和發(fā)射極端子與電路斷開。   

使用晶體管的方波發(fā)生器電路圖    

因此，晶體管表現(xiàn)為開路開關(guān)。所以我c=0 (我c 是集電極電流）和集電極端子和發(fā)射極端子之間的電壓降（Vce) 為正 Vcc.    

現(xiàn)在當 Vi>0.7 伏時，BJT 處于導(dǎo)通狀態(tài)。我們將集電極和發(fā)射極端子短路。因此，Vce=0 和電流 Ic 將是飽和電流。    

電路圖如圖所示。這里，晶體管 S1 和S2 看起來相同，但它們具有不同的摻雜特性。秒1 和S2 有負載電阻 RL1 和強化學習2 并且通過 R 有偏1 和R2， 分別。S的集電極端子2 連接到 S 的基極1 通過電容器 C1, 和 S 的集電極1 連接到 S 的基極2 通過電容器 C2. 因此，我們可以說非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器由兩個相同的共發(fā)射極配置制成。    

輸出是從兩個收集器中的任何一個到地面獲得的。假設(shè)我們正在服用 Vc2 作為輸出。所以整個電路連接到電源電壓Vcc. V 的負端cc 接地。當我們關(guān)閉開關(guān) K 時，兩個晶體管都試圖保持導(dǎo)通狀態(tài)。但最終，其中一個保持在開啟狀態(tài)，另一個保持在關(guān)閉狀態(tài)。當 S1 處于導(dǎo)通狀態(tài)，S的集電極和發(fā)射極端1 被短路。所以，Vc1=0。同時，S2 處于關(guān)閉狀態(tài)。    

因此，集電極電流 Ic2=0 和 Vc2=+Vcc. 所以對于 T1 時間間隔，晶體管 Vc1 保持邏輯 1，而 Vc2 保持邏輯 0。而 S2 處于關(guān)斷狀態(tài)，電容器 C2 被收費。讓我們說 C 兩端的電壓2 是 Vc2. 所以我們將電容器的正極連接到 S 的基極2, 電容器的負端到 S 的發(fā)射極2. 所以電壓 Vc2 直接提供給S的基極和發(fā)射極端2.    

由于電容器不斷充電，一段時間后，Vc2 上升到 0.7 伏以上。此時，S2 進入導(dǎo)通狀態(tài)，S的集電極和發(fā)射極端之間的電壓差2 等于零。現(xiàn)在，S1 動作在導(dǎo)通狀態(tài)，S的輸出電壓1 是+Vcc. 電容器 C1 開始充電，當電容器兩端的電壓超過 0.7 伏時，S1 再次改變它的狀態(tài)。所以對于 T1 時間間隔，晶體管 Vc1 保持邏輯 0，而 Vc2 保持在邏輯 1。    

這種現(xiàn)象會自動重復(fù)，直到電源關(guān)閉。V 之間的連續(xù)過渡cc 0 產(chǎn)生方波。    

方波發(fā)生器的優(yōu)點    

1、該電路可以很容易地設(shè)計。它不需要任何復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。  

2、它具有成本效益。  

3、方波發(fā)生器的維護非常容易。  

4、方波發(fā)生器可以產(chǎn)生最大頻率的信號。    

方波發(fā)生器的應(yīng)用    

1、它用于產(chǎn)生方波和其他從方波產(chǎn)生三角波或正弦波的電路。  

2、方波發(fā)生器可用于控制時鐘信號。  

3、它用于樂器以模擬各種聲音。  

4、函數(shù)發(fā)生器，陰極射線示波器，使用方波發(fā)生器。

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