一种可调节的矩形波发生电路的制作方法

1.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：

2.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。
3.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。


技术实现要素：

4.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。
5.为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一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。
7.进一步的，运算放大器u1的2脚接电容c1和电阻r1。
8.进一步的，运算放大器u1的3管脚接可调电阻r2和电阻r4。
9.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。
10.进一步的，运算放大器u2的3管脚接可调电阻r6的可调端。
11.进一步的，运算放大器u1的2管脚接电阻r7、电阻r8。
12.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。
13.进一步的，u2的6管脚接电阻r8和后级负载rload。
14.与现有技术相比，本实用新型有以下技术效果：
15.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。
16.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
17.图1：本实用新型结构原理图；
18.图2：本实用新型默认状态的波形输出；
19.图3：本实用新型调整脉宽状态的波形输出；
20.图4：本实用新型在图3基础上调整频率状态的波形输出；
21.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
22.以下结合附图对本实用新型进一步说明：
23.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。
24.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。
25.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。
26.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。
27.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。
28.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。
29.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。
30.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。
31.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。
32.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。
33.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。
34.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。


技术特征：
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。

技术总结
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。野外调试。野外调试。


技术研发人员：刘宝联 韩轩 童炳善
受保护的技术使用者：磐基技术有限公司
技术研发日：2022.09.15
技术公布日：2023/3/16