轨到轨输入和输出(RRIO)运算放大器(包括FET和BJT)已经存在很长时间了，但它们能通过简单电路生成多功能波形仍然令人惊讶。图1是一个示例，它可以输出各种精密波形，同时仅使用一个双RRIO运算放大器作为唯一的有源器件。
图1：来自两个运算放大器的缓冲三角波、锯齿波和方波。
以下是它的工作原理。
放大器A2对A1的轨到轨输出和波形控制电阻R2之差进行积分，以产生三角波输出Tout。积分的时间常数由R1C1设置，R1C1与R2结合产生以下正负斜率：
dV+/dt=VR2/R1C1
dV–/dt=(VR2–Vdd)/R1C1
如图2所示，如果VR2=Vdd/2，则产生对称三角波形；如果VR2＜Vdd/2，则产生正斜坡锯齿波；如果VR2＞Vdd/2，则产生负锯齿波。
正如稍后将提到的，方波Pout的占空比也由R2控制。
图2：Tout波形与R2的关系，其中可以实现对称三角波形、正斜坡锯齿波和负斜坡锯齿波。
Tout波形围绕Vdd/2对称，其峰峰值幅度由R3设置，范围从0(完全逆时针方向)到Vdd(完全顺时针方向)，如图3所示。
图3：Tout幅度与R3的关系，其中Tout波形的峰峰值幅度由R3在0到Vdd的范围内设置。
A1充当比较器，由Tout(按R3设置缩放)与R5/R6提供的Vdd/2参考电压之差触发。通过R4循环的正反馈使A1周期性地翻转并反转Tout三角波斜坡的方向。R4与R3的比率决定了A2切换状态所需的Tout峰值偏移，从而设置Tout的Vpp幅度。
A1的0V至Vdd矩形波信号作为Pout输出提供，当R2从0变化至Vdd(完全顺时针方向)时，占空比从0%变化至100%。
振荡频率受所有三个电位器的影响，但Tout波形、幅度和Pout占空比都是相互独立的。因此，设置各种参数最快捷、最简单的方法(最不产生“追尾”现象的方法)是先设置R2和R3以获得所需的波形和幅度，然后将R1调整到所需的频率。
在某种程度上取决于Vdd的选择，总电流消耗约为2mA(不包括输出负载)。使用TLV2372的最大振荡频率约为10kHz，但如果需要更高的速度，则可以使用更快的放大器，因为运算放大器能够处理更高的电压。当然，双极性电源可以顺应双极性输出。
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（原文刊登于EDN美国版，参考链接：Dual RRIO op amp makes buffered and adjustable triangles and square waves，由Franklin Zhao编译。）
本文为《电子技术设计》2023年10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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