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无需负电源轨!方波转锯齿波,这样设计更省心

2025-06-16 17:37:01 Stephen Woodward  阅读:
本文展示了一种锯齿波拓扑结构,该拓扑消除了对负电源轨和脉冲微分处理的需求···

从数字定时信号生成模拟锯齿波(先是线性斜坡,然后快速复位至零)是一项常见的功能。它通常需要一个负电源,如图1所示,其中Vsaw = -(-V) Tsq/(R1C1)4JQednc

4JQednc

图1:将数字方波转换为模拟锯齿波的常规拓扑结构需要负电源轨。4JQednc

流过R1的负电流使反相积分器A1的输出逐渐升高,直到开关U1将其复位为零。这种拓扑结构简单且工作表现良好,但它的缺点是需要单独的负电源轨,以便积分器能够以地为参考。此外,位于U1前端的RC网络需要对方波的正沿进行微分,但该网络结构较为复杂且不够精确。4JQednc

图2显示了另一种锯齿波拓扑结构,该拓扑采用飞跨电容C2来复位A1。这使得A1可以参考正电源轨而不用参考地,从而消除了图1中对负电源轨和脉冲微分处理的需求,其工作原理如下。4JQednc

4JQednc

图2:飞跨电容器C2将RRIO斜坡重置为零,使其能够参考正电源轨而不用参考地。4JQednc

RRIO运算放大器A1的正输入端连接至VL正极,使得R1能够在地和A1求和点之间充当电流吸收器。这使得A1的输出正向上升至:4JQednc

Vsaw = VL Tsq / (R1C1)4JQednc

同时,飞跨电容C2通过U1a连接至A1的输出,向Vsaw充电。然后,在“Square In”的正向沿,C2的底端连接至A1的求和点,而其顶端则从地切换到VL。这会将一定量的电荷转储到C1中:4JQednc

(VL + (Vsaw – VL))C2 = VsawC24JQednc

假设C1=C2,这会将“Saw Out”重置为地,如图3所示。4JQednc

4JQednc

图3:“Square In”和“Saw Out”电压波形,其中Vsaw = VL T/(R1C1)4JQednc

为了获得最佳的精度,R1、C1和C2应采用精密型元件。4JQednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Converting square-waves into saw-teeth,由Ricardo Xie编译)4JQednc

责编:Ricardo
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