схема шим генератора
схема шим генератора
схема шим генератора, 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. О, 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.
|