使用IC 555的锯齿波形发生器

在锯齿形波形中，电压以倾斜的方式或对角的方式缓慢增加，然后当它达到峰值时，波形电压突然降至零。一旦它降到零，它又开始慢慢爬升，重复这个过程。

这种波形被称为锯齿，因为它的外观类似于锯齿切割装置的齿。

上述解释的锯齿波形可以通过以相反的方式产生相反的波形而得到相反的形状。在这里，波形电压首先突然或瞬间增加到峰值，然后缓慢地倾斜下降，直到零点，然后再次突然上升到峰值，如此重复。

当锯齿形波形被间歇地、瞬间地或一次性地触发时，它被称为斜坡波形。

在下面的文章中，我们将讨论使用IC 555产生锯齿波形和斜坡波形的简单电路。

应用程序

• 锯齿波以其在音频系统中的应用而闻名。
• 锯齿波和方波是用减法模拟和虚拟模拟音乐合成器产生音频频率的特殊波形。
• 锯齿波被用于开关模式电源或SMPS设计来实现输出校正。
• 在SMPS稳压器IC中，从输出中提取的反馈环路形式的误差信号与高频锯齿相比较，在误差放大器或比较器的输出端产生适当校正的PWM信号。
• 锯齿波形被处理为垂直和水平偏转信号，用于在阴极射线管电视或显示器屏幕上创建光栅。
• 锯齿波也因其水平偏转而在示波器中得到应用，尽管它们通常是静电偏转。

非线性锯齿波形

555连同一些外部部件可以转换成一个触发的非线性锯齿波形发生器，如下图所示。

该电路实际上是一个定制的单稳态多谐振荡器，通过引脚2的外部方波触发器激活，该触发器通过电容C2通过Q1晶体管的集电极获得。

注意，IC 555引脚3，通常作为输出在大多数IC 555为基础的电路实际上是空的，并没有连接这里。C4周围的电压(工作像定时组件)一般是零，然而，IC 555被触发的时刻，C4开始通过电阻R5和时间周期电位器R6指数充电到供电电压的2/3水平。

在此期间，单稳态周期结束，C4上的电压突然下降到零。

这就产生了输出锯齿波形，如上图所示，通过Q2, Q3缓冲晶体管，电容C4和电平控制电位器R7。

使用C4电容器，锯齿波形周期或脉冲宽度可以从9微秒调整到1.2秒，详见表1。

该电路的最高功能重复频率约为100 kHz。锯齿波发生器应在输入波形为矩形且具有快速上升和下降周期的情况下被激活或触发。

电位器R6用于通过电阻十年来控制锯齿时间周期，电位器R7连接到控制输出波形的振幅。

线性锯齿斜坡波形发生器

下面的下一个图展示了一个诱导线性锯齿或斜坡波形发生器。电容器C4通过围绕晶体管Q1级的恒流源充电。

下面所示的输出线性锯齿波形或斜坡波形是由LEVEL电位器R6的滑臂获得的，该滑臂通过Q2连接到电容C4上。

观察，在前面的波形中，圆形坡道碰巧被压平或压缩在下面的线性锯齿波形中显示。

当电容器C4通过恒流源充电时，其上的电压以一致的线性速率上升，可以用方程来描述:

伏特/秒=安培/法拉

通过进一步引入简单值，可得到电压上升速率的交替方程为:

V/µs = A/µF，或V/ms = mA/µF

由上述公式可知，无论是增加C4充电电流，还是降低C4值，电压上升速率都可以提高。

上述第二锯齿波发生器电路中的充电电流可以通过使用PERIOD电位器R5从90微安到1毫安的测量来改变。这将导致0.01微法拉的定时电容产生9伏/毫秒到100伏/毫秒的上升速率。

555的每一次或单稳定周期结束时，电压跨越C4达到2/3的电源电压。如第二线性锯齿产生电路所示，输入电源为9伏，即9伏的2/3为6伏，斜坡电压幅值波形如图所示。

电路的锯齿波形周期可以从666微秒(2/3毫秒)到60微秒(6/100毫秒)不等。可以通过增加C4的值来增加这个间隔超过上述值，或者通过降低C4的值来降低这些值。

在所提出的锯齿波发生器电路中，稳定的定时间隔严格依赖于稳定的电压源。

示波器扫描发生器

下一个图显示了如何将早期的线性锯齿波发生器电路定制为示波器时基发生器。

通过使用适当的触发选择电路，它可以通过外部方波被激活。上斜坡输出波形用一个好的放大器级连接到示波器的X轴上。

上图所示的时基电路可以协调触发频率高达150 KHz的信号。在增加频率时，输入信号应由一个单分频器或数十分频器分解。通过这种策略，时基可以实现以兆赫频率查看输入信号

触发选择器

下图显示了一个简单的多用途触发选择电路的时基发生器，如前所述。

运放IC1(一个µA741)通过触发器电平电位器R4提供应用于其非反相输入引脚3的参考电压。信号电压随后通过开关S1，电阻R1和灵敏电位器R3馈送到IC1的反相引脚2。

开关S1选择来自y通道放大器驱动器的同相或非同相输入信号用于示波器，使正负触发模式的范围。IC 741的输出直接连接到早期时基发生器电路的C1输入。

简化非线性锯齿波发生器电路

下图展示了一个非常直接的非线性锯齿波形发生器的设计，它实际上是一个简单的标准555年不稳．

然而，IC 555引脚6和7之间的电阻被设为零，以确保当其充电电压扩展到2/3 V极限时，定时电容C1实际上立即放电。

锯齿波形实际上是通过电容器C1提取的，而在IC1引脚3可用的短负脉冲没有使用。Tr1和R1被配置成一个简单的发射极跟随器缓冲级，以便通过C1上的高阻抗信号实现相当低的输出阻抗。

指示值提供大约1kHz(通过计算960Hz)的运行频率。也就是说，R1和C1的值肯定会被改变以提供新的输出频率。

建议避免使R1比选择的150k值大太多，否则在定时电路上加载可能会导致锯齿波形产生不能正确执行。

简化线性锯齿波发生器电路

在前面的图表中，我们看到了如何配置非线性锯齿生成器。在下一个概念中，我们将学习如何建立一个线性锯齿产生电路使用IC 555。

通过使C1通过恒流源充电，使C1上的电压以恒定速率增加，可以很容易地产生线性锯齿波形。

下图展示了线性锯齿波发生器的一个简单的电路，除了通过Tr2网络被标准恒流源替换的定时电阻之外，它几乎是先前设计的一个完全复制。

电路在大约1kHz使用R1和C1的选择值。然而，可以通过改变R1或C1的值来调整输出频率。R1必须在Ik和47k之间进行选择，以获得最佳的电路响应。