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 Долгопяты общаются на ультразвуке 09.02.2012 Долгопят может зайтись в крике, но вы даже не узнаете об этом, так как это миниатюрное животное является единственным известным на сегодняшний день приматом, общающимся с помощью ультразвука. Исследователей из государственного университета Гумбольдта, Калифорния озадачил тот факт, что, открывая рты как будто бы для крика, филиппинские долгопяты (Tarsius syrichta) не издают ни малейшего звука. Наблюдение за 35 дикими животными, помещенными перед детектором ультразвука, показало, что открывание рта, выглядящее со стороны как зевок, в действительности является пронзительным криком, регистрация которого выходит за пределы возможностей человеческого уха. Известно, что некоторые приматы способны издавать и регистрировать звуки, в состав которых входят ультразвуковые компоненты. Однако до сих пор считалось, что никто из них не может общаться при помощи чистого ультразвука. Преобладающая частота крика филиппинского долгопята составляет 70 килогерц и является одной из наиболее высоких частот, когда-либо зарегистрированных в "речи' наземных млекопитающих. Долгопяты различают звуки частотой до 91 кГц, что намного превосходит возможности человеческого слуха, верхний предел диапазона которого соответствует примерно 20 кГц. Насколько известно специалистам, среди млекопитающих соревноваться с долгопятами могут только киты, дельфины, домашние коты, а также летучие мыши и некоторые грызуны. Способность издавать и воспринимать ультразвук позволяет долгопятам предупреждать сородичей о приближающихся хищниках, таких как ящерицы, змеи и птицы, неспособные регистрировать подобные частоты. "Подслушивание' за насекомыми также может облегчать им поиск пищи. Специалисты отмечают, что некоторые другие представители приматов также замечены за беззвучным открыванием рта. Поэтому дальнейшее изучение вопроса вполне может лишить долгопятов их уникальности.

Другие интересные новости:

▪ Опреснение морской воды с помощью солнечной энергии

▪ Простой метод получения черного кремния для солнечных панелей

▪ Микропластик попадает в органические удобрения

▪ 8-разрядный PIC-микроконтроллер PIC16F639 с Flash-памятью

▪ П-образные фотоэлектрические датчики серии BUP от Autonics

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Личный транспорт: наземный, водный, воздушный. Подборка статей

▪ статья У победы тысяча отцов, а поражение всегда сирота. Крылатое выражение

▪ статья Почему моль ест шерсть? Подробный ответ

▪ статья Ответственность работника в сфере трудовых отношений и охраны труда

▪ статья Смазка, употребляемая при резке винтов. Простые рецепты и советы

▪ статья Измерения электрических величин. Область применения. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025