Простой ШИМ-генератор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

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

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Электронные сигареты - не лучше обычных 11.01.2016 Джессика Ван-Родригес (Jessica Wang-Rodriguez), паталогоанатом из филиала Департамента США по делам ветеранов в Сан-Диего, и ее коллеги пришли к выводу, что электронные сигареты ничем не лучше обычных: клетки, подвергающиеся парам электронных сигарет, повреждаются и погибают так же, как и при воздействии никотина. Ученые считают, что популярная альтернатива традиционным сигаретам не является безопасной, а ее распространение потенциально опасно для общественности. Производство электронных сигарет развивается очень интенсивно. Маркетинговый анализ показывает, что ежемесячно появляется примерно 10 новых брендов и около 240 ароматов. Вопрос о действии электронных сигарет по сей день остается дискуссионным. Исследование, проведенное в этом году группой исследователей British American Tobacco, показало, что пары электронных сигарет не обладают цитотоксичным действием. В то же время ученые из университета Рочестера (США) обнаружили, что выбросы ароматизаторов электронных сигарет содержат свободные радикалы, тяжелые металлы и агенты воспаления. Исследователи из норвежского института общественного здоровья также пришли к выводу, что поскольку электронные сигареты содержат то же количество никотина, от их использования можно ожидать тех же нежелательных последствий. Однако практически все исследователи сошлись в том мнении, что риски от курения электронных сигарет все же в среднем ниже, по сравнению с обычными сигаретами. По словам Кевина Фентона (Kevin Fenton), директора национального департамента по общественному здоровью и благополучию (Великобритания), в целом содержание вредных химических веществ, в том числе канцерогенов, в парах электронных сигарет, значительно ниже. Тем не менее, самое лучшее, что может сделать курильщик для сохранения своего здоровья - оставить курение полностью, считает он. "В свою очередь, мы должны обеспечить курильщиков точной информацией о различных методах бросить курить", - сказал Кевин Фентон.

Другие интересные новости:

▪ Собачий мобильник

▪ Новый анализатор спектра модели

▪ Новый метод быстрого оптического измерения расстояния

▪ Говядина из пробирки

▪ ДНК вещей

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. ПУЭ. Подборка статей

▪ статья Общие основы педагогики. Конспект лекций

▪ статья Что едят акулы? Подробный ответ

▪ статья Основные понятия трудового права

▪ статья Система впрыска топлива Motronic. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Оптроны. Часть 1. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025