矩形脉冲发生器具有(yǒu)独立的频率和占空比调节功能(néng)

2021-05-18

矩形脉冲发生器具有(yǒu)独立的频率和占空比调节功能(néng)

具有(yǒu)占空比调节的RC矩形脉冲发生器的先前已知方案有(yǒu)一个无法消除的缺点：更改脉冲填充因数（D）不可(kě)避免地会更改生成频率。我在其他(tā)地方描述了具有(yǒu)单独的频率和填充因子控制的生成器方案（参考1-3）。这是针对RC发電(diàn)机中独立的频率和填充因子调整问题的两个新(xīn)解决方案。

图1该逻辑门矩形脉冲发生器具有(yǒu)可(kě)调的频率和占空比。

图1中的发生器的工作原理(lǐ)如下：接通设备電(diàn)源时，電(diàn)容器C1放電(diàn)，因此U1A（U1）的输出為(wèi)高。此高输出通过D1-R4链对電(diàn)容器C1快速充電(diàn)，直到C1达到逻辑元件的低到高开关電(diàn)压阈值為(wèi)止，此时U1A的输出变為(wèi)低。当U1A的输出变低时，電(diàn)容器按照R1和R2 + R3的并联组合开始放電(diàn)，并遵循指数曲線(xiàn)（图2）。当C1达到从高到低的开关阈值时，U1A的输出将变為(wèi)高電(diàn)平，并重复该周期。

图2发電(diàn)机产生的脉冲序列与输出占空比无关。

U1A的开关阈值中的磁滞有(yǒu)助于决定产生的脉冲序列的频率。使用(yòng)15V的電(diàn)源電(diàn)压（Vdd）和CD4093数据表（第4页）上给出的公式，开关频率大致為(wèi)：

f（以kHz為(wèi)单位）= 1,152 /（Rs x C1），

其中Rs =（（R1 x R2）+（R1 x R3））/（R1 + R2 + R3）。

由于電(diàn)位计的连接方式，電(diàn)路看到的電(diàn)阻R3是可(kě)变的，因此可(kě)以使用(yòng)電(diàn)位计来设置频率。发電(diàn)机将在200至1100 Hz的频率范围内可(kě)靠运行，并在至少500 kHz的频率下仍可(kě)运行。

逻辑元件U1B的输入引脚也连接到電(diàn)容器C1以及電(diàn)位计R1的中间引脚。调节用(yòng)作分(fēn)压器的電(diàn)位计，可(kě)以调节C1 U1B输入引脚6看到的電(diàn)压的几分(fēn)之一。很(hěn)大一部分(fēn)意味着输入将更快地达到切换阈值，而很(hěn)小(xiǎo)一部分(fēn)则将更慢地达到阈值。然后，调整R1可(kě)使您平滑地改变逻辑元件U1B切换的周期中的力矩，并因此可(kě)以调整其输出脉冲的宽度（Uout）。占空比从0％到100％是可(kě)以实现的。此外，该占空比调整不影响发電(diàn)频率。

图3该锯齿形脉冲发生器还具有(yǒu)可(kě)调节的占空比。

图3中所示的替代矩形脉冲发生器在27至1000 Hz的频率范围内工作，还允许您分(fēn)别调整频率和填充因子。该设备包括一个锯齿状脉冲发生器（U1 – CD40106）和一个具有(yǒu)可(kě)调开关阈值的比较器（U2 LM339）。

锯齿脉冲发生器使用(yòng)Q1為(wèi)U1A CD40106元件创建的RC发生器提供稳定的電(diàn)流源。这种组合会在電(diàn)容器C1上产生一个锯齿形的電(diàn)压，当频率改变时，其形状不会改变（图4）。電(diàn)位器R2控制電(diàn)流源，从而控制C1的充電(diàn)速率，这决定了脉冲频率。電(diàn)位器R6控制比较器（U2A LM339）的开关阈值，并因此控制输出（Uout）波形的填充因子。電(diàn)阻器R5和R7设置限制以调整脉冲填充因子D.

图4锯齿形的線(xiàn)性上升时间可(kě)确保占空比也是電(diàn)位计设置的線(xiàn)性函数。

由于電(diàn)容器C1上的電(diàn)压随时间線(xiàn)性变化，因此在调节電(diàn)位计R6时输出信号的宽度也会線(xiàn)性变化。这与第一台发電(diàn)机相反，后者对填充系数进行了非線(xiàn)性调整。