Ширина импульса генератора обратно пропорциональна квадратному корню из аналогового напряжения

Схема на Рисунке 1 представляет собой одновибратор с запуском по переднему фронту, основанный на описанной ранее конструкции генератора параболических импульсов [1]. Эта схема является простой, но существенной модификацией более раннего генератора, заключающейся в отсоединении входа первого интегратора от источника опорного напряжения VREF (в исходной конструкции коммутируемого через IC3 и S2) и подключения его к клемме входного напряжения на Рисунке 1.

LED-драйверы MEAN WELL – выбор больше, стоимость ниже

Одновибратор запускается передним фронтом входного тактового сигнала. Длительность импульса, формируемого на комплементарных выходах Q и Q, является математически определенной нелинейной функцией аналогового входного напряжения от 0 до 3 В.
Рисунок 1. Одновибратор запускается передним фронтом входного тактового сигнала. Длительность импульса,
формируемого на комплементарных выходах Q и /Q, является математически определенной нелинейной
функцией аналогового входного напряжения от 0 до 3 В.

Ширина импульса на выходе Q в этой схеме равна

где

а τIL и τIQ – постоянные времени первого и второго интеграторов на усилителях IC2D и IC2C, соответственно, в схеме из [1].

Хотя этой модификации уже достаточно для работы одновибратора, дополнительная логика на элементах IC1, IC2 и IC3 на Рисунке 1 добавляет еще одну особенность. Добавленная логика гарантирует, что генератор проигнорирует следующий импульс запуска, если он придет, когда одновибратор еще занят формированием предыдущего импульса.

Поэтому конденсаторы интеграторов генератора получают возможность разряжаться до напряжения, близкого к 0 В, с погрешностью не более 0.4%, даже при относительно высоких частотах запуска, превышающих значение 1/[TQ(VIN)]. Поэтому при заданном входном напряжении выходные импульсы имеют постоянную ширину даже в том случае, если период запуска близок или меньше, чем ширина выходного импульса.

Часть схемы на элементах IC1 и IC2 формирует сигнал RST (сброс), задний фронт которого определяет окончание одного цикла работы одновибратора. Сигнал RST в этой схеме запрещает повторный запуск одновибратора в интервале перехода выхода Q с низкого уровня на высокий и перехода сигнала RST с высокого уровня на низкий. Для этого импульсы запуска объединены в элементе IC3 с сигналом RST по схеме ИЛИ (Рисунок 2).

Высокий уровень логического сигнала RST предотвращает запуск одновибратора до тех пор, пока интеграторы генератора не сбросятся в определенное состояние.
Рисунок 2. Высокий уровень логического сигнала RST предотвращает запуск
одновибратора до тех пор, пока интеграторы генератора не
сбросятся в определенное состояние.

Таким образом, следующий эффективный запуск будет разрешен сразу после заднего фронта импульса RST. Передний фронт импульса RST возникает примерно тогда, когда квадратично-параболическое напряжение VOUTQ достигает половины своего пикового напряжения, VPEAK. Задний фронт импульса RST задерживается относительно момента спада VOUTQ ниже уровня VPEAK/2. Эту задержку определяет дополнительная постоянная времени (RD+RS)CD цепи RS-CD-RD на входе микросхемы IC1A.

Экспериментальная оценка показывает, что относительная ошибка ширины выходного импульса

отрицательная и в диапазоне входных напряжений примерно от 200 до 3000 мВ не превышает –8×10–4 при опорном напряжении 3000 мВ (выход IC1 в [1]).

Затем абсолютная величина ошибки увеличивается, достигая максимального значения δTQ = –2.337×10–3 при входном напряжении 99.925 мВ. При дальнейшем снижении входного напряжения отрицательная ошибка уменьшается до абсолютного значения δTQ = –1.113×10–3 при входном напряжении 9.915 мВ. При входном напряжении 3.08 мВ относительная ошибка положительная: δTQ ≈ 2.9×10–3. Еще большее уменьшение входного напряжения приводит к быстрому росту положительной ошибки, достигающей 3% при входном напряжении 1.065 мВ. Заметим, однако, что диапазон входных напряжений составляет почти 3000:1. Тактовая частота равна 2 или 200 Гц.

Можно получить почти такую же ширину импульса при частотах запуска 2 кГц, 200 кГц и 2 МГц. Относительное изменение ширины импульса из-за изменения частоты запуска имеет значение, сравнимое с δTQ или более низкое. При максимальном входном напряжении, равном опорному напряжению, измеренная длительность импульса составляет 445.44 мкс.

С выходом VOUTQ схему также можно использовать в качестве прецизионного генератора квадратично-параболической временной развертки, где скоростью генератора управляет входное напряжение.

  1. Datasheet Texas Instruments SN74AHC14
  2. Datasheet Texas Instruments SN74AHC1G00
  3. Datasheet Texas Instruments SN74AHC1G32

ООО «Мегател», ИНН 3666086782, ОГРН 1033600037020

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 100
сейчас смотрят 20
представлено поставщиков 1575
загружено
позиций
25 067 862