矩形波發生器電路設計方案（一）

TL082構成的簡單的矩形波發生電路

如圖所示為簡單的矩形波發生電路。該電路為矩形波和方波發生電路，波形的高低電平時間可獨立設定，振蕩頻率由高低電平時間共同確定。電路中用二極管對決定電容C充放電時間的電阻進行切換，用可變電阻R1和R2調整矩形波高低電平時間。電阻網絡RA作為運放的反饋電路和電容C的充放電電路。

由運放輸出的電壓經56kΩ和47kΩ電阻分壓作為基準電壓與電容C上電壓進行比較而產生振蕩。若用可變電阻RA（圖b）代替圖（a）中的電阻網絡RA，電路成為方波產生電路，并且振蕩頻率可由RA進行改變。若用二極管和可變電阻RA（圖c）代替圖（a）中的電阻網絡RA，電路成為矩形波產生電路。由于充電和放電電阻之和恒定，故電路振蕩頻率也恒定，可變電阻RA僅用來改變波形的占空比。

矩形波發生器電路設計方案（二）

矩形波發生器電路有多種方案，本設計以運算放大器為核心，由矩形波振蕩電路、幅值調節電路兩部分組成。電路設計方案和元器件選擇的原則是：工作穩定可靠、結構簡單合理、安裝調試方便、性能參數達標。

矩形波振蕩電路

矩形波振蕩電路（又稱多諧振蕩器）由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。滯回比較器起開關作用，RC電路的作用是產生暫態過程。RC回路既是延遲環節，亦是反饋網絡，通過RC充、放電過程實現輸出狀態的自動轉換。在運放的輸出端引入限流電阻和兩個背靠背的穩壓管就組成了如圖1所示的雙向限幅矩形波發生器。

假設接通電源時，電容C兩端電壓uc=O，輸出電壓uo=+Uz，則運放同相輸入端電壓up=+UT，二極管VD2導通，VD1截止，uo通過電阻R3和R6給電容C充電，忽略二極管的動態電阻，充電時間常數近似為（R3+R6）C，使運放反相輸入端電壓uN由0逐漸上升，在uNup時，uo=-Uz保持不變。當uN≤up時，uo又從-Uz躍變為+Uz，電容C又開始充電，運放輸出狀態再次翻轉。如此周而復始，電路產生了自激振蕩，輸出端輸出矩形波信號。

通常將矩形波輸出高電平的持續時間與振蕩周期的比定義為占空比。圖1所示電路利用二極管的單向導電性使電容充、放電的通路不同，從而使它們的時間常數不同，實現了輸出電壓占空比的調節。

圖1矩形波發生器的輸出電壓幅值等于穩壓管的穩壓值，電路輸出電壓正、負幅度對稱。

由上述分析可知，調節電位器R5或R6可改變矩形波發生器的振蕩頻率及占空比。如果在圖1中電容C處通過一只多路開關投入不同數值的電容，則可實現輸出信號的頻段控制。

在低頻范圍（如10Hz～1OkHz）以內，對于固定頻率來說，圖1所示電路是一種較好的振蕩電路。當振蕩頻率較高時，為了獲得前后邊沿較陡的矩形波，宜選擇轉換速率較高的運放。

幅值調節電路

圖1中穩壓管雙向限幅電路結構簡單，選用不同穩壓值的穩壓管可改變輸出電壓，但限幅特性受穩壓管參數影響大，而且輸出限幅電壓完全取決于穩壓管的穩壓值，采用這種方法對輸出電壓進行調整很不方便也很不實用。

為了實現對矩形波發生器輸出電壓幅值的精確調節，同時提高電路帶負載的能力，可在圖1電路輸出端uo處并聯一只可調電位器將輸出電壓進行取樣，并將取樣電壓接至由運放和電阻網絡組成的同相放大電路，通過改變取樣電阻值即可精確調節矩形波輸出電壓的幅值，即構成了占空比、頻率及幅值可調的矩形波信號發生器。

形波信號發生器電路仿真