线性三角波/锯齿波发生器的电路设计比比皆是，其中许多都基于标志性的LMC555 CMOS模拟定时器。但电压受控的却相对较少，这使得其很难用DAC进行编程，而且大多数都具有无缓冲输出，因此如果必须适应超过几微安的负载，则需要使用额外的元器件。
相比之下，图1中的振荡器具有电压DAC(例如PWM)受控的幅度和波形，以及有源缓冲的轨到轨输出。以下是它的工作原理。
图1：采用奇特反馈的DAC受控的三角波/锯齿波发生器。
基于555的振荡器(几乎)普遍依赖于通过RC积分器(无源或有源)将输出(OUT引脚或DSC引脚)反馈发送到输入引脚THR和TRG。但图1却采用了不同的方法，它通过将反馈发送到CV(控制电压)输入来控制振荡。这是种奇特的策略，但有两个有价值的优势。
使用CV引脚进行反馈可以释放THR和TRG引脚，以用于输入幅度控制电压，从而为A1的积分斜坡周期设置拐点。当VCV下降到等于VTHR(VNHC)时，负向半周期将反转方向，而当VCV上升到2VTRG(VPHC)时，正向半周期则会反转。这使得使用DAC受控的输入(VPWM1)、反相器(U2)和R4-R7电阻网络对峰峰值振荡幅度(VPP)进行编程变得容易：
结果如图2所示。
图2：三角波输出幅度随VPWM1的变化。
请注意，最大VPP最终可能会受到555的THR比较器的共模限值的限制。LMC555数据手册中未指定此参数，但对于该器件的某些示例，该参数可能高达1V。对于此类器件，这会将最大VPWM1和VPP降至3V。但这仍然几乎是通常555振荡幅度V+/3=1.67V的两倍，因此仍然相当不错。振荡频率与编程的VPP成反比。U2通常是74HC04或类似芯片的一个元件。
以这种方式使用CV的另一个好处是反馈回路的极性相反。这巧妙地纠正了积分器A1引入的信号反转，消除了对单独反相器的任何需求。同样方便的是，TRG和THR输入仅吸收皮安级的偏置电流。这样就可以在PWM纹波滤波网络中使用数兆欧的电阻和小电容，而不会损失精度并降低功耗，这有助于使总振荡器功耗通常低于4mW。
三角波发生器的一个有用功能是可编程生成对称和非对称(锯齿)波形。在此设计中，波形由VPWM2控制，如图3所示。将VPWM2设置为2.5V会产生对称的三角波，而设置为接近0或5V则会产生锯齿波。A1的轨到轨输入将根据需要接受尽可能接近地或V+的VPWM2设置，以生成所需的波形。
图3：波形随VPWM2的变化。
脉冲输出端(Pulse Out)的占空比也跟随VPWM2变化，范围从VPWM2接近0V时的接近0%到2.5V时的50%，并在VPWM2接近5V时接近100%。
未使用的漏极输出DSC(外加一个上拉电阻器)，对于输出脉冲幅度不为V+的情况或者如果要驱动的负载太重以至于将其连接到Pulse Out会影响振荡器精度的情况将会非常方便。
图中所示R1和C1值适用于100Hz至1kHz范围内的工作，但当然也可对其进行更改以适应任何所需的频率范围，最高可达10至20kHz左右的实际限值。
V+可以低至3V，以适应不同的逻辑电源电压。电路工作将保持不变，当然，最大输出幅度除外。
（原文刊登于EDN美国版，参考链接：DAC (PWM) Controlled Triangle/Sawtooth Generator，由Franklin Zhao编译。）
本文为《电子技术设计》2023年5月刊杂志文章，版权所有，禁止转载。免费杂志订阅申请点击这里。
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