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。 下面介绍一种比较实用且相对简单的VF三角波发生电路。 ! r2 j; i+ i# ^" u6 s5 g 2 L8 Z. p! c5 u+ `: _9 S. w 5 T8 i- |; h" O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： " S' _/ @) m/ J+ X% ^5 K: O( g   f; }, h+ H' {) W0 }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。 ; u; B2 j+ ~. S$ y 4 f& O, U% J: G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。 # d; t5 p7 y/ J) c% Q% L 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。 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。 8 r+ `$ F; W+ |% K( I! X7 n' o 8 n$ W' K1 s. n- L# S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。 / ]& S  \1 z$ a/ N/ v8 S三角波如何产生的： 2 j& m& m1 P. Q6 j4 g$ z; B2 [ 7 g5 m0 l+ r/ q& q  r1 ]  `* c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？ ; M! Y; M; k+ ?5 R4 T 1 r5 v' S, M/ N% \' L8 V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： ; u! B* w5 z- t3 C/ E; F! V; Q2 N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。   s3 J+ y: i/ L0 }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。 * W0 p: [% T4 d. q# ~# s" W" y ) `( [( V, k# Y9 t( G 7 a+ u+ y. b3 p7 _8 @* ~ . o2 f6 K: @" C/ B  E 0 y2 H1 ~4 f- S7 s( [9 U( R9 o  {7 R

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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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