耗电只有 6μA 的高保真三角波发生器-电子工程世界

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理想的三角波涉及到无限的 d2V/dt2 ，所以高保真三角波应有极宽的带宽。微功耗电路带宽相当窄，因此用这种电路产生良好的三角波是有问题的。图 1所示电路示出了产生三角波的两种方法。单一比较器电路使用一种张驰振荡器法以及呈阻容（指数）特性的三角波近似法（图 1a）。如果你需要更好的线性度，则增加一个积分器就可改进三角波近似法（图 1b）。这两种电路都有一个滞后反馈通路，以及一个由 R3 和 C1 组成的RC反馈通路，或积分器反馈通路。滞后反馈通路不断改变 RC 积分器的方向，并设定新的目标电压，而RC 积分器则设定朝新目标变化的速率。这两种电路都很可靠，得到广泛应用。

图1 这些常用的三角波产生方法都有缺点，特别在你的设计需要低功耗工作时更是如此。　　当你同时需要极低功耗和相当高的工作频率时，上述两种电路就有问题了。这种情况需要使用微功耗运算放大器。请考虑一下：比较器每翻转一次方向，就会通过两个反馈通路使一个瞬时电流流入或流出运放输出端。这种情况是可以接受的，只是比较器流入或流出的电流大于运放的总电源电流。结果是：由于运放不能提供所需的瞬时输出开关电流而产生具有大量的毛刺脉冲的极坏波形。你只要加大电阻器阻值和减小电容器电容值，就可使波形有所改善，但这种改善非常有限，而且电路会增大噪声，容易受到干扰。　　不过，请不要灰心，有一种简单而又廉价的方法可供使用。为什么不采用一个 CMOS 反相器来提供瞬时电流，而让运放提供精密线性化电流呢？图 2 示出了这种方法。该电路与图 1b 所示的电路相同，只是运放不必提供瞬时转换电流。运放的输出电流不会在三角波的尖峰明显改变，而是在电源电流中间值处缓慢地通过零点。在这种经过改进的波形中，工作频率为280Hz时的总电源电流只有 6.2 μA。

图2 一个简单的 CMOS 反相器可提供带宽很宽的电流，从而大大改善了波形，而对电源电流的影响最小。