如何用比较器实现VF转换（三角波发生电路）

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电路设计在很大程度上，其实是对波形的一种转换。比如说三极管开关电路，它所实现的就是PWM电压幅值的转换；比如说恒流源电路，它实现的就是电压→电流的转换；BUCK、LDO实现的是直流电压源幅值的转换，等等。同样的，在电路设计中也经常会需要对电压→ 频率的转换，或者简称VF转换。 ( u+ f, c. x' f/ p 下面介绍一种比较实用且相对简单的VF三角波发生电路。 $ N$ a& S2 s4 l我们看上面这个电路，由1个比较器+5个电阻+1个电容构成了一个VF转换电路，C点输出的是三角波。它的大致工作原理是： 8 ?4 a% Q% D9 o2 J! m 当比较器输出高电平时，此时电路可以等效为下面左边这个电路；2、当比较器输出低电平时，电路可以等效为下面右边这个电路。 7 Z4 @3 x5 L0 Y/ A$ w * k3 E1 n% e% q* z那么，对于A点来说，它就会有2个不同节点电压，这2个节点电压对应的就是比较器正输入端的2个不同的电位V1、v2。其实从上面2个电路图中可以看出来，左边的B点电位高，所以对应的A点电位就是高电位V1；右边的B电电位低，所以对应的A电电位就是低电平V2。   w% _8 @& j" |6 i, f# j. ^ 假设当比较器输出高电平时，此时对应了A点电位是V1，那么，5V电源通过上拉电阻和R4对电容C1进行充电。 % S! M9 T/ s  ~9 Y8 ] 这里可以假设5V电源刚刚上电时刻，A点作为比较器的正输入端对应了一个分压值，而负输入端由于在刚刚上电时刻，电容压降为0V，所以V+>V-，此时比较器输出的就是高电平。那么刚刚对应的A点分压值就是V1高电位（或者称之为高阈值）。当比较器输出高电平的同时，5V电源给C1进行充电，从0V开始不断上升，当上升到V1时，V- > V+(也就是V1)，比较器输出低电平。 7 x/ u4 `0 e! p# v当比较器输出低电平时，此时A点电位对应的就是V2低电压（或者称之为低阈值），同时电容通过R4电阻对地进行放电。当电容上的电压从V1放到了V2时，V+ > V-，比较器又会输出高电平。如此往复，电容C就不断的通过充放电来实现三角波输出。 , v7 l4 e0 s+ w# F3 }三角波如何产生的： # L: {( h# {( [/ {" q接下拉再来一起看一个电路模型，来研究一下电容充放电波形，看看它和三角波是什么关系？ 上面这个电路是电容充放电的一个等效模型图。当开关拨到左边时，此时5V电源通过Rc电阻对电容进行充电。假设电容初始电压为0V，那么它的充电曲线就是图中所示，整体是一个非线性模型，如果用公式表示的话，应该是这样的： 9 [: M+ J, J. q! x$ j9 x, ?: ^8 e7 [如果电容从0V充到电源电压的话，其实就是一个非线性的指数函数关系。 ) x% I* w2 H! X* e当电容充满电开关拨到右边时，此时电容上的电压就会通过RF 电阻进行放电。 1 @/ W5 w. [+ o3 M 8 p- M4 D8 \& ^$ `2 R: u3 d / g5 h' g6 H/ |4 ~ ! r: B  b: ^; w) u% ] + T* H5 g, M6 X9 C! \. L" s $ t% ]* g0 X) e: c* ?

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电路设计在很大程度上，其实是对波形的一种转换

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三极管开关电路，它所实现的就是PWM电压幅值的转换

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