多信号发生器(2019年电赛复测)——积分器产生三角波

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在多信号发生器(2019年电赛复测)——方案分析中，我们进行了初步设计如下

在多信号发生器(2019年电赛复测)——积分器产生三角波中，通过与非门振荡器产生了方波。
本节用积分器将方波转换为三角波。方波的高电平经过积分器产生正斜率三角波的斜边。方波的低电平经过积分器产生负斜率三角波的斜边。

需要注意的是，构成积分器的运放是单电源供电。

积分器原理

三角波输出 =

调节P4可以改变三角波的峰峰值，也就会改变低通滤波后的正弦波峰峰值。

原理图中R15是提供直流负反馈，取保运放输出的直流在2.5V。C5是隔直电容，隔离方波的直流分量。RL 1K是负载，负载会影响信号的输出质量。

对于直流来说，等效电路如下，输出是2.5V。利用叠加定理，积分器的最后输出是三角波叠加在2.5V的直流上。

搭建电路后，开启电源，面包线插在+5V和GND上给芯片供电。

配置信号源产生方波给积分器作为输入。面板线插S1孔，给积分器提供信号。

示波器双综，观察输入和输出。波形右侧区域有6个格子，右键点击可以添加测量值。可以看到方波经过积分器后转换为三角波。在单电源供电情况下，三角波的直流分量是2.5V。由于有电阻R15的存在，积分有误差，所以三角波的边沿有弧度。

单电源供电

单电源供电是指电路只有一个正电源供电。放大器在单电源供电时，需要提供直流偏置，使输出直流分量在1/2 电源电压处。单电源供电的优点：电子系统里可以少设计一路负电源，降低复杂度和成本。电池供电的电子系统，先天就只有一个正电源，所以单电源供电更适合电池供电系统。低功耗的芯片可以工作在低电压情况下，单电源比正负电源供电更能节省功耗，延长电池使用时间。

正负电源供电 单电源5V供电

对比正负电源供电和单电源供电，可以看到正负电源供电以GND连接运放正相端，输出直流为0V。单电源供电以1/2 电源电压连接运放正相端，输出直流为2.5V。如果将正负供电电路中的-2.5V作为最低参考点，则它的GND就是2.5V。这样将GND转移到-2.5V上，就得到了单电源供电电路。

需要注意的是，单电源供电时用电阻分压得到2.5V，这个参考点不是低阻态。正负供电时的GND是低阻态。如果电路中对参考点2.5V有低阻要求，就要进行低阻变化。例如用运放作为射随器将分压的2.5V缓冲一下。