方波的产生——运算放大器LM324产生方波

方波的产生——运算放大器LM324产生方波

双电源供电

（1）搭建振荡电路如图所示，先采用双电源供电讲解，需要两个滑动变阻器RP1和RP2，一个固定电阻R1和一个电容C1，运放反向输入端 Vo三角波 输出振荡的三角波，运放输出端 Vo方波 输出振荡的方波，电路实际相当于 RP2和C1组成RC振荡电路，RP1和R1配合运放搭建滞回比较器。

（2）输出结果
方波和三角波同频，起振时频率较高，逐渐恢复稳定，可以看到，这里的方波占空比并不是50%，三角波输出向下偏置，且三角波的波形不是一条直线，而是带有弧度（此时应当判定为电容较小，当电容较小时，放电过快，三角波的波形会变得凸起，当实际波形出现此情况时，判断为电容过小，增大电容，增大电容时很方便，直接并联进去一个电容即可，在这种调试过程中，增大或者减小电容时直接按照数量级改变，比如3.3nF 不行时，可以并联10nF 得到13.3nF，不要每次增加1nF 去试）。当电容增大到几百nF 甚至1uF 还不行时，可能是电容太大了，去掉该电容换成较小的电容（几nF/几百pF）。

（3）参数设计与计算
RP1和R1可以设置滞回比较器的门限值（限定三角波的幅值，与方波幅值无关，与方波的占空比有关）：±UT = Uo[ R1 / ( R1 + RP1 ) ]
RP2和C1振荡，时间常数为 RP1C1，利用一阶RC电路的三要素法得到振荡周期
T = 2 RP2 C1 ln(1+2R1/RP1)
频率f = 1/T
这里可以看出调整RP1既会改变频率，又会改变三角波的幅值（改变方波占空比），而调整RP2只改变频率，所以在调节时可以先调节RP1到要求的幅值，在调节RP2改变频率。
（4）示例
减小RP2，T减小，频率 f 对应增大，波形更密集；三角波的幅值U不受RP2影响（当电容较小时，放电过快，三角波的波形会变得凸起，当实际波形出现此情况时，判断为电容过小，增大电容）。
当振荡频率较高时（超过10KHz），三角波一般会变为正弦波，且方波的上升沿不再陡峭，这里受限于LM324的芯片性能，使用2017年瑞萨提供的运放能够很好的振荡出20K的方波。

单电源供电

直接将负电源VEE 的-5v 改成GND，只使用+5V 供电，波形如下，三角波受到很大影响，下降时间明显变长，且无法通过改变阻值和容值调节，此时需要给滞回比较器一个抬升电压。

将R1 右端的接地改为接到一个直流偏置上，偏置电压由+5V 电源分压得到，波形恢复正常。

调节偏置，可以改变滞回比较器的门限，改变方波的占空比。