電流或電壓的波形為矩形的訊號,叫做矩形波。理想的矩形波只有「高」和「低」兩個值。高電平在乙個波形週期內占有的時間比值稱為占空比,占空比為50%的矩形波稱之為方波。矩形波是其它非正弦波發生電路的基礎。例如,方波加在積分電路的輸入端,輸出就獲得三角波。
矩形波只有兩種狀態,不是高電平,就是低電平,正好與電壓比較器的輸出狀態對應。如果可以使用電壓週期性變化的訊號源,無論這個訊號源是正弦波、三角波還是別的,只要通過乙個電壓比較器,使訊號源與參考電壓比較,就可以得到矩形波。下圖是正弦輸入+電壓比較器電路**結果:
不過上述方案電路設計比較複雜,還需要乙個外接的訊號源。週期變化的訊號源可由振盪電路得到,只要讓電壓比較器(此處用運放實現電壓比較的功能)的輸出,可以維持電路振盪即可。比如下圖,輸出端可以通過電阻為電容充電,電阻與電容構成rc振盪電路。電容接在反相輸入端,電容上變化著的電壓作為輸入電壓,參考電壓vref接在同相輸入端。
假設某一時刻,輸出電壓u_o為最大值v_cc(假設運放可以實現理想的軌至軌,最大輸出電壓可以達到電源電壓),u_o通過電阻r為電容c充電,電容c的電壓u_c逐漸公升高。在u_cv_ref,運放的反相輸入端電壓大於同相輸入端電壓,運放輸出最小值-v_cc(在非正負電源供電時-v_cc為0v)。電容c通過電阻r進行放電,電壓u_c逐漸降低。只要u_c在單限比較器中加入正反饋,可以做成滯回比較器。反相輸入端接電容,電容與輸出端有電阻控制充放電速度。這就是矩形波發生電路。
析滯回比較器,可知兩個閾值電壓:
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