正弦交流電信號變?yōu)殇忼X波電信號的電路,Sawtooth waveform generator

作者： 董曉暢

圖l所示電路是一個(gè)最簡輸入正弦交流電信號變?yōu)殇忼X波電信號的電路。鋸齒波電信號的頻率為正弦交流電信號頻率的2倍。且與之嚴(yán)格同步，非常適合作可控硅交流調(diào)壓的觸發(fā)脈沖信號以及直流電機(jī)調(diào)速電路的控制信號。

電路由整流橋D1。將50Hz電壓進(jìn)行全波整流后，得到頻率為100Hz的脈動(dòng)直流電壓Ua，其波形如圖2中Ua所示，峰值Um約為1.4Ua。該峰值電壓經(jīng)Rl與112分壓后，為三極管VT1提供基極電流Ib1,只要Ua的分壓大于VTI的門限電壓Ube1，VT1便呈飽和導(dǎo)通狀態(tài)，集電極與發(fā)射極間飽和壓降很小（一般為0.3～0.4V左右），三極管VT2無法導(dǎo)通，其集電極與發(fā)射極間呈阻斷狀態(tài)。

與此同時(shí)，直流電壓Um經(jīng)R3給C1充電。C1上的電位便按照RC積分特性曲線上升，并達(dá)到Um的0.631倍為止，由此構(gòu)成鋸齒波的正程；當(dāng)Ua下降到VT1的門限電壓Ube1以下時(shí)，VT1由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為截止，VT2由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，對電容C1進(jìn)行快速放電，使C1上的電壓由0.631Um迅速降至0.4V左右（VT2集電極發(fā)射極間飽和壓降），這一過程便是鋸齒波電壓的逆程。波形如圖2中Uc所示。

在圖l電路中，電阻R3和電容C1的積與鋸齒波電壓波形關(guān)系很大。取值合適，鋸齒波電壓的線性就好，反之。則線性變差。為了得到較小的逆程時(shí)間和線性較好的正程鋸齒波電壓，電容C1取0.47μF～2.2μF，電阻R3取22kΩ4.7kΩ，使R3Cl=1/2f=0.01秒（f為交流電壓的頻率。即=50Hz）為佳。因?yàn)殇忼X波正程線性和鋸齒波電壓幅值主要受R3C1積的影響。若R3Cl的積過大，則鋸齒波電壓幅值降低；若R3C1的積過小，則鋸齒波正程線性變差、波峰平頂區(qū)域加大。鋸齒波逆程時(shí)間的長短受三極管VT2輸出特性及電容C1容量的影響最大。同時(shí)，R4的大小對其也有一定的影響，電容C1容量過大，逆程時(shí)間增大，對VT2的沖擊也大，凡過小時(shí)。將影響VT2對C，的放電速度。

圖2中所示波形Ua、Ub及Uc是按照示波器對圖l電路進(jìn)行實(shí)測而繪制的。當(dāng)電源為12V交流電壓時(shí)。Ua峰值約為16V，谷值為0V；Ub峰值為0.7V左右（因受VT2基射極鉗位）。谷值為0.4V左右；Ue峰值約為9.5V，谷值約為0.4V。正程時(shí)間約8.5ms，平頂寬度及谷底寬度各為0.5ms左右，逆程時(shí)間約0.5ms。各元件參數(shù)選取原則：

R1=（U-0.07）/Ib1， R2=1～1.2R1,R3=1/2fc1，R4=5～8R1，三極管VT2、VT2的共發(fā)射極直流放大倍數(shù)為100～150，其中，Ib1=1.5～2mA，f=50Hz。