Треугольное напряжение также является одним из основных измерительных сигналов и часто используется как основа для формирования периодического сигнала требуемой формы.
Основным способом получения треугольного напряжения можно считать автоколебательный генератор на основе структуры «интегратор-компаратор» схема которого приведена на рисунке. На усилителе DA1 собран компаратор с цепью ПОС (триггер Шмитта), DA2 – инвертирующий интегратор.
U^+=\displaystyle\frac {U1\cdot R2+U2\cdot R1} {R1+R2}
Учитывая, что для переключения компаратора это напряжение должно менять знак, необходимо выполнение условия R1\gt R2 поскольку необходимо, чтобы |U2|\cdot R1\gt |U1|\cdot R2.
Выходное напряжение инвертирующего интегратора DA2 изменяется по закону
U_{ВЫХ}(t)=U2(t)=-\displaystyle\frac 1 {R3C}\int_0^tU1(t)dt+U(0)
На выходе U2 в схеме формируется треугольное напряжение, оба фронта которого имеют линейный характер изменения во времени поскольку на каждом из фронтов напряжение U1 постоянно.
Линейный характер напряжения обусловлен принципом действия (интегрирование постоянного выходного напряжения компаратора).
Приняв U_{ВЫХ}^{max+}=-U_{ВЫХ}^{max-}=U^m, определим длительность фронтов выходного треугольного напряжения
\Delta U_{ВЫХ}=2U^m\displaystyle\frac {R2} {R1}, поскольку
U2(0)=U_{ВЫХ}^{max-}\displaystyle\frac {R2} {R1}, U2(t1)=U_{ВЫХ}^{max+}\displaystyle\frac {R2} {R1},
а U_{ВЫХ}^{max+}=-U_{ВЫХ}^{max-}=U^m , поэтому
2U^m\cdot \displaystyle\frac {R2}{R1}=\displaystyle\frac 1 {R3C}\cdot U^m\cdot t1, или \displaystyle\frac {2R2}{R1}=\displaystyle\frac {t1}{R3C}, таким образом
t1=2\displaystyle\frac {R2\cdot R3\cdot C}{R1}
Проведя аналогичный анализ можно показать, что t2=t1=2\displaystyle\frac {R2\cdot R3\cdot C}{R1}, тогда период следования импульсов определится как
T=t1+t2=4\displaystyle\frac {R2\cdot R3\cdot C}{R1},
а частота колебаний f=\displaystyle\frac 1 T=\displaystyle\frac {R1}{4\cdot R2\cdot R3\cdot C}
В простейшем случае генератор формирует симметричное выходное напряжение по выходу U2 и связанное с ним по фазе прямоугольное напряжение на выходе U1. Скважность прямоугольного напряжения равна 2 (длительность импульса равна половине периода следования).
Коэффициент заполнения – отношение длительности периода к периоду следования, а скважностью Q– отношение периода к длительности периода.
К_З=\displaystyle\frac{t_и} T , Q=\displaystyle\frac{T}{t_и}=\displaystyle\frac 1 {К_З} .
Схематически можно построить генератор с управляемым коэффициентом заполнения (скважностью), используя раздельные цепи заряда и разряда конденсатора в интеграторе.
