方波发生器是一种能够产生方波的非正弦波形振荡器，其工作原理是通过施密特触发电路实现。施密特触发电路主要由电阻器、电容器和施密特反相器组成。电容器通过电阻器以正方向充电，当电容器两端的电荷达到施密特触发器的上限阈值电平时，施密特反相器的输出从逻辑电平ONE迅速变为逻辑电平ZERO，流经电阻的电流改变方向。此时，电容器开始通过同一电阻器自身放电，直到电容器板上的电荷达到较低的阈值水平。当逆变器输出再次切换状态时，只要存在电源电压，该循环便会不断重复自身。
方波发生器在各种领域中都有广泛的应用。在电子测试和测量中，它可以用于测试和测量电路的响应和性能，如频率响应、幅度响应、相位响应等。在音频和视频制作中，它可以用于产生各种类型的声音和视频信号。在通信系统中，它可以用于测试和测量通信系统的性能，例如在无线电通信中用于产生无线电信号以测试接收器的性能。此外，在仪器校准、教育和研究等领域也有广泛的应用。
接下来小编给大家分享一些方波发生器电路图，以及简单分析它们的工作原理。
1、采用uA741运算放大器的方波发生器电路图
uA 741 是一种非常流行的单片运算放大器 IC，可用于多种应用。 uA741运算放大器首先由Signetics推出，现在有很多制造商生产。 uA741 通常采用 8 引脚 DIP 塑料封装，并包含单个运算放大器。 uA741 的典型应用是微分器、积分器、加法器、减法器、差分放大器、仪表放大器、小信号音频放大器、频率发生器等。尽管 uA741 通常采用分离电源供电，但也可以采用单电源供电。 uA741运放的引脚配置如下图所示。
uA741的电源电压范围为+/- 5V至+/- 18V。引脚 1 和 5 用于偏移误差调整。这可以通过将 10K 电位计的一端连接到引脚 1,2 并将 viper 连接到引脚 4 来完成。 uA741 可以消耗的最大功率为 500mW。对于任何需要超过上述额定功率的应用，都需要额外的驱动电路。
使用 uA741 运算放大器可以生成各种频率和占空比的方波。采用uA741的典型方波振荡器电路图如下图所示。
电路图中电容器C1和电位器R1构成定时部分。电阻器 R2 和 R3 形成一个分压器网络，该网络将输出电压的固定部分提供给运算放大器的非反相引脚作为参考电压。
最初，电容器 C1 两端的电压为零，运算放大器的输出将为高电平。结果，电容器 C1 开始通过电位器 R1 充电至正电压。当 C1 充电到一定电平，使得运算放大器反相端的电压高于非反相端的电压时，运算放大器的输出摆动到负值。电容器通过 R1 快速放电，然后开始充电至负电压。当 C1 充电至负电压，使得反相输入端的电压比同相引脚的电压更负时，运算放大器的输出摆回到正电压。现在，电容器通过 R1 快速释放负电压，并开始充电至正电压。这个循环不断地重复，结果将在输出端产生一个在 +Vcc 和 -Vcc 之间摆动的连续方波。
2、使用晶体振荡器的方波发生器电路图
时钟脉冲是数字电路的生命线，有不同类型的振荡器可以为我们的电路产生时钟脉冲。但最重要的是，没有什么比基于晶体的振荡器的效率和稳定性更好的了。甚至微控制器也使用晶体振荡器，因为它的稳定性和准确性能够以预定义的频率产生时钟脉冲。下次当您的项目需要稳定的方波输入时，您就不必太担心了。在该电路中，我们将看到如何使用石英晶体产生方波及其工作说明。
石英晶体的工作原理是基于压电效应，即当电荷施加到石英晶体板时，它就会振动。基本上将电能转化为机械能。此特性用于构建石英晶体，其中放置石英片并连接电极。当施加电荷/电流时，它会产生预定频率的振动，进而可以使用与其连接的外部组件将其导出为稳定波形。这正是我们在该电路中要做的，使用外部组件来获得固定频率的所需信号。
反相器U1触发该振荡器电路的启动。通过将反馈电阻器 R1 连接到输出和输入，它将部分输出馈送到输入。考虑逆变器初始开启时处于低电平状态。反相器的输出进入高电平状态，这被反馈到输入。这会给电容器 C1 充电，并且逆变器将其输出切换回低状态。通过这样做，逆变器将在其线性区域运行。在该电路中，U1 的最大输出电压将为Vcc/2。 R1 和 U1 的组合将产生 180 度异相的正弦波。
另一方面，电阻器 R2 限制流入晶体的电流以防止损坏。来自U1的正弦波与电容C1、C2和晶体结合将产生另一个正弦波。这也将产生 180 度异相。这两个180°异相信号一起将给出360°异相的信号输出，这将满足稳定和持续振荡的巴克豪森标准。
U2充当逆变器，接收正弦波输入并给出方波作为20Mhz频率的输出。 R2、C1 和 C2 的元件选择对于获得所需频率非常重要。 C1 和 C2 应为 10pF，R2 应为 270 欧姆，以获得稳定的 20Mhz 方波。您可以在数据表中检查您的晶体应使用什么负载电容才能以所需的频率运行。
3、使用IC741的方波发生器电路图
无稳态多谐振荡器具有重要意义，因此在各种电子电路中得到广泛应用。大多数情况下，我们采用 NE 555 定时器 IC作为无稳态多谐振荡器，但在此方波发生器中，我们使用运算放大器 (Op-Amp) 作为多谐振荡器。电路的工作方式非常简单，而且构建起来也非常便宜。
该多谐振荡器的工作方式与比较器相同，通过比较两个输入电压并给出有关输入电压值的输出信号。当电路打开时，C1 开始通过电阻器 R1 和 R2 充电。电阻器 R2 是可变电阻器它用于改变输出信号的频率范围。当电容器两端的电压上升到 R3 和 R4 结点以上时，输出切换到完全负电压。C1 将开始放电并沿相反方向充电。
当 C1 上的负电压降至引脚 3 以下时，电路快速切换回完全正的输出值，从而发出高信号。上述循环无限重复，从而通过引脚输出一系列方波脉冲3.电容值应在1uf左右，该电路能够输出频率为（1Hz-25Hz）的信号。
