電路設計在很大程度上，其實是對波形的一種轉換。比如說三極管開關電路， 它所實現的就是 PWM 電壓幅值的轉換；比如說恒流源電路，它實現的就是電壓 →電流的轉換；BUCK、LDO 實現的是直流電壓源幅值的轉換，等等。同樣的， 在電路設計中也經常會需要對電壓→ 頻率的轉換，或者簡稱 VF 轉換

下面介紹一種比較實用且相對簡單的 VF 三角波發生電路

我們看上面這個電路，由 1 個比較器+5 個電阻+1 個電容構成了一個 VF 轉換 電路，C 點輸出的是三角波。它的大致工作原理是：

當比較器輸出高電平時，此時電路可以等效為下面左邊這個電路；2、當比 較器輸出低電平時，電路可以等效為下面右邊這個電路

對于 A 點來說，它就會有 2 個不同節點電壓，這 2 個節點電壓對應的 就是比較器正輸入端的 2 個不同的電位 V1、V2。其實從上面 2 個電路圖中可以 看出來，左邊的 B 點電位高，所以對應的 A 點電位就是高電位 V1；右邊的 B 電 電位低，所以對應的 A 電電位就是低電平 V2

假設當比較器輸出高電平時，此時對應了 A 點電位是 V1，那么，5V 電源通 過上拉電阻和 R4 對電容 C1 進行充電

這里可以假設 5V 電源剛剛上電時刻，A 點作為比較器的正輸入端對應了一 個分壓值，而負輸入端由于在剛剛上電時刻，電容壓降為 0V，所以 V+>V-，此時 比較器輸出的就是高電平。那么剛剛對應的 A 點分壓值就是 V1 高電位（或者稱 之為高閾值）。當比較器輸出高電平的同時，5V 電源給 C1 進行充電，從 0V 開 始不斷上升，當上升到 V1 時，V- > V+(也就是 V1)，比較器輸出低電平

當比較器輸出低電平時，此時 A 點電位對應的就是 V2 低電壓（或者稱之為 低閾值），同時電容通過 R4 電阻對地進行放電。當電容上的電壓從 V1 放到了 V2 時，V+ > V-，比較器又會輸出高電平。如此往復，電容 C 就不斷的通過充放 電來實現三角波輸出

三角波如何產生的：

接下拉再來一起看一個電路模型，來研究一下電容充放電波形，看看它和三 角波是什么關系？

上面這個電路是電容充放電的一個等效模型圖。當開關撥到左邊時，此時 5V 電源通過 Rc 電阻對電容進行充電。假設電容初始電壓為 0V，那么它的充電曲線就是圖中所示，整體是一個非線性模型，如果用公式表示的話，應該是這樣 的：

如果電容從 0V 充到電源電壓的話，其實就是一個非線性的指數函數關系

當電容充滿電開關撥到右邊時，此時電容上的電壓就會通過 Rf 電阻進行放電

放電曲線就是上面這樣的波形

觀察充放電波形可以發現，在充電時的電容電壓快接近電源電壓時，曲線很 平緩；在放電時的電容電壓快接近 0V 時，曲線也很平緩。如果把它們結合在一 起就是這樣子的充放電波形

很明顯，電容的充放電波形，并不是一個三角波。而我們所需要的三角波應 該是類似于下面這樣的波形

應該怎么讓電容上的充放電波形，更加接近三角波呢？其實要這么來 做，在充電時，舍棄上面那段平緩的充電區域；同樣的，在放電時，舍棄下面那 段平緩的放電區域

也就是說，我們不讓電容充滿電，比如充到 2.8V 就停止充；也不讓電容放 完電，比如放到 1.2V 就停止放，那么取中間的近似線性的部分，就接近一個三 角波了。如下圖所示：

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