1.先看結(jié)果

按照慣例，我們先來看一下結(jié)果！

↑電路產(chǎn)生了約500HZ的三角波和占空比為50%的方波（此電路是通過RC電路充電放電產(chǎn)生的三角波，所以并不是十分標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)三角波波形沒有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合下可以使用）。

下面將敘述電路的工作原理，以及各元器件參數(shù)對(duì)波形產(chǎn)生的影響。

2.波形發(fā)生電路原理

從電路圖可以看到，此電路使用了兩個(gè)運(yùn)放，分別產(chǎn)生了三角波和方波。我們先來搞清楚三角波的發(fā)生過程，在三角波發(fā)生的原理搞定之后一切就迎刃而解！

** 2.1三角波發(fā)生原理**

三角波的產(chǎn)生分為 上升 和 下降 兩部分,如下圖所示↓

** 2.1.1.三角波的上升沿（C1的充電過程）**

當(dāng)電路啟動(dòng)時(shí)需要短暫的時(shí)間電路產(chǎn)生振蕩，隨后便進(jìn)入電容充電放電的循環(huán)。電容C1的充電通路如下↓

1.當(dāng)剛上電時(shí)，由于電路是正反饋網(wǎng)絡(luò)，且運(yùn)放輸出端不為0，輸出端會(huì)迅速達(dá)到高電平約為13V。

2.運(yùn)放輸出高電平后，通過R4給C1進(jìn)行充電，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式：t=3RC時(shí)，電容電壓Uc=0.95*電源電壓U。

R=100K、C1=3.3nF， t=3RC≈1ms。和仿真結(jié)果基本一致↓

當(dāng)我們搞明白電容電壓的充電過程后，面臨一個(gè)重要問題，電壓上升到什么時(shí)候?yàn)橹鼓?？我們來繼續(xù)分析↓

當(dāng)運(yùn)算放大器輸出高電平時(shí)，會(huì)近似于將輸出連接到VCC15V上，所以電阻R3近似與R1并聯(lián)，那么此時(shí)運(yùn)算放大器的﹢引腳電壓由R1//R3 與 R2分壓決定， * Vop+= 15 (10/10.5)≈14V。也就是說C1上的電壓會(huì)上升到14V左右停止。* *

由于運(yùn)放LM358P并非軌到軌運(yùn)放（Rail to Rail）所以實(shí)際輸出的高電平會(huì)比我們的理論值14V低一些，在仿真的測(cè)試結(jié)果中約為12V↓

** 2.1.2 三角波的下降沿（C1的放電過程）**

當(dāng)C1的充電過程完成后，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)過沖，過沖會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算放大器的 U- > U+，運(yùn)算放大器輸出低電平。

我們?cè)賮砜慈遣ǖ南陆惦A段↓

當(dāng)運(yùn)算放大器輸出低電平時(shí)，輸出（運(yùn)算放大器1腳）近似于接地，則C1通過R4進(jìn)行放電，這里為了方便計(jì)算，我們認(rèn)為C1的放電時(shí)間約等于C1充電放電時(shí)間。

同樣的，電壓下降到什么時(shí)候?yàn)橹鼓?？我們來繼續(xù)分析↓

運(yùn)算放大器輸出低電平時(shí)，R3與R2為并聯(lián)關(guān)系，則運(yùn)算放大器的正極電壓由 R1和R2//R3決定， * U+ = 15 (0.5/10.5) ≈ 0.9V。* *

我們可以看到實(shí)際的輸出波形，波谷時(shí)也會(huì)略微高出0V一點(diǎn)點(diǎn)↓

至此三角波的發(fā)生過程已經(jīng)敘述完畢，下面開始講解方波的產(chǎn)生（就簡(jiǎn)單多了，哈哈）

** 2.2 方波發(fā)生原理**

方波的產(chǎn)生依靠于三角波和比較器，具體原理如下↓

1.當(dāng)三角波超出比較器的Vref時(shí)，比較器輸出低電平；

2.當(dāng)三角波低于比較器的Vref時(shí)，比較器輸出高電平；

從而產(chǎn)生方波，我們也自然可以通過調(diào)整Vref來調(diào)整方波的占空比。

調(diào)整占空比后的方波，如下圖所示↓

3.器件參數(shù)對(duì)波形的影響

1.方波的占空比 ： 剛才已經(jīng)提到可以通過調(diào)整比較器的Vref來調(diào)整方波的占空比，如何調(diào)整Vref相信大家都知道，通過調(diào)整R5、R6便可以調(diào)整Vref。

2.三角波與方波的頻率： 我們可以通過調(diào)節(jié)C1或者R4的值來控制電容C1的充電、放電時(shí)間，從而調(diào)整波形的頻率，我們來試一下（ 將R4縮小為50K，那么C1充電、放電的時(shí)間均為原先的一半，頻率會(huì)提升一倍左右 ）↓

↑從上圖可以看到，基本和理論相差不大，頻率提升了一倍。依舊滿足經(jīng)驗(yàn)公式：t=3RC時(shí)，電容電壓Uc=0.95*電源電壓U

注意： 當(dāng)我們將頻率提升至15K左右時(shí)，三角波便會(huì)出現(xiàn)變形，所以本文中所設(shè)計(jì)的信號(hào)發(fā)生器上限頻率為 15K左右↓

3.三角波幅值的偏移量

本文中的原理已經(jīng)介紹過，在運(yùn)放輸出高低電平時(shí)，R3分別與R1、R2并聯(lián)改變了 第一個(gè)運(yùn)放 的U﹢，那么我們便可以在R1、R2不變的情況下通過改變R3的大小來改變?nèi)遣ǚ档钠屏浚?因?yàn)镽3改變后，與R1、R2并聯(lián)后的分壓會(huì)變化 ）

我們來看一下效果↓

↑可以看到三角波的偏置電壓發(fā)生了改變，但是注意由于也改變了充電、放電時(shí)間，所以頻率也會(huì)改變，這一點(diǎn)要注意！