典型拓展应用：集成运放技术优化

常用的非正弦波发生电路有矩形波发生电路、三角波发生电路以及锯齿波发生电路等，它们常常用于脉冲和数字电路作为信号源.

非正弦波的产生可以有多种方法实现，本节主要讨论以电压比较器为主要基本环节所形成的非正弦波产生电路.非正弦波发生电路中矩形波发生电路是基本电路.在矩形波发生电路的基础上，再加上积分环节，就可以组成三角波或锯齿波发生电路.

1.矩形波发生电路

（1）电路组成.

图5-24（a）为矩形波发生电路的电路图，其中集成运放与电阻R1、R2组成迟滞比较器，电阻R和电容C构成充放电回路，稳压管VDZ和电阻R3的作用是钳位，将迟滞比较器的输出电压限制在稳压管的稳定电压值±UZ．

图5-24　矩形波发生电路

（2）工作原理.

当电路接通电源时，运放两输入端的电压是u＋＞u-还是u＋＜u-完全是随机的.如果开始为u＋＞u-，由于运放开环增益很大，又具有正反馈，因此输出电压uo将迅速上升为＋UZ.反之，若开始u＋＜u-，则uo将迅速下降为-UZ.假设t=0时电容C上的电压uC=0，比较器输出电压为高电平，即uo（0）=＋UZ.则集成运放同相输入端的电压为输出电压在电阻R1、R2上的分压，即u＋=UZ.

此时输出电压＋UZ将通过电阻R向电容C充电，使电容两端的电压升高，而此电容上的电压接到集成运放的反相输入端，即u-=uC.当电容上的电压上升到u-=u＋时，迟滞比较器的输出端将发生跳变，由高电平跳变为低电平，使uo=-UZ，于是集成运放同相输入端的电压也立即变为u＋=-UZ.

输出电压变为低电平后，电容C将通过R放电，使uC逐渐降低.当电容上的电压下降到u-=u＋时，迟滞比较器再次发生跳变，由低电平跳变为高电平，即uo=＋UZ.之后重复上述过程.于是输出端产生了正负交替的矩形波.

电容C两端的电压uC以及迟滞比较器的输出电压uo的波形如图5-24（b）所示.(www.xing528.com)

2.三角波发生电路

三角波发生电路一般是在矩形波发生电路后加一级积分电路，将矩形波积分后即可得到三角波.

图5-25（a）所示为一个三角波发生电路，图5-25（b）为其波形图.图中集成运放A1组成迟滞比较器，A2组成积分电路．迟滞比较器输出端的矩形波加在积分电路的反相输入端，而积分电路输出的三角波又接到迟滞比较器的同相输入端，控制迟滞比较器输出端的状态发生跳变，从而在A2的输出端得到周期性的三角波．其工作过程读者可根据相关原理自行分析．

图5-25　三角波发生电路

3.锯齿波发生电路

在三角波发生电路中如果将积分电路中积分电容的充电和放电时间常数分离，则充电时间与放电时间将不再相同，若使充电时间常数与放电时间常数相差悬殊，则可在积分电路的输出端得到锯齿波信号.

在图5-25（a）所示三角波发生电路的基础上，用二极管VD1、VD2和电位器RW代替原来的积分电阻，利用二极管的单向导电性，即可将充电回路与放电回路分离，构成锯齿波发生电路，如图5-26（a）所示.

假设调节电位器RW动端的位置，使RW1≪RW2，则电容充电的时间常数将比放电的时间常数小很多，于是充电过程很快，而放电过程很慢，输出即可得到锯齿波.电路的输出波形如图5-26（b）所示，图中T1≪T2.

图5-26　锯齿波发生电路