矩形波发生电路

非正弦波产生电路(矩形波产生电路-三角波
产生电路)
在学习之前我们先来学习一下有关非正弦波形的一些知识。

矩形波、锯齿波、三角波等非正弦波，实质是脉冲波形。

我们一般用惰性元件电容C和电感L的充放电来实现。

一：非正弦波产生电路它是由积分电路和滞回比较器电路组成的。

积分电路的作用是产生暂态过程。

滞回比较器起开关作用。

即：通过开关的不断的闭合，来破坏稳态，产生暂态过程。

（1）矩形波产生电路
用滞回比较器作开关，RC组成积分电路，即可组成矩形波产生电路。

电路图如（1）所示：
工作原理：
电路是通过电阻Ro和稳压管对输出限幅，如它们的稳压值相等，则电路输出电压正、负幅度对称。

在利用数据比较器和积分电路的特性即可得到矩形波。

振荡周期计算：
它等于正半周期和服半周期的和。

我们可通过电容充放电的三要素和转换值求得。

其中:；；；
因此振荡周期：
从中我们可以看到：改变R、C或R2、R3均可改变电路的振荡周期。

我们以上所述的是建立在的基础上。

若，则产生的矩形波。

（2）三角波产生电路
用集成运放的积分电路代替矩形波产生电路的RC电路，（略加改进）即可形成。

它的电路图如图（2）所示：
它的前级集成运放组成滞回比较电路，后级组成积分电路。

它可同时产生方波(前级集成运放产生)和三角波(后级集成运放产生)。

三角波的电容充放电时间相等，若电容的充放电时间不等而且相差很大，便产生锯齿波。

矩形波发生电路
矩形波是一种用于信号处理的简单波形，它在电子电路中发挥重要作用，广泛应用于航空、航天、国防、海事、信息传输等领域。

矩形波发生电路，也就是能产生矩形波的电路，是由一系列元件与线路组成的，主要包括滤波电路、延时电路、放大电路、比较电路和控制电路等等，用于解决各种实际应用中的信号转换和处理问题。

一般来说，矩形波发生电路可以分为三大部分：输入电路、控制电路和输出电路。

输入电路是一种外部触发信号，其作用是将外部触发信号转换成内部电路内部可以使用的信号，它包括移相器、放大电路、滤波电路和脉冲形成电路等。

控制电路是一种操纵电路，其作用是根据输入电路获取到的信号，控制矩形波的形态和幅度。

其中，最重要的部件是比较器，它有效地控制矩形波之间的变化。

最后是输出电路，它的作用是产生矩形波信号，并将其传递到外部的负载电路中，其主要部件是可调延时电路和放大器。

矩形波发生电路在实际应用中有很多优点，其中最重要的是它具有良好的可靠性、稳定性和耐久性，还可以精确控制信号幅度和频率，在信号源的应用中有着十分重要的作用。

矩形波发生电路在航空航天、国防、海事和信息传输方面都发挥了重要作用，随着电子技术的发展，它在自动控制、电子计算机、信号处理等方面的应用越来越多。

总之，矩形波发生电路的应用极其广泛，从航空航天控制到信号处理，从电子计算机构建到海事设备使用，几乎可以说涉及到所有电子技术领域，它主要包括输入、控制、输出三个子模块，根据具体应
用需求，可以在此基础上进行不同组合，以满足各种不同的需要。

因而，矩形波发生电路的重要性不言而喻，其广泛的应用已经为现代电子技术带来了重大的福音。

占空比可调的矩形波发生电路1简介可调的矩形波发生电路是一种用于产生矩形波信号的电路，其特点是可以调节其占空比。

矩形波是在电子电路中最常用的波形之一，它可以用来制作各种谐波，也可以用来检测脉冲信号中的脉冲宽度。

一般来说，矩形波是由一个持续变化的脉冲序列组成的，它拥有脉冲上升和下降沿，从而具有定义良好的占空比。

可调的矩形波发生器是一种特殊的电路，它可以通过调整参数来控制脉冲的占空比，从而改变矩形波的其他特性，如频率、幅度等。

2原理可调的矩形波发生电路通常由两个主要部分组成：信号处理电路与比较电路。

信号处理电路由一组基于非线性特性的元件组成，如反相器，好多晶体管等，它们可以产生改变形状的余弦电压、正弦电压等曲线。

这种曲线的变化将随着输入电压的变化而变化，并将曲线的半周期变更为矩形波，从而产生了脉冲序列。

比较电路的作用是检测每个脉冲的占空比。

它包括两个参考电压，一个是可调电压，另一个是固定值。

当由信号处理部分输出的电压高于可调参考电压时，比较电路就会产生一个高电平输出信号；当电压低于可调参考电压时，比较电路就会产生一个低电平输出信号。

通过改变可调参考电压，可以调节每个脉冲的占空比，从而改变矩形波的其他特性。

3应用可调的矩形波发生器的应用在电子领域非常广泛，它可以用于各种数据通信设备、电力系统调控以及脉冲调制、脉冲宽度调节等。

例如，在数据传输方面，可调的矩形波发生器可以用来识别发射器模式和调整脉冲宽度，从而调节信号的传输速率。

在电力系统调控中，它可以用来实现电压和频率调整功能，从而保证系统的正常运行。

另外，它还可以用于实现脉冲调制和脉冲宽度调节，从而实现某些简单的数字信号接收与处理功能。

4结论可调的矩形波发生电路是一种用于产生矩形波信号的电路，其特点是可以调节其占空比。

它包括信号处理部分和比较部分，可以通过改变可调参考电压来调节每个脉冲的占空比，从而改变矩形波信号的其他特性。

可调的矩形波发生电路的应用非常广泛，它可以用于数据传输，电力系统调控以及脉冲调制和脉冲宽度调节等。

-
2. 三角波发生器
积分电路可将方波变 为三角波， 为三角波，所以三角波电 积分电路。 路 = 方波电路 + 积分电路。
uO1 +UZ O -UZ
R4 A1
uo1
+
t uo
R
+
C A2 uo
O
t
R
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5
-
+UZ
u o1
uo1 R3
+UT
-
u O1 +UZ O -2 AUZ +
R4
Z 2
UT 为多少？如何求？ 为多少？如何求？
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7 3. 锯齿波发生器
在三角波发生电路中，改变积分电路 在三角波发生电路中，改变积分电路RC 充、放电时间 常数，即可改变输出电压上升和下降的斜率， 常数，即可改变输出电压上升和下降的斜率，当其中一个 时间常数远大于另一个时，便可在滞回比较器输出矩形波， 时间常数远大于另一个时，便可在滞回比较器输出矩形波， u O1 在积分电路得到锯齿波。 在积分电路得到锯齿波。
T
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3
占空比可调电路： 占空比可调电路：
D1 Rw1 R3 uC C R1 R2 ± Uz
-
τ 1 ≈ (Rw1 + R3 )C τ 2 ≈ (Rw2 + R3 )C
2R1 T1 ≈ τ 1 ln1+ R 2 2R1 T2 ≈ τ 2 ln1+ R 2
−τt uC (t) = [uC (∞) −uC (0)]1− e
2 R1 1 + T = 2 R3 C ln R2

矩形波发生电路multisim仿真矩形波发生电路是一种常见的电子电路，可以用于模拟数字信号和脉冲信号。

Multisim是一款功能强大的电路仿真软件，可以帮助工程师在计算机上快速建立电路模型并进行仿真。

本文将介绍矩形波发生电路的基本原理，并使用Multisim进行仿真。

一、原理介绍矩形波发生电路主要由555定时器、电容和电阻组成。

555定时器是一种常用的集成电路，内部包含比较器、RS触发器和电压比较器等功能。

通过控制电压比较器的阀值电压和放电电阻的值，可以实现输出端的矩形波形。

二、电路设计1. 使用Multisim打开软件，选择新建一个电路图。

2. 在工具栏中选择元器件并依次添加555定时器、电容和电阻。

3. 连接电路，将电容连接到555定时器的引脚2和引脚6之间，电阻连接到引脚7和引脚6之间。

4. 设置电阻和电容的具体数值，可以根据需要调整。

5. 连接电路的输入端和输出端。

三、仿真流程1. 在Multisim中选择仿真按钮，打开仿真设置窗口。

2. 设置仿真时间为一定的周期，如10ms。

3. 调整电容和电阻的数值，观察矩形波形的变化。

4. 运行仿真，观察输出端的波形。

四、仿真结果通过对矩形波发生电路的仿真，我们可以观察到输出端的波形。

当电容和电阻的数值合适时，输出端的波形呈现出矩形的特点，即上升时间和下降时间较短，保持时间较长。

这样的矩形波形可以用于数字信号传输、脉冲信号测量等应用场景。

五、仿真分析通过对仿真结果的分析，我们可以得出一些结论。

首先，电容和电阻的数值直接影响矩形波形的特性，存在一个最佳数值使得波形最为稳定。

其次，通过调整电容和电阻的数值可以改变矩形波的频率和占空比，从而适应不同的应用需求。

最后，矩形波的输出电平和幅度与电源电压和电阻数值有关，需要根据具体情况进行调整。

六、结论通过Multisim的仿真，我们可以快速验证矩形波发生电路的性能和特性。

这对于电子工程师来说是一个非常有用的工具，可以在设计和调试过程中节省时间和成本。

脉宽可调型矩形波发生器1．原理图：脉宽可调矩形波发生电路由图可见，集成运放与电阻R1、R2组成滞回比较器，将滞回电压比较器的输出信号通过RC电路反馈到输入端，即组成矩形波信号发生器。

电路中的R和C组成积分电路，将滞回电压比较器输出的矩形波信号，转换成三角波信号输入滞回电压比较器的输入端，驱动滞回电压比较器产生矩形波信号输出。

图中的稳压管VDz和电阻R3的作用是钳位，将滞回比较器的输出电压限制在稳压管的稳定电压值+Uz或-Uz。

电位器R P用来调节输出信号的占空比即脉宽。

二极管VD1和VD2的作用是改变充、放电电路的时间常数，实现脉宽可变的目的。

2．工作原理：(1)设某个瞬间电路的输出电压为+Uz，此时滞回比较器的门限电压为UTH2，输出信号经电阻R对电容C充电，充电信号的波形如右图（a）所示。

当该电压上升到UTH2时，电路的输出电压变为-Uz，门限电压也随着变为UTH1，电容C经电阻R放电，放电信号的波形如右图（a）所示。

当该电压下降到UTH1时，输出电压又回到+Uz，电容又开始充电的过程，周而复始输出矩形波信号。

(2)振荡周期：当输出信号为+Uz时，二极管D1通、D2断，输出信号经电位器RP的上半部，二极管D1和电阻R对电容C充电；当输出信号为-Uz时，二极管D2通、D1断，电容C经电阻R、二极管D 2和电位器RP的下半部放电。

充放电时间分别为1T、2T。

输出波形1121222('')ln(1)2(')ln(1)p p R T R R C R R T R R C R =++=++ 其振荡周期为：11222(2)ln(1)p R T T T R R C R =+=++该电路的工作波形图如图所示。

优点：本电路操作简单，仅改变变位器划片的位置就可以实现对脉宽和占空比的控制； 缺点：只可以改变占空比，不可以改变周期，所以不可以将脉宽加宽到很大。

3.感想：通过课程设计，我对矩形波发生电路有了更深一层的了解，它使我将在课堂上学的理论知识与实际相结合，懂得矩形波脉宽调节可以通过调节电容的充放电来实现。

矩形波发生电路
1 设计要求
设计矩形波发生电路，要求如下：
1）矩形波的占空比约为50%，输出电压的峰峰值约为20V，周期约为2.2ms；
2）写出设计过程，绘制电路原理图，进行实验验证；
3）绘制电容两端电压波形以及输出电压波形。

2 设计过程
矩形波发生电路原理图
F
R 2
F 1
22ln(1)
R T R C R =+由滞回比较器和RC 电路构成矩形波的周期为
占空比D =50%输出电压幅值
OM Z
U U =±
2 设计过程
矩形波发生电路原理图
C R F R 10kΩ
20kΩ
16kΩ
120k R =Ω
210k R =Ω
F 16k R =Ω
0.1μF
C =2
F 1
22ln(1)R T R C R =+
3 实验验证
引脚2为运放反相输入端，引脚3为同相输入端，引脚6为输出端，引脚7为正电源端，引脚4为负电源端。

引脚1和5为输出调零端，8为空脚。

3 实验验证
直流稳压电源正负12V电源的连接方法是集成运算放大器实验重要的操作环节！
3 实验验证
1. DP832 可编程线性直流电源，请参见“DP832 可编程线性直流电源正负电源的连接方法视频”。

电子学第一实验室
2. DF1731直流稳压电源，请参见“DF1731直流稳压电源正负电源的连接方法视频”。

电子学第二实验室。

uo ( t ) uo ( ) u o (0 1 e t / uo ( 0 )
充电时：
uo (t ) tT1
UT
R1
R1 R2
U
Z
,
uo (0)
UT
R1 R1 R2
UZ,
uo () U Z , R3C
2R1 R1 R2
UZ
UZ
R1 R1 R2
U Z 1 e T1 /
矩形波发生电路
66/101
8.4.2 矩形波发生电路
输出特点：输出无稳态，有两个暂态；若输出为高电平时 定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。
1.基本组成部分
1) 开关电路：输出只有高电 平 和低电平两种情况，称为两种状 态；因而采用电压比较器。 2) 反馈网络：自控，在输出 为 某一状态时孕育翻转成另一状态 的条件。应引入反馈。 3) 延迟环节：使得两个状态 均 维持一定的时间，决定振荡频率 。 利用RC电路实现。
T1
T1
R3C
ln(1
2R1 ) R2
72/101 推导过程（续）：
T2
uo(t ) uo( ) uo ( 0 1 e t / u o (0)
放电时
uo (t ) tT2
UT
R1 R1 R2
UZ,
uo (0) UT
R1
R1 R2
U
Z
,
uo () UZ , R3C
69/101 3. 工作原理（续）
（2）第一暂态时：uO＝UZ， uP＝+UT
原理：电容正向充电，t↑→ uN↑，当 uN ＝+UT时，继续增大uN ，uP< uN ， 输出 uO从+ UZ跃变为-UZ， uP＝-UT， 电路进入第二暂态。

矩形波发生器分析与测试矩形波发生器是一种能够产生矩形波形输出信号的电子设备。

这种设备有多种应用领域，比如在电子音乐乐器中用来产生不同音调的声音信号，或者在数字电子系统中用来产生时钟脉冲等。

本文将对矩形波发生器的原理进行分析，并进行相关测试实验，以便更深入地了解这种设备的工作原理和性能特点。

一、矩形波发生器的原理矩形波发生器是一种能够产生矩形波形输出信号的电路。

它基本上是一个可变频率的方波发生器，能够生成不同频率和占空比的矩形波形信号。

矩形波发生器的基本原理是利用比较器和集成电路内部的反馈电路来实现。

比较器是一种电子设备，能够比较两个电压信号的大小，并输出一个高电平或低电平的逻辑信号。

集成电路内部的反馈电路能够将比较器输出的信号进行反馈处理，从而产生稳定的方波信号输出。

在矩形波发生器中，常用的集成电路包括555计时器、可编程逻辑器件（如FPGA）等。

这些集成电路能够通过外部电路的控制来改变其输出信号的频率和占空比，从而实现矩形波发生器的功能。

为了验证矩形波发生器的性能和稳定性，我们进行了一系列的测试实验。

我们使用示波器对矩形波发生器的输出信号进行了观测和分析。

接下来，我们对矩形波发生器的频率和占空比进行了调节，并记录了相应的实验数据。

1. 输出信号的观测和分析我们将矩形波发生器的输出信号接入示波器，并改变其频率和占空比，观察并记录了相应的波形图和实验数据。

通过观测波形图，我们可以清晰地看到矩形波发生器的输出信号特性，比如波形的上升时间、下降时间、周期等参数。

我们还对输出信号进行了频谱分析，以便更全面地了解矩形波发生器的频率响应特性。

通过频谱分析，我们可以得到输出信号的主频率和谐波分量等信息，从而判断矩形波发生器的频率稳定性和谐波失真情况。

2. 频率和占空比的调节实验我们通过改变矩形波发生器的电路参数和控制信号，来调节其输出信号的频率和占空比。

通过实验测试，我们记录了不同频率和占空比下的输出信号波形图和实验数据，然后对比分析了各组数据的差异和规律。

矩形波电路产生的原理矩形波电路是一种产生矩形波信号的特殊电路。

它通过控制信号源的输入和输出，使得输出信号能够以矩形波的形式存在。

一个典型的矩形波电路通常由信号源、比较器、反馈网络和输出级等部分组成。

首先我们来了解一下信号源，信号源一般为一定频率的正弦信号，它的频率决定了矩形波的周期。

信号源的频率和振幅可以通过控制输入电压或电流来调整，代表了矩形波的频率和振幅。

这个信号源一般由一个函数发生器、震荡电路或其他产生正弦波信号的电路产生。

其次，信号源输出的正弦信号会经过比较器。

比较器是矩形波电路中的核心元件，它负责将输入信号转换为方波信号。

比较器的实现方式有很多种，其中一种常见的方式是将正弦信号与一个阈值电压进行比较，当正弦信号的幅值大于阈值电压时，输出高电平；当正弦信号的幅度小于阈值电压时，输出低电平。

通过调整阈值电压的大小可以控制输出方波的占空比。

然后，输出的方波信号经过反馈网络。

反馈网络通过与信号源之间的连接，将信号源的输出与比较器的输入相连。

反馈网络的作用是不断地重复输出的方波信号作为信号源的输入，使得信号源能够保持振荡，并产生稳定的矩形波信号。

如果没有反馈网络，信号源只能产生一个周期的正弦波信号，无法形成稳定的矩形波信号。

最后，经过反馈网络的调整，输出的稳定矩形波信号会通过输出级进行输出。

输出级常常由一个放大器或一个开关电路组成，它负责放大或切换矩形波信号，并将其输出到外部负载电路。

矩形波电路的工作原理可以简单总结为以下几个步骤：首先，信号源产生一定频率和振幅的正弦波信号。

其次，比较器将正弦信号转换为方波信号。

然后，反馈网络不断将方波信号作为信号源的输入，使得信号源产生稳定的矩形波信号。

最后，输出级将稳定的矩形波信号放大或切换，并输出到外部负载电路中。

矩形波电路的应用非常广泛。

在科学实验中，矩形波信号可用于测试电路的频率响应和时域波形。

在通信系统中，矩形波信号可用于模拟数字信号的传输和调制。

在计算机科学中，矩形波信号可用于时钟信号的产生和同步。

矩形波发生电路
1 矩形波发生电路
矩形波发生电路是一种用于产生矩形波的电路，是模拟电路中重
要的一种电路。

它可以把一个正弦波转换成一个矩形波，用作控制及
振荡的基础。

矩形波都是二进制律的形式，因此可用于计算机处理数
据的开关控制，只要把正弦波转为矩形波，即可以矩形波律开关控制
信号的开关，从而实现振荡器的电路设计。

一般的矩形波发生电路使用交叉对称形结构，其中滞回导线是核
心元件，它可以将输入的正弦波转换成矩形波。

由输入端正弦信号和
滞回导线组成的自耦放大电路，电路运行时可以实现线性加压，降压，把大小不同的正弦波转换为不同频率和电平的矩形波。

矩形波发生电路在德洛义试验仪器，数据测量装置和数据转换器，数据处理装置等数字电路中都有广泛的应用。

一般的矩形波发生电路，可以调节波形的幅度、频率和偏移电平，而噪声及抖动降低到很低的
程度，保证了信号的准确性及稳定性，可以满足大多数的模拟及数字
电路的实际应用。

矩形波发生电路对电路设计来说非常重要，现今的很多时钟信号
和脉宽调制应用等均需要矩形波发生电路。

它是一种重要的脉冲开关
电路模块，产生的结果是一个矩形脉冲。

如把脉冲宽度调节至合适的
状态，它可以实现脉宽调制的动作；而将频率调节到合适的状态，它
可以实现脉冲时钟的功能。

• ⑷两个缓冲放大器用于隔离波形发生电路和负载，使 三角波和矩形波输出端的输出电阻足够低，以增强带负 载能力；
• ⑸三角波变正弦波电路用于获得正弦波电压。
• 除了RS触发器外，其余部分均可由前面所介绍的电 路实现。
• 两个电压比较器的电压传输特性如图所示。
• 2、工作原理
•
当给函数发生器 ICL8038合闸通电时，电容 C的电压为
• 锯齿波与三角波的区别是： 三角波上升和下降的斜率相等； 而锯齿波上升和下降的斜率不相等。
因此只要使三角波——方波发生器中积分器的充放 电时间常数不同，就构成了锯齿波发生器。如下图 所示：
• 图中RW>>R3,电位器滑动到最上端时的波形如下图 所示：
• 根据三角波发生电路振荡周期的计算方法，可得 出下降和上升时间分别为：
值的选择应保证
u1＜u2<u3， u´1＜ u´2<u´3 。
• （2）、当uI从零逐 渐降低且 |uI |<0.3Um时， uO从零逐渐升高，从 而u1、u2、u3也随之逐 渐升高，但各二极管 仍处于截止状态，这 时：
k uO 1 uI
• （3）、当uI继续降低且0.3 |uI |＜0.56Um时， D1导通，此时的等效电路如下图所示。
2R1 R2
)
( RW 1
R3 )C
ln(1
2R1 R2
)
T2
2
ln(1
2R1 R2
)
(RW 2
R3 )C
ln(1
2R1 R2
)
T
T1
T2
(RW
2R3)C ln(1
2R1 ) R2
改变电位器的滑动端可以改变占空比，但不改变周期。

仿真模型的建立
总结词
基于电路原理图
详细描述
在仿真软件中，需要基于矩形波发生电路的原理图来建立仿真模型。这包括将电路元件（如电阻、电 容、电感、晶体管等）以及它们之间的连接关系在软件中准确表示出来。
仿真结果的分析
总结词
分析波形、参数性能
详细描述
完成仿真后，需要对结果进行分析。 这包括观察矩形波的波形，以及电路 元件的参数性能。通过分析这些数据， 可以了解电路的性能，并找出可能存 在的问题。
自动控制系统
矩形波发生电路可以用于自动控制系统，如机器人和 自动化生产线。
音频处理
矩形波发生电路可以用于音频处理，如音频合成和效 果处理。
Part
06
结论
研究成果总结
成功设计并实现了一种矩形波发生电路，该电路 能够产生频率可调、占空比可调的矩形波信号。
通过仿真实验，验证了该电路的正确性和有效性， 结果表明该电路具有较高的稳定性和可靠性。
形波输出。
Part
02
矩形波发生电路的基本原理
矩形波发生电路一个正弦波或三角波。
波形变换器
将原始信号转换为矩形波， 通过开关元件实现。
反馈网络
用于调节振荡频率和幅度， 确保矩形波的稳定输出。
矩形波发生电路的工作原理
振荡器产生原始信号
振荡器通过自激振荡产生正弦波或三角波 。
与传统矩形波发生电路相比，该电路具有更小的 体积和更高的性能指标，具有广泛的应用前景。
对未来研究的展望
STEP 01
STEP 02
STEP 03
可以探索将该电路与其他 电路或系统集成，实现更 复杂的功能和性能。
可以研究该电路在其他领 域的应用，如通信、控制、 检测等领域。

矩形波发生电路一、电路组成及工作原理因为矩形波电压只有两种状态，不是高电平，就是低电平，所以电压比较器是它的重要组成部分；因为产生振荡，就是要求输出的两种状态自动地相互转换，所以电路中必须引入反馈；因为输出状态应按一定的时间间隔交替变化，即产生周期性变化，所以电路中要有延迟环节来确定每种状态维持的时间。

电路组成：如图所示为矩形波发生电路，它由反相输入的滞回比较器和RC电路组成。

RC回路既作为延迟环节，又作为反馈网络，通过RC充、放电实现输出状态的自动转换。

电压传输特性如图所示。

工作原理：★设某一时刻输出电压u O=+U Z，则同相输入端电位u P=+U T。

u O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u N随时间t增长而逐渐升高，当t趋近于无穷时，u N 趋于+U Z；★一旦u N=+U T，再稍增大，u O就从+U Z跃变为-U Z，与此同时u P从+U T跃变为-U T。

随后，u O又通过R3对电容C放电，如图中箭头所示。

★反相输入端电位u N随时间t增长而逐渐降低，当t趋近于无穷时，u N趋于-U Z；一旦u N=-U T，再稍减小，u O就从-U Z跃变为+U Z，与此同时，u P从-U T跃变为+U T，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。

二、波形分析及主要参数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u O=+U Z的时间与u O=-U Z的时间相等，u O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u C和电路输出电压u O波形如图所示。

矩形波的宽度T k与周期T之比称为占空比，因此u O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U Z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。

矩形波发生器工作原理矩形波发生器是一种能够产生矩形波形信号的电路或设备。

矩形波形是一种特殊的周期性波形，其特点是在一个周期内信号电平会在高电平和低电平之间快速切换。

矩形波发生器常用于各种电子设备和实验中，如数字电路测试、通信系统、音频信号处理等。

矩形波发生器的工作原理如下：1. 电压比较器：矩形波发生器的核心部件是电压比较器。

电压比较器是一种能够比较两个电压大小的电路，输出电压取决于输入电压的大小关系。

在矩形波发生器中，电压比较器用于将输入信号与参考电压进行比较。

2. 反馈网络：为了实现周期性的矩形波形输出，矩形波发生器通常会采用反馈网络。

反馈网络将比较器的输出信号反馈给其输入端，使得比较器能够持续地产生矩形波形信号。

3. RC电路：在矩形波发生器中，RC电路常用于控制输出信号的上升时间和下降时间，以及波形的频率。

通过选择合适的电阻和电容数值，可以调整输出矩形波形的占空比和频率。

矩形波发生器的工作过程如下：1. 初始状态：假设初始时刻电压比较器的输出为低电平，即输出信号为0。

2. 输入信号上升：当输入信号的电压超过参考电压时，电压比较器的输出会发生变化，从低电平切换到高电平。

这时，反馈电路将高电平信号反馈给电压比较器的输入端，使得电压比较器的输出保持高电平状态。

3. 输入信号下降：当输入信号的电压低于参考电压时，电压比较器的输出会再次发生变化，从高电平切换到低电平。

反馈电路将低电平信号反馈给电压比较器的输入端，使得电压比较器的输出保持低电平状态。

4. 反复循环：根据输入信号的周期性变化，电压比较器会不断地在高电平和低电平之间切换，从而产生周期性的矩形波形信号。

通过调整RC电路的参数，可以改变矩形波形的频率和占空比。

总结：矩形波发生器通过电压比较器、反馈网络和RC电路的协同工作，能够产生周期性的矩形波形信号。

电压比较器用于比较输入信号和参考电压的大小关系，反馈网络将比较器的输出信号反馈给输入端，实现波形的持续输出。

占空比可调的矩形波发生电路实验二占空比可调的矩形波发生器实验一、实验目的1.掌握Im741芯片的使用方法；2.了解占空比可调的矩形波发生器的设计方法。

二、实验原理1」m741介绍LM741系列是通用型运算放大器.其目的是为广泛的模拟应用高增益和宽工作电压范围在积分器，求和放大器，和一般反馈应用提供卓越的性能。

其特点有：短路保护，出色的温度稳定性，内部频率补偿，高输入电压范围，空偏移。

图1丄M741应用电路图LM741,LM741（芯片引脚和工作说明1和5为偏置（调零端）,为正向 输入端，3为反向输入端，4接地，6为输出，7接电源，8空脚 1输出端A 2反向输入端A 3正向输入端A 4接地5正向输入端B 6 反向输入端B 7输出端B 8电源+741运算放大器使用时需于7、4脚位供应一对同等大小的正负电源电压+ Vdc 与—Vdc , —旦于2、3脚位即两输入端间有电压差存在， 压差即会被放大于输出端，唯 Op 放大器具有一特色，其输出电压值 决不会大于正电源电压+ Vdc 或小于负电源电压一Vdc ,输入电压差 经放大后若大于外接电源电压+ Vdc 至-Vdc 之范围，其值会等于+Vdc 或—Vdc,故一般运算放大器输出电压均具有如图 3之特性曲线, 输出电压于到达+ Vdc 和—Vdc 后会呈现饱和现象。

Balance \1 __ 1 8 Input — a1\ 7 Input +□八 45 NCOutput Balance-15V图3.放大器输出入电压关系图741运算放大器之基本动作如图4所示，若在非反相输入端输入电压，会于输出端得到被放大的同极性输出；若以相同电压信号在反相输入端输入，则会在输出端获得放大相同倍率后但呈逆极性之信号输出。

而当对放大器两输入端同时输入电压时，则是以非反相输入端电压值(V1)减去反相输入端电压值(V2)，可于输出端得到(V1 —V2) 经过倍率放大后之输出。

图4放大器基本输出入关系图三 实验内容及实验步骤1. 利用Im741芯片，设计一个占空比可调的矩形波发生器电路；2. 要求画出具体的电路图，能使产生的方波占空比可调，即高电 平持续时间与低电平持续时间的比值可调， 占空比大约10 %〜95%;3. （图5仅作参考）利用半导体二极管的单向导电特性，把电容 C 充电和放电回路隔离开来，再加上一个电位器，便可构成占空比可 调的多谐振荡器，如图5所示。

矩形波发生电路66/1011. 基本组成部分1) 开关电路：输出只有高电平和低电平两种情况，称为两种状态；因而采用电压比较器。

2) 反馈网络：自控，在输出为某一状态时孕育翻转成另一状态的条件。

应引入反馈。

3) 延迟环节：使得两个状态均维持一定的时间，决定振荡频率。

利用RC 电路实现。

8.4.2 矩形波发生电路输出特点：输出无稳态，有两个暂态；若输出为高电平时定义为第一暂态，则输出为低电平为第二暂态。

2. 电路组成Z211T U R R R U ⋅+=正向充电：u O （+U Z ）→R 3→C →地 反向充电：地→C → R 3 → u O （－U Z ）RC 回路Z U +滞回比较器ZU -3. 工作原理分析方法：（1）初始态时: 设合闸通电时电容上电压为0，若u O 大于零，则产生正反馈过程： u O ↑→ u p ↑→ u O ↑↑ ，直至 u O ＝U Z ， u P ＝+U T ，第一暂态。

(若u O 小于零,进入第二暂态 )u p3. 工作原理（续）原理：电容正向充电，t ↑→ u N ↑，当u N ＝+U T 时，继续增大u N ，u P < u N ，输出 u O 从+ U Z 跃变为-U Z ， u P ＝-U T ，电路进入第二暂态。

原理：电容反向充电，t ↑→ u N ↓，当u N ＝-U T 时，继续减小u N ， u P > u N ， u O 从- U Z 跃变为+U Z ， u P ＝+U T ，电路返回第一暂态。

（2）第一暂态时：u O ＝U Z ， u P ＝+U T （3）第二暂态时：u O ＝-U Z ， u P ＝-U T u pu N70/101 4. 波形分析求出、终了值、时间常数，根据三要素，即起始值)21ln(2213R R C R T +=%50k==TT δ占空比()())0(10()()(/o t o o o u eu u t u +-⋅-∞=-τ复习信号系统知识:()())0(10()()(/o t o o o u e u u t u +-⋅-∞=-τ推导过程（了解）： 利用一阶RC 电路的三要素法列出方程如下：())21ln(12,)(,)0(,)(2131/211211321121111R R C R T e U R R R U U R R R CR U u U R R R U u U R R R U t u T Z Z Z Z o Z To Z TT t o +=∴-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛++=+∴==∞+-=-=+==-=ττ 充电时：T 171/101()()())21ln(2)21ln(12,)(,)0(,)()0(10()()(213212132/2112113211211/22R R C R T T T R R C R T e U R R R U U R R R CR U u U R R R U u U R R R U t u u e u u t u T Z Z Z Z o Z To Z TT t o o t o o o +=+=∴+=∴-⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+--=+-∴=-=∞+==+-=-=+-⋅-∞=-=-τττ 放电时推导过程（续）：T 272/1015. 占空比可调电路思考题:为了占空比调节范围大，R 3应如何取值？正向充电和反向充电时间常数可调，占空比就可调。