鋸齒波電路根據應用的不同又叫掃描電路、時基斷電路，在一些儀器儀表等電子設備中經常用到的一種單元電路。鋸齒波信號的明顯的特征是電壓或是電流先隨時間呈線性增長，再迅速下降，然后再線性上升，再迅速下降，如此循環。

下圖所示鋸齒波的參數主要有幅度Um(Im），掃描時間T1、回掃時間T2、周期T=T1+T2，掃描速率Um(Im)/T。

鋸齒波基本參數

產生鋸齒波最基本的方法就是利用RC充放電路實現，Q1截止時電源通過R1對C1充電，Q1導通時Q1將C1短接迅速放電，如下圖所示可以看到大概的鋸齒波形態，但不是標準鋸齒波，上升曲線呈非線性增長，因為隨著充電時間電容兩端電壓逐漸升高，通過R1到C1的充電電流逐漸減小導致電荷積累越來越慢，從而導致電壓在開始上升較快，到后面越來越慢造成了非線性。

RC充放電電路

RC充放電曲線

據鋸齒波電路設計的關鍵是要采取適當措施來提高輸出電壓的線性度，其中的一個簡單有效的方法就是采用恒流充電，如下圖所示，增加Q2, VD1, R3組成恒流電路，三極管Q2為恒流源，穩壓管VD1使Q1發射極電流保持恒定。

RC恒流充放電電路

RC恒流充放電曲線

接下來重點關注幾個重點參數指標。

1）充電電流：Ic = (3.6V-0.6V) / 3K = 1mA,這里VD1將R1上的電壓鉗位在3.6-0.6=3V，流過R1的電流 = 3V / 3K = 1mA，即C1充電電流被恒定在1mA。

2）鋸齒波幅度Um。因有R1分壓，所以C1上充電的最高電壓U = VCC - R1 * Ic = 12V - 3K * 1mA = 9V。根據電量公式Q = Ic * t = Um* C，Um =Ic * t / C ，其中Ic為充電電流，C為電容C1容量，Um為C1上的電壓，t為充電時間，可見鋸齒波的最大幅度和充電的速率有關，而充電速率又和電容容量C和充電電流Ic相關。

為得到標準鋸齒波，這里假設輸入的PWM信號頻率為1K，Duty = 50%，即Q2的關斷時間為0.5ms，也就是充電時間t = 0.5ms，Um = 9V帶入公式得出電容C = Ic* t / Um = 55nF。也就是t = 0.5ms, C = 55nF, Ic = 1mA時，得到了幅度達到最大9V的標準鋸齒波，如上圖所示。

通過上面推導計算，可以看出其中任何一個參數變動都會影響幅度的變化。如果將電容C1容量增大到100nF，若要達到最大幅值Um = 9V，帶入公式應該t = Um * C / Ic = 0.9ms，已經＞0.5ms了，超出了充電時間，所以0.5ms時達不到最大幅值的，將他= 0.5ms 帶入公式得出Um = Ic * t / C = 5V，如下圖所示波形。

欠幅

如下如所示同樣將電容C1容量減小到25nF，帶入公式Um = Ic * t / C = 20V，由于供電電壓限制和R1的分壓，Um最大幅度只能去到9V，所以可以看到鋸齒波會被限幅削頂。由于充電速率提高了所以實際上達到最大幅度所需要的的時間更少了，重新帶入公式 t = Um * C / Ic = 0.225ms，＜0.5ms提前達到最大幅值。

削頂限幅

綜上，可以得出充電速率超過標準鋸齒波速率后就會出現削頂，反之充電速率低于標準鋸齒波速率后就會降低幅值。通過最簡單的電路及圍繞電量公式Q = Ic * t = Um* C進項計算。

當然要達到高性能的鋸齒波發生器要求這個電路還遠不夠，但能幫助我們理解最本質最的基本原理，知其然知其所以然，應用起來就會得心應手。

電路也很簡單，可以自己動手動手搭建電路實驗，也可以在電腦上仿真。

審核編輯：湯梓紅