典型的基于運放（雙電源供電）的方波振蕩器電路。其核心是利用運放作為施密特觸發(fā)器（帶滯回的比較器），配合RC充放電網(wǎng)絡（R1, C1）產生振蕩。

其中VCC 是正電源，VEE 是負電源，后面的實驗中采用±6V, 電容 C1 = 10nF，運放采用 LM358, 電路中 R2 和 R3 相等，R1和 C1 構成 RC 積分電路。

運放 (Op-Amp): 雙電源供電（+6V 和 -6V），輸出可在 -6V 到 +6V 間擺動。

電阻 R1: 連接在輸出端 (V?) 和反相輸入端 (V-) 之間。核心定時電阻，控制電容充放電電流。

電容 C1: 連接在反相輸入端 (V-) 和地 (GND) 之間。核心定時電容，電壓變化觸發(fā)運放輸出電平翻轉。

電阻 R2 和 R3: 構成正反饋網(wǎng)絡，連接在輸出端 (V?) 和同相輸入端 (V+) 之間，并分壓到地（或負電源）。核心作用是為同相端 (+) 提供動態(tài)閾值電壓（滯回電壓）。

電源: +6V (VCC), -6V (VEE), GND (0V)。

核心工作原理：施密特觸發(fā)器 + RC 充放電

電路工作分為兩個階段，由電容 C1 的充放電和運放的滯回比較驅動：

1. 階段 1：輸出高電平 (+6V)，電容 C1 充電

• 初始狀態(tài)： 假設輸出 V? = +6V（高電平）。
• 同相端電壓 (V?) - 高閾值 (Vth_high)：
  • R2 和 R3 構成分壓器：V? = +6V → R2 → V? → R3 → GND (0V)。
  • V? = V? * [R3 / (R2 + R3)] = +6V * [R3 / (R2 + R3)]=3V。
  • 這是電容充電階段的目標閾值 (Vth_high)。

• 反相端電壓 (V?) - 電容充電：
  • V? = +6V 通過 R1 對 C1 充電。電容電壓 Vc（即 V?）從初始負值（或0V）指數(shù)上升，趨向 +6V。
• 比較狀態(tài)：只要 V? < V?，運放輸出保持 V? = +6V。

• 翻轉條件：
  • 當 V?（電容電壓）上升到略高于 V?（Vth_high）時，運放翻轉，輸出變?yōu)榈碗娖?V? = -6V。

2. 階段 2：輸出低電平 (-6V)，電容 C1 放電

• 狀態(tài)切換： 輸出變?yōu)?V? = -6V（低電平）。
• 同相端電壓 (V?) - 低閾值 (Vth_low)：
  • 分壓器變?yōu)椋?code>V? = -6V → R2 → V? → R3 → GND (0V)。
  • V? = V? * [R3 / (R2 + R3)] = -6V * [R3 / (R2 + R3)]=-3V。
• 這是電容放電階段的目標閾值 (Vth_low)。
• 反相端電壓 (V?) - 電容放電：
  • V? = -6V 通過 R1 使 C1 放電（或反向充電）。
  • 電容電壓 Vc（即 V?）從之前的高值指數(shù)下降，趨向 -6V。
• 比較狀態(tài)：只要 V? > V?，運放輸出保持 V? = -6V。
• 翻轉條件：
  • 當 V?（電容電壓）下降到略低于 V?（Vth_low）時，運放翻轉，輸出變回高電平 V? = +6V。

循環(huán)過程

[輸出高 (+6V)] → C1充電 → Vc ↑ → 達到 Vth_high → 翻轉 → [輸出低 (-6V)] → C1放電 → Vc ↓ → 達到 Vth_low → 翻轉 → [輸出高 (+6V)] → ...

結果： 在輸出端 V? 產生穩(wěn)定的方波信號，高電平 ≈ +6V，低電平 ≈ -6V。

注意，運放如果是軌到軌運放，輸出電壓 V? 會接近電源電壓，否則 V?和電源之間，可能會有 1~2V 的差距。

為什么需要 R2（正反饋）？

1. 提供滯回 (Hysteresis)： R2 使閾值 V? 隨輸出狀態(tài)變化 (Vth_high 和 Vth_low)，確保翻轉快速、穩(wěn)定，避免在閾值點振蕩（抗噪聲）。

2. 加速翻轉： 正反饋在翻轉瞬間將輸出變化耦合到同相端，迫使運放迅速進入飽和狀態(tài)（+6V 或 -6V），輸出邊沿陡峭。

面包板上搭建號的電路如下圖：

運放是 LM358, 所有電阻都是 100k, 電容 10nF, 電源±6V。

正負電源由兩個 6V 小電源政府及串聯(lián)而成：

波形圖如下：

CH1（黃色）：接運放輸出引腳，在高低電平之間來回切換。

CH2（青色）：接運放反相輸入引腳，在電容充電、放電兩個過程循環(huán)。

CH3(紫色)：接運放同相輸入引腳。在 -3V~2V 兩個上下限閾值電壓之間跳變。

波形特征總結

LM358 是非軌到軌運放，負向飽和電壓更接近電源軌，正向飽和電壓和電源有 1V 左右的差距。

運放基礎知識：

http://www.15119.cn/eestar/article-3673.html

http://www.15119.cn/eestar/article-3705.html