矩形波

如圖所示為矩形波發(fā)生電路，它由反相輸入的滯回比較器和RC電路組成。RC回路既作為延遲環(huán)節(jié)，又作為反饋網(wǎng)絡，通過RC充、放電實現(xiàn)輸出狀態(tài)的自動轉換。電壓傳輸特性如圖所示。

改變電位器的滑動端可改變占空比，但不能改變周期。2100433B

矩形波被廣泛用于數(shù)字開關電路，兩個二進制（2級）是從邏輯電路中產生。邏輯電路的同步操作，嚴格規(guī)定的時間間隔，使方波快速轉換和定時參考信號適當“時鐘”被使用。這可以從圖中頻域看到，但是，包含了頻率帶寬方波。他們不在，造成電磁輻射脈沖電流，影響了閉路的結果，造成錯誤。公元準確和非常敏感的電路，如傳感器，以避免這個問題，以此作為時序參考方波，而不是正弦波。

因為矩形波電壓只有兩種狀態(tài)，不是高電平，就是低電平，所以電壓比較器是它的重要組成部分；因為產生振蕩，就是要求輸出的兩種狀態(tài)自動地相互轉換，所以電路中必須引入反饋；因為輸出狀態(tài)應按一定的時間間隔交替變化，即產生周期性變化，所以電路中要有延遲環(huán)節(jié)來確定每種狀態(tài)維持的時間。

設某一時刻輸出電壓uO= UZ，則同相輸入端電位uP= UT。uO通過R3對電容C正向充電，如圖中箭頭所示。反相輸入端電位uN隨時間t增長而逐漸升高，當t趨近于無窮時，uN趨于 UZ；一旦uN= UT，再稍增大，uO就從 UZ躍變?yōu)?UZ，與此同時uP從 UT躍變?yōu)?UT。隨后，uO又通過R3對電容C放電，如圖中箭頭所示。反相輸入端電位uN隨時間t增長而逐漸降低，當t趨近于無窮時，uN趨于-UZ；一旦uN=-UT，再稍減小，uO就從-UZ躍變?yōu)?UZ，與此同時，uP從-UT躍變?yōu)?UT，電容又開始正向充電。上述過程周而復始，電路產生了自激振蕩。

由于矩形波發(fā)生電路中電容正向充電與反向充電的時間常數(shù)均為R3C，而且充電的總幅值也相等，因而在一個周期內uO= UZ的時間與uO=-UZ的時間相等，uO為對稱的方波，所以也稱該電路為方波發(fā)生電路。電容上電壓uC和電路輸出電壓uO波形如圖所示。矩形波的寬度Tk與周期T之比稱為占空比，因此uO是占空比為1/2的矩形波。利用一階RC電路的三要素法可列出方程，求出振蕩周期 ，振蕩頻率f=1/T。

調整電壓比較器的電路參數(shù)R1、R2和UZ可以改變方波發(fā)生電路的振蕩幅值，調整電阻R1、R2、R3和電容C的數(shù)值可以改變電路的振蕩頻率。占空比的改變方法：使電容的正向和反向充電時間常數(shù)不同。利用二極管的單向導電性可以引導電流流經(jīng)不同的通路，占空比可調的矩形波發(fā)生電路如圖(a)所示，電容上電壓和輸出電壓波形如圖(b)所法。

電路工作原理

當uO= UZ時，通過RW1、D1和R3對電容C正向充電，若忽略二極管導通時的等效電阻，則時間常數(shù) 當uO=-UZ時，通過RW2、D2和R3對電容C反向充電，若忽略二極管導通時的等效電阻，則時間常數(shù) 利用一階RC 電路的三要素法可以解出

1.矩形波導不能傳播TEM波，只能傳播TE波或TM波。

2.一般來說(a>b)矩形波導的主模為TE10模。

3.矩形波導的截止波長為2a。

4.單模傳輸條件是波長大于2b且波長小于2a大于a。

5.矩形波導功率容量較大，衰減較小。

最常見的脈沖電壓波形是矩形波。理想矩形波的突變部分是瞬時的跳變。實際電路中，脈沖電壓從零值跳變到最大值，或從最大值跳變到零值時，都需要經(jīng)歷一定的時間。圖2是實際的矩形脈沖波形圖。為了定量

描述矩形脈沖的特性，經(jīng)常使用圖2中所標注的主要參數(shù)：①U_m是脈沖信號的幅度；②t_r是脈沖信號的上升時間，又稱上升沿或前沿，是指脈沖信號由0.lU_m上升至0.9U_m時所需要的時間；③t_f是脈沖信號的下降時間，又稱下降沿或后沿，是指脈沖信號由0.9U_m下降至0.1U_m所需要的時間；④t_w是脈沖信號的持續(xù)時間，又稱脈寬，是指從脈沖前沿上升到0.51U_m起，到脈沖后沿下降到0.5U_m為止的時間間隔；⑤T是脈沖信號的重復周期。將脈沖寬度t_w與脈沖重復周期T的比值，定義為占空比q。圖1（b）中的方波信號就是占空比為50%的矩形脈沖。其它各種型式的脈沖信號，也常根據(jù)其波形的特點，采用一些特殊含義的參數(shù)來描述，如鋸齒波信號，可用非線性系數(shù)來衡量其正程內的線性程度等。