单电源运放方波振荡器不起振原因解析

单运放方波振荡器是一类经典的 RC 充放电式自激振荡电路，广泛用于低成本时钟源、占空比产生、电源管理时序等场景。然而，在单电源供电结构中，要保证振荡正常启动，需要同时满足“阈值对称性”“偏置电平回环”“迟滞窗口幅度”三个条件。一旦其中某一环节失衡，就可能出现上电后只有一次反转、之后完全锁死的不起振问题。

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一、移除上拉后的单运放振荡器无法启动

以下单电源方波振荡器在实际测试中运行正常，可产生连续方波：
但当移除同相输入端的上拉电阻后，电路立即表现为：

• 上电瞬间有一次翻转
• 之后运放输出进入低电平并永远保持不变
• 反相端电容电压虽有充放电，但再也无法触发阈值翻转

示波器观察到的波形过程如下：

• CH1（黄）：运放输出
• CH2（青）：反相端 RC 电压
• CH3（紫）：同相端阈值电压

电路上电瞬间的动作流程：

1. 上电 → 运放因偏置不平衡先饱和到正电源（VCC=6V）
2. 同相端阈值 = VCC × 分压比例 = 3V（设 R2=R3）
3. RC 网络开始充电，反相端电压从 0V 上升
4. 当反相端 > 3V 时，输出翻转到低电平（接近 GND，但不为 0，记为 ST）
5. 同相端的阈值电压变为 ST/2
6. 电容开始放电，但其最低电压受限于 ST（因为输出不为真 0V）
7. 关键：反相端最低只能到 ST，