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[導讀]波形發生器是一種數據信號發生器,在調試硬件時,常常需要加入一些信號,以觀察電路工作是否正常。本文利用施密特反相器實現一種簡單的方波波形發生器。本文介紹使用施密特觸發反相器搭建簡易方波發生器的方法。

簡介

波形發生器是一種數據信號發生器,在調試硬件時,常常需要加入一些信號,以觀察電路工作是否正常。本文利用施密特反相器實現一種簡單的方波波形發生器。

施密特反相器

施密特反相器是邏輯電路上常見的一種高速CMOS器件。常見的施密特觸發器的型號有74LS14、74LS18、CD4093、HEF4093、HCF4093等。一般應用于波形轉換,諧振電路等邏輯電路中。

施密特觸發反相器邏輯符號

在使用施密特觸發器時,需要特別注意兩個電氣特性參數:正向輸入閾值電壓VT+和負向輸入閾值電壓VT-。

74hc14閾值電壓參數。有圖可見,閾值電壓受溫度影響較大

這兩項參數會對輸出波形的頻率產生很大的影響。

施密特觸發器方波發生電路

簡單的施密特觸發器方波發生電路如下圖:

方波發生簡單電路

施密特觸發器輸入輸出波形

這種簡易的方波發生器本質上RC諧振電路加上施密特觸發器的特性實現的,所以方波輸出頻率和RC諧振頻率計算原理是一樣的,即充放電時間。

電容充放電時間公式:

T=RC*[(Vu-V0)/(Vu-Vt)]

-V0 為電容上的初始電壓值

-Vu 為電容充滿終止電壓值

-Vt 為任意時刻t,電容上的電壓值

在常規的RC電路中,我們一般認為3~4*RC電容就會充電或者放電完成。但在施密特觸發方波放生電路中:

充電時間為:T1=RC*ln[(VH-VT-)/(VH-VT+)]

放電時間為:T2=RC*ln[([(0-VT+)/(0-VT-)]

則整個周期T=T1+T2,可見閾值電壓會對方波頻率產生影響。由于不同器件的閾值電壓以及溫度對閾值電壓有較大影響,因此對需要可靠精準方波信號的場合,這種電路肯定是不合適的。但由于這種電路結構簡單廉價,對于應用于一般場合的產品來說,這種電路確實十分實用的。

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