PS：

U15:100K；

U7:50K 双联电位器；

D3、D4: SS34 肖特基二极管

(器件差异会导致波形差异，主要是文氏桥部分比较敏感，可能需要细调)

原理解析：

一、运放负压生成

NE555部分实际上就是一个12V的方波信号输出。

当方波信号输出到下图电路OUT时，刚开始上电时电路所有电位都是0。

方波信号高电平信号过来时，OUT从0变为12V，由于电容两端电压不能突变，C2两端的电压同时变为12V。

此时C2负极向D1对地放电，放电至D1的导通电压(不通管子导通电压不一样，这里假设为0.6V）

此时方波信号从+12V变为0V，由于电容两侧压差不能突变，C2的负极电压变为-11.4V。

此时，C3通过D2放电，C3负极电压变低的同时，C2负极的电压会上升，由于C3容值较大，负极电压下降会比C2的负极电压上升慢，第一次循环大概只能下降到-2.4V，此时C2的负极为-3V，D2不再导通。(为了方便理解忽略D2导致的损失，以C2，C3的容值比例计算电平衡后的电压，实际上的电压并不是这个值，说明进行了一定简化）

此时，方波再次输出12V电压，C2负极变为9V；再次通过D1对地放电；

一直放电到C2负极再次变为0.6V。

此时方波信号再次输出0V，导致C2负极电压变为-11.4V，C3的负极继续通过D2对C2负极放电，C3负极电压进一步降低。

这个循环会一直持续降低C3负极部分的电压，直到C3负极电压达到-10.8V，此时方波低电平时电压如下，C3负极与C2负极的压差不足以再次导通D2对C3进一步降压。

此时方波信号再次回到12V，此时C2负极电压回升到+0.6V，也不足以导通D1对地放电。至此，电路达到稳定，负压输出端获得了比正压输出绝对值少两个二极管导通压降的幅值的负压输出。

当然，由于后级从-12V端抽电，这个-10.8V也会上升，使得以上循环不断进行以使C3电容的负极逼近-10.8V，同时由于电压实际的源头是555的方波信号，动态在电容上抽走的，能提供的负压电流非常小，仅能用于电流要求很小(一般小于10mA)的运放工作场景。

二、波形生成与解析：

文氏桥频选部分由RC网络串并联构成，

为便于计算，电阻电容采用相同取值，频率等于

R=1k，C=10nF，f=15915Hz

R=51k，C=10nF，f=312Hz

实测波形略高于理论值。

实测波形最低频率:368Hz。

实测波形最高频率16.1KHz。

对正弦波进行开环放大得到方波，D5/D6采用稳压管限幅使得交变沿波形更陡峭，同时保障后级三角波输入的方波幅值稳定。

通过对方波信号进行积分得到三角波

 

目前配置的三角波可以输出368~2KHz的信号，需要更宽的范围可以变更R11为可调电阻，根据不同的目标频率调整阻值。

 

利用方波信号把三角波转换为锯齿波信号，锯齿波信号输出的频率为三角波的两倍。

波形关系：

 

当方波为高电平时，Q1导通

等于与以下电路

由于R24，R25连接处接地，R24对波形输出不影响，又由于运放“虚短”，运放+引脚通过R25//R26接地，因而运放-引脚也为0电平。因而R23两头电平相等，不会有电流经过，故电路可以继续简化为：

即1：1的反向比例放大器，输入的三角波信号下降沿被转换为等幅值的上升沿。

当方波为低电平时，Q1不导通；

则电路等效为：

合并R17,R18便于分析：

设三角波输入为Vin，锯齿波输出为Vout则运放"+"输入引脚电压为Uin/2;利用"虚短"性质，则运放"-"引脚电压为Vin/2;

根据基尔霍夫电流定律，对运放“-”引脚电流节点进行分析：

代入电阻值并化简得：

进一步化简得：

 

进一步化简得

也就是说当方波为低电平时，波形输出等于三角波输入波形。

由于三角波的上升沿和下降沿均被转换成了一周期的锯齿波，锯齿波信号输出的频率为三角波的两倍。

而当前配置下三角波的输出频率为368~2KHz，故而目前配置的锯齿波频率范围为735Hz~4KHz

（5.32KHz的锯齿波可见高低参差，输入的三角波幅值越大，生成锯齿的效果越稳定，是故同样可以通过变更R11为可调电阻，根据不同的目标频率调整阻值优化三角波输出的方式扩大锯齿波的频率输出范围）

 

通过反相比例放大器对波形幅值进行调整：目前设计的输出波形幅值范围为 "1/10原波形幅值" 到 10V，调整比例理论上可以输出10V一下任意幅值。