CN218648794U - 一种可调节的矩形波发生电路 - Google Patents

Abstract

一种可调节的矩形波发生电路，包括电阻R1、电容C1、可调电阻R2、二极管D3、二极管D4、可调电阻R5、运算放大器U1、电阻R3、电阻R3、电阻R4、稳压管D1、稳压管D2、可调电阻R6、电阻R7、运算放大器U2和电阻R8；本实用新型矩形波发生电路，可以在线通过调整可调电阻的不同阻值，来实现频率、脉宽、幅度的同时调整，不需要关机就可实现所需的波形，通用性极强，可以在不同的应用场景下使用。同时，该电路成本低廉，所需电子元器件极少，能大大降低了使用成本。因为元件少，所以做成成品的话，体积小，适合外场便携、野外调试。

Description

一种可调节的矩形波发生电路

技术领域

本实用新型属于波形发生领域，特别涉及一种可调节的矩形波发生电路。

背景技术

目前，在电动机、逆变器等领域，矩形波已经广泛应用在电动机转速调制、阀门控制、逆变实现等电路的应用及测试上，甚至在LED背光电源的调试中，也会涉及到矩形波。矩形波发生电路已经成为很多电子系统中重要的一部分，同时对波形的精度要求也越来越高。

现有的矩形波发生电路，大部分是通过555定时器来实现的，此电路的缺点是波形参数几乎都是单一可调的，即频率、脉宽和幅度参数，只能在线调一种参数，很难做到同时可以在线调整。而且，该电路还存在可调范围窄的缺点。正是因为这些因素，导致该电路通用性不强，很难适用于不同的应用场景下，每换一次工作场景，就需要重新设计。除了上述电路，当下用的比较多的还有信号发生器设备。该设备虽然能按要求产生不同参数的波形，但设备成本较高，不适合对成本比较敏感的项目应用。同时该设备体积大，对于需要在外场甚至野外进行调试的工作人员来说，是极不友好的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可调节的矩形波发生电路，以解决上述问题。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种可调节的矩形波发生电路，包括电阻R1、电容C1、可调电阻R2、二极管D3、二极管D4、可调电阻R5、运算放大器U1、电阻R3、电阻R3、电阻R4、稳压管D1、稳压管D2、可调电阻R6、电阻R7、运算放大器U2和电阻R8；电阻R1一端接C1，C1的另一端接地，电阻R1的另一端接二极管D4的阳极和二极管D3的阴极，二极管D4的阴极接可调电阻的R5的一端，二极管D3的阳极接可调电阻R5的另一端，可调电阻R5的可调端接电阻R3、电阻R4和稳压管D2的阳极，稳压管D2的阴极接稳压管D1的阴极，稳压管D1的阳极接地，稳压管D2的阳极接可调电阻R6的一端，可调电阻R6的另一端接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接电阻R8，电阻R8的另一端接运算放大器U2的6管脚和负载RLOAD。

进一步的，运算放大器U1的2脚接电容C1和电阻R1。

进一步的，运算放大器U1的3管脚接可调电阻R2和电阻R4。

进一步的，运算放大器U1的4管脚接负向电源，运算放大器U1的7管脚接正向电源，运算放大器U1的6管脚接电阻R3。

进一步的，运算放大器U2的3管脚接可调电阻R6的可调端。

进一步的，运算放大器U1的2管脚接电阻R7、电阻R8。

进一步的，运算放大器U2的7管脚接正向电源，运算放大器U2的4管脚接负向电源。

进一步的，U2的6管脚接电阻R8和后级负载RLOAD。

与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：

本实用新型矩形波发生电路，可以在线通过调整可调电阻的不同阻值，来实现频率、脉宽、幅度的同时调整，不需要关机就可实现所需的波形，通用性极强，可以在不同的应用场景下使用。

同时，该电路成本低廉，所需电子元器件极少，能大大降低了使用成本。因为元件少，所以做成成品的话，体积小，适合外场便携、野外调试等。

附图说明

图1：本实用新型结构原理图；

图2：本实用新型默认状态的波形输出；

图3：本实用新型调整脉宽状态的波形输出；

图4：本实用新型在图3基础上调整频率状态的波形输出；

图5：本实用新型在图3、图4基础上调整幅度状态的波形输出。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进一步说明：

请参阅图1至图5，一种频率、脉宽、幅度均可调节的矩形波发生电路，包括电阻R1、电容C1、可调电阻R2、二极管D3、二极管D4、可调电阻R5、运算放大器U1、电阻R3、电阻R3、电阻R4、稳压管D1、稳压管D2、可调电阻R6、电阻R7、运算放大器U2、电阻R8。

图1为本实用新型的原理图，其中U1及其外围电路部分为矩形波发生电路，该电路由两个反馈网络组成，其原理如下：在同相输入端，R2、R4和输出端组成了正反馈网络，反向输入端，C1、R1、R5和输出端组成了负反馈网络。上电之时，设运放U1的同向输入为U+，反向输入为U-，则此时，U+＝U-＝0，此时输出端为零，当某一时刻，运放U1的6管脚输出端产生了一个微小的电压跳变时，这个微小的电压将会在输入端引起压差，因为理想运放的放大倍数为无穷大，从而使得输出端电压饱和。

如果假设U+>U-，那么输出端就达到正向饱和，设运放输出为Uo，则此时，Uo＝+Vcc，电容开始充电；当电容电压大于同相输入端电压时，U->U+，Uo＝-Vcc，此时电容开始放电，由此往复，电路产生自激振荡，在运放U1的输出端6管脚产生一个矩形波。

根据以上原理，要改变矩形波的频率，就要改变电容的充放电时间，电容的时间常数t＝RC，实际上，改变电容充放电时间的参数有三个：R，C和V(电容的充电电压，也就是Uc)。在本实用新型电路中，通过改变可调电阻R2，来改变电容的充电电压Uc，R2越小，Uc越小，充电越快，则矩形波的频率越高，反之，R2越大，Uc越大，充电越慢，则矩形波的频率越低。

而要改变矩形波的脉宽，也就是改变输出信号的高低电平时间比例，就需要改变电容在正向和负向电压下的充电速度，可以通过调整可调电阻R5来实现，从而改变输出信号的脉宽。其中二极管起到限制电流流向的作用。

而为了实现对矩形波幅度的调节，通过可调电阻R6来进行电压采样，并将采样电压送至运放U2的同相输入，R7和R8组成运放同向放大电路，即对采样电压进行放大，因为阻值R7＝R8，所以本实用新型放大系数为2，所以R6处的阻值不同，输出的电压幅度也不同，即通过改变取样电阻值即可精确调节矩形波输出电压的幅度，达到了幅度调节的目的。

默认状态下，可调电阻的R2、R5、R6的调节百分比均为50％，在此状态下，输出的矩形波波形如图2所示。

调节可调电阻R2的阻值，将R2的百分比从50％调整到95％，可见矩形波的频率发生了变化，占脉宽、幅度都不变，输出的矩形波波形如图3所示。

在上一步的基础上，调节可调电阻R5的阻值，可见矩形波的脉宽发生了变化，输出的矩形波波形如图4所示。

在上一步的基础上，调节可调电阻R6的阻值，可见矩形波的幅度发生了变化，输出的矩形波波形如图4所示。

注：以上输出的波形，横轴和纵轴的分辨率均一样，可以直接对比。

本实用新型电路，可以在线通过调整可调电阻的不同阻值，来实现频率、脉宽、幅度的同时调整，不需要关机就可实现所需的波形，通用性极强，可以在不同的应用场景下使用。同时，该电路成本低廉，所需电子元器件极少，能大大降低了使用成本。因为元件少，所以做成成品的话，体积小，适合外场便携、野外调试等。

Claims (8)

1.一种可调节的矩形波发生电路，其特征在于，包括电阻R1、电容C1、可调电阻R2、二极管D3、二极管D4、可调电阻R5、运算放大器U1、电阻R3、电阻R4、稳压管D1、稳压管D2、可调电阻R6、电阻R7、运算放大器U2和电阻R8；电阻R1一端接C1，C1的另一端接地，电阻R1的另一端接二极管D4的阳极和二极管D3的阴极，二极管D4的阴极接可调电阻R5的一端，二极管D3的阳极接可调电阻R5的另一端，可调电阻R5的可调端接电阻R3、电阻R4和稳压管D2的阳极，稳压管D2的阴极接稳压管D1的阴极，稳压管D1的阳极接地，稳压管D2的阳极接可调电阻R6的一端，可调电阻R6的另一端接电阻R7的一端，电阻R7的另一端接电阻R8，电阻R8的另一端接运算放大器U2的6管脚和负载RLOAD。

2.根据权利要求1所述的一种可调节的矩形波发生电路，其特征在于，运算放大器U1的2脚接电容C1和电阻R1。

3.根据权利要求1所述的一种可调节的矩形波发生电路，其特征在于，运算放大器U1的3管脚接可调电阻R2和电阻R4。

4.根据权利要求1所述的一种可调节的矩形波发生电路，其特征在于，运算放大器U1的4管脚接负向电源，运算放大器U1的7管脚接正向电源，运算放大器U1的6管脚接电阻R3。

5.根据权利要求1所述的一种可调节的矩形波发生电路，其特征在于，运算放大器U2的3管脚接可调电阻R6的可调端。

6.根据权利要求1所述的一种可调节的矩形波发生电路，其特征在于，运算放大器U1的2管脚接电阻R7、电阻R8。

7.根据权利要求1所述的一种可调节的矩形波发生电路，其特征在于，运算放大器U2的7管脚接正向电源，运算放大器U2的4管脚接负向电源。

8.根据权利要求7所述的一种可调节的矩形波发生电路，其特征在于，U2的6管脚接电阻R8和后级负载RLOAD。

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