如何产生锯齿波的非正弦波自激振荡电路

集成运放的另一个重要应用是用来产生各种所需要的信号，包括正弦波、矩形波、三角波等。

1.矩形波发生器

矩形波发生器是在滞回比较器的基础上，增加一条RC充放电负反馈电路，如图4-27所示。

假设电源接通后，电路的输出电压u_o迅速达到饱和电压U_z，此时有u₊=R₁U_z/（R₁+R_f）=U_T。而电容两端的电压不会迅速上升依然为零，即u_-=u_C=0V，故而u_o将经过电阻R向电容C充电，使u_C按指数规律上升。

在充电期间，只要u_C<U_T，输出电压就维持+U_Z不变。当u_C上升到略大于U_T时，输出电压由+U_Z跳变为-U_Z。与此同时，u₊将变为-U_T。而u_o变为-U_Z后，电容C将通过电阻R放电，使u_C按指数规律下降。

在放电期间，只要u_C>-U_T，输出电压就维持-U_Z不变。直到电容C被反向充电至u_C略小于-U_Z时，输出电压将由-U_Z跳变为+U_Z。

此后，电容C将重复进行上述充放电过程，于是在集成运放的输出端就得到了如图4-27所示的矩形波。

图4-27 矩形波发生器

2.锯齿波发生器(www.xing528.com)

锯齿波发生器是一种能够直接产生锯齿波的非正弦波自激振荡电路。它能够提供一个与时间呈线性关系的电压波形，所以又称为电压时基发生器，如图4-28所示。

图4-28 锯齿波发生器

图中，A1的基本功能是对两个（或两个以上的）输入信号电平值进行比较，并用输出电平的两个极端值（低电平或高电平）表示比较的结果，其输出电平在最大输出电压的正极限和负极限之间摆动，波形为矩形波。A2的作用是将A1输出的矩形波电压信号u_o1进行积分，利用电容C充电和放电时间的差异，以在输出端获得锯齿波电压。

电路中，通过电阻R_o和双向稳压二极管，对A1的输出u_o1进行限幅，以避免集成电路中的晶体管进入饱和区。二极管VD控制A2的输入回路，使A2具备不同的充电回路和放电回路，从而构成锯齿波发生器。

它的工作原理是：当电路接通电源时，A1的“+”、“-”两个输入端的信号肯定会有差别，也就是说，U₊>U_-或U₊<U_-具有随机性。但是，一经出现U₊>U_-时，由于集成运算放大器的开环电压放大倍数很高，且电路还存在正反馈环节，所以A1的输出电压u_o1将迅速上升至+U_Z。反之，当出现U₊<U_-时，u_o1将迅速下降至-U₊，u_o1不可能居于其他中间值。u_o1的波形如图4-29所示，它为一矩形波。

图4-29 锯齿波发生器输出信号波形

在A2的输入回路中，u_o1是它的输入信号，二极管VD控制输入回路，电容C的放电回路由R、C组成，充电回路由二极管VD、电阻R和R₁组成。由“虚地”概念可知，锯齿波发生器的输出电压与A2中的电容两端的电压相等，即u_o2=u_C。因u_C将按电容的充、放电规律变化（见图4-29），假定u_o1的起始电压为负值，则在0～t₁时间里，u_o1-的电压输入到A2，电容C放电，使输出电压开始线性地上升，形成一个正的斜坡电压；在t₁～t₂这段时间内，u_o1+的电压输入到A2，电容C充电，使输出电压线性下降，形成一个负的斜坡电压。在0～t₂时间内，锯齿波恰好完成了一次全变化。随着时间的延续，电路如此周期性地变换，在输出端产生锯齿波电压u_o2。若改变R₁和R₂的比值或是改变R、R′和C的值，则可以调节锯齿波的周期及输出电压的幅值，以满足实际电路的需要。