|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Простой ШИМ-генератор
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору Предложен простой модулируемый генератор, который можно применить для
формирования и обработки различных сигналов в радиолюбительских приборах.
Для начала рассмотрим схему генератора прямоугольных импульсов (рис. 1), который
выполнен на двух RS-триггерах из логических элементов микросхемы МОП или КМОП.
![]() Генератор работает следующим образом. При включении питания входные паразитные
емкости каждого элемента - на схеме условно показаны как С1 и С2 - разряжены.
Исходное состояние входов 1 и 5 первого триггера при этом соответствует лог. 0,
а на его выходах 3 и 6 - лог. 1. Второй триггер случайным образом
устанавливается в одном из двух состояний: предположим, что на выходе 10 - лог.
1, на выходе 13 - лог. 0. При этом диод VD1 закрыт, a VD2 открывается и
достаточно быстро заряжает С2. На входе 5 устанавливается лог. 1, а на выходе 6
- лог. 0, и второй триггер переключается в другое состояние, соответственно
открывая диод VD1 и закрывая VD2. Емкость С1 заряжается через диод VD1, и на
входе 1 появляется лог. 1.
В таком состоянии триггеры будут находиться до тех пор, пока на входе 1 не
появится уровень лог. 0. Это время определяется входной емкостью С2, током
утечки входа* и разностью между напряжением лог. 1 (примерно равным Uпит) и
пороговым напряжением микросхемы (примерно половине Uпит): t = C2-(Uпит·Uпор)·Iут.
После разрядки емкости С2 до порогового напряжения второй триггер вновь
переключится, снова зарядится С2 и начнется разрядка С1. По достижении на нем
порогового напряжения второй триггер опять переключится; в дальнейшем процессы
повторяются.
Как видно из приведенной выше формулы, при практически неизменных токе утечки и
пороговом напряжении время разряда паразитной емкости зависит от ее величины. У
макетного образца генератора, когда к нему приближали руку, наблюдалось
изменение частоты и скважности импульсов. Для уменьшения влияния обратного тока
диодов их выбирают с возможно меньшим током утечки (типа КД102А).
Длительностью импульсов в таком генераторе можно управлять, изменяя ток разряда
входных емкостей логических элементов. На основе этого принципа может быть
построен генератор с широтно-импульсной модуляцией.
Рассмотрим этот вариант модуляции подробнее. К входам 1 и 6 элементов DD1
подключим два источника тока, управляемых модулируемым сигналом (рис. 2). При
изменении входного сигнала ток одного источника увеличивается на ΔI, другого -
уменьшается на ΔI.
![]() Соответственно один период будет составлять: Т = t1+ t2 = С1 X Uпор/(I + ΔI) +
С2 х X Uпор/(I - ΔI).
Как видно из формулы, чем больше ток разряда входных емкостей, тем меньше период
и, соответственно, выше частота модулятора.
Восстановление исходного (модулирующего) сигнала возможно с помощью простой
интегрирующей цепи, на выходе которой при постоянной амплитуде импульсов (Uамп)
выходное напряжение составит: Uвых = Uамп х t1(t1+t2). Нетрудно сделать вывод,
что при ΔI = 0, одинаковых входных емкостях и пороговых напряжениях входов
логического элемента на выходе интегрирующей цепи будет действовать напряжение,
близкое по величине к половине напряжения питания. Изменение выходного
напряжения и коэффициент передачи для модулирующего сигнала соответствуют
выражениям: ΔUвых = Uамп Х ΔI/2I; К = ΔUвых/ΔUвх = (Uамп/2I)∙(2I/Uт)
= Uамп/Uт,
где Uт - температурное напряжение, равное 26 мВ при температуре 300 к.
Еще одно
замечание. Под действием входного сигнала изменяется как длительность импульса,
так и длительность паузы. Частота импульсов также несколько изменяется: при
увеличении входного сигнала она уменьшается. Этим определяется достаточно
большой динамический диапазон устройства. Практическая схема генератора
приведена на рис. 3. Его элементы выбраны из соображений их доступности и
повторяемости параметров.
![]() Входной дифференциальный каскад (VT1, VT2) выполнен на
биполярных транзисторах КТ315 (с любым буквенным индексом), желательно с
близкими коэффициентами передачи тока базы. В качестве диодов использованы КД102
с малым обратным током. Для увеличения стабильности работы генератора в схему
введена отрицательная обратная связь с выхода 4 через низкочастотный фильтр из
резистора R5, конденсатора С2 и резистора R4 с частотой среза около 16 Гц.
Настройка генератора производится подбором резистора R3 на необходимую частоту
модуляции.
Автор: В.Горбатых, г.Улан-Удэ
раздел сайта Нормативная документация по охране труда журналы Сервисный центр (годовые архивы) книга Радиорелейная связь. Изюмов Н.М., 1962 статья Что такое голубая кровь? статья Ремонт и доработка зарядных устройств Сонар УЗ 205 справочник Зарубежные микросхемы и транзисторы. Серия R
|