Генератор с изменяемой скважностью: Генераторы импульсов на цифровых КМОП микросхемах

Генераторы импульсов на цифровых КМОП микросхемах

Так, товарищи! Заканчиваем банкет, убираем рыбные закуски.
Не забываем, что на сегодняшнем мероприятии, посвящённом Дню пивовара России, мы обсуждаем наболевшее: «Исследование разнообразных схемотехнических построений и характеристик генераторов на ИМС структуры КМОП».

Развиваем сюжетную линию, плавно переходим к генераторам прямоугольных импульсов с несимметричной формой сигнала, а также генераторам с изменяемой скважностью выходных импульсов.

Для начала определимся — для чего, собственно, когда и с чем потреблять само понятие «скважность импульсного сигнала»?

Тут как нельзя всё просто:   Скважность = Т/tи, где
Т-полный период колебаний,
tи — длительность импульса,
tп — длительность паузы.

При величине скважности, равной 2, импульсный сигнал имеет симметричную форму (меандр), во всех остальных случаях — несимметричную (не меандр).


Рис.1

Теперь также плавно, без рывков и резких падений, переходим с схемотехническим изыскам.

Отличие несимметричных генераторов от устройств, описанных на предыдущей странице, как правило, сводится к утяжелению схемы дополнительным резистором и парой диодов для разделения цепей заряда конденсатора разнополярными токами.


Рис.2


На Рис.2 приведена схема генератора импульсов с раздельной установкой длительности импульса и паузы между ними.
Параметры выходных импульсов генератора описываются следующими приблизительными формулами:

F = 0,77/((R1+R2)×C1))
Скважность импульсов = (R1+R2)/R1

Схема обладает весомым параметром потребления тока.

Значения этого параметра находятся в диапазоне от единиц до десятков мА, в зависимости от величин напряжения питания и частоты генерации.


Рис.3


Именно из-за этих соображений, рекомендуется собирать подобные схемы генераторов на цифровых микросхемах, представляющих собой триггер Шмитта (Рис.3).
Мало того, что они просты в реализации, так ещё и исключительно экономичны — при напряжении питания менее 6 В ток потребления составляет всего несколько десятков микроампер.
Частота генерации и скважность для приведённой схемы:

F = 0,86/((R1+R2)×C1))
Скважность импульсов = (R1+R2)/R1


Рис.4

В случае необходимости получить плавную регулировку скважности при неизменной частоте имеет смысл обратить внимание на схему, приведённую на Рис.4.
F = 0,77/((2*R1+R2)×C1))
Макс. скважность импульсов = R2/R1+2
Мин. скважность импульсов = 1+R1/(R1+R2)


Рис.5


Точно таким же образом реализуется плавная регулировка скважности для схем, построенных на триггере Шмитта (Рис.5).

F = 0,86/((2*R1+R2)×C1))
Макс. скважность импульсов = R2/R1+2
Мин. скважность импульсов = 1+R1/(R1+R2)


Формулы для расчёта частоты рассматриваемых генераторов соответствуют напряжению питания 5В и температуре окружающей среды 25°С.

Все представленные схемы могут быть реализованы на элементах И—НЕ, ИЛИ—НЕ, триггерах Шмитта, или инверторах.

Идём дальше к таблице для расчёта номиналов элементов генераторов, исходя из заданной частоты генерации и скважности выходных импульсов.

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА НОМИНАЛОВ ЭЛЕМЕНТОВ ГЕНЕРАТОРОВ НА КМОП МИКРОСХЕМАХ БЕЗ ПЛАВНОЙ РЕГУЛИРОВКИ СКВАЖНОСТИ.

Бросив беглый взгляд на Рис.1, легко заметить, что значение скважности импульсов должно быть больше 1.
Теоретически величины сопротивлений резисторов R1 и R2 должны быть не менее 1кОм, однако на практике, для минимизации влияния выходного сопротивления микросхемы на частоту сигнала, рекомендуется выбирать значения сопротивления этих резисторов — не менее 10кОм. Поэтому послеживайте за рассчитанным значением R2, если оно не вписывается в нужный диапазон — повышайте номинал R1.

   Выбор схемы генератора     &nbsp Рис.2 Рис.3
   Сопротивление резистора R1 (кОм)        
   Частота генератора F          ГцкГц
   Скважность импульсов        
  
   Ёмкость конденсатора С1   
        
   Сопротивление резистора R2 (кОм)        
   Период повторения импульсов T            
   Длительность импульсов tи            

И под занавес —

ТАБЛИЦА РАСЧЁТА НОМИНАЛОВ ЭЛЕМЕНТОВ ГЕНЕРАТОРОВ НА КМОП МИКРОСХЕМАХ C ПЛАВНОЙ РЕГУЛИРОВКОЙ СКВАЖНОСТИ.

R1 — не менее 1кОм, желательно — не менее 10кОм.
Пределы изменения длительности импульса — больше 1.

   Выбор схемы генератора     &nbsp Рис.4 Рис.5
   Сопротивление резистора R1 (кОм)        
   Частота генератора F          ГцкГц
   Пределы изменения длительности tи (разы)        
  
   Ёмкость конденсатора С1            
   Сопротивление резистора R2 (кОм)        
   Период повторения импульсов T   
        
   Минимальная длительность импульсов tи            
   Максимальная длительность импульсов tи            
   Минимальная скважность импульсов         
   Максимальная скважность импульсов         

 

Генератор импульсов с независимым регулированием частоты и скважности

Не так давно мне потребовалось собрать генератор прямоугольных импульсов со сравнительно мощным выходом и плавным ручным регулированием частоты и скважности. Имея некоторый опыт, я сразу решил, что основой генератора должна стать микросхема-таймер NE555 (КР1006ВИ1). Её выпускают не один десяток лет, она дёшева, надежна, имеет отличные характеристики и легко согласуется с логическими микросхемами структуры КМОП и ТТЛ. Напряжение питания таймера может лежать в пределах от 5 до 15 В, а выход выдерживает ток нагрузки до 200 мА.

К сожалению, поиск в Интернете подходящей схемы генератора не дал результата. Все найденные страдали одним и тем же недостатком — при изменении частоты менялась и скважность выходных импульсов. Или же регулировка скважности плавная, а частота — ступенчатая, с помощью переключателя. В результате нужный генератор был разработан самостоятельно.

Как известно, в таймере NE555 имеются два компаратора напряжения. Порог срабатывания одного из них (условно верхнего) без подключения дополнительных резисторов равен 2/3 напряжения питания, а второго (нижнего) — в два раза меньше. Напряжение на времязадающем конденсаторе при работе генератора колеблется между этими порогами. Для изменения скважности известен классический приём — подать напряжение с выхода микросхемы через разнонаправленные диоды на крайние выводы переменного резистора, регулирующего скважность, а его движок соединить с времязадающим конденсатором. При такой регулировке частота импульсов не изменяется, так как сумма сопротивлений резисторов, через которые заряжается и разряжается конденсатор, остаётся постоянной.

Но как плавно регулировать частоту, не изменяя скважность? Я решил делать это, управляя разностью порогов срабатывания компараторов. Чем она меньше, тем меньше при прочих равных условиях уходит времени на перезарядку конденсатора от одного порога до другого и обратно, тем выше становится частота импульсов.

В микросхеме NE555 верхнее пороговое напряжение выведено на вывод 5, а для нижнего внешний вывод, к сожалению, не предусмотрен. Если подключить между выводом 5 и общим проводом переменный резистор, он будет одновременно регулировать оба порособрать генератор прямоугольных импульсов со сравнительно мощным выходом и плавным ручным регулированием частоты и скважности. Имея некоторый опыт, я сразу решил, что основой генератора должна стать микросхема-таймер NE555 (КР1006ВИ1). Её выпускают не один десяток лет, она дё-

га. Однако нижний останется равным половине верхнего, «отдаляясь» от плюса напряжения питания генератора медленнее, чем верхний порог «приближается» к его минусу. Это сказывается на относительной скорости нарастания и спада напряжения на конденсаторе и приводит к изменению скважности импульсов при регулировке частоты.

Рис. 1

 

Проблему удаётся решить, собрав генератор по схеме, изображённой на рисунке. Здесь внутренний нижний компаратор таймера DA2 заменён внешним, собранным на отдельной микросхеме DA1. Его неинвертирую-щий вход соединён с времязадающим конденсатором С1, а к инвертирующему входу подключён делитель напряжения из резисторов R2, R3, R6-R8, задающий порог срабатывания. При разомкнутой цепи переменного резистора R7 или при его очень большом сопротивлении порог срабатывания компаратора DA1 точно такой же, как у отключённого внутреннего компаратора таймера DA2 — 1/3 напряжения питания. Этого равенства добиваются подстроенным резистором R3. Уменьшая сопротивление переменного резистора R7, симметрично относительно половины напряжения питания сближают пороги верхнего компаратора таймера DA2 и внешнего компаратора DA1. В результате частота импульсов растёт, а их скважность, установленная переменным резистором R4, остаётся неизменной.

Нужно сказать, что в первом варианте генератора, схему которого я опубликовал на форуме интернет-портала KAZUS.RU http://kazus.ru/forums/ showthread.php?t=94852, резистор R6 отсутствует. Но, как выяснилось, без него не удаётся добиться полной симметрии порогов, мешает имеющийся внутри таймера соединённый с его выводом 5 делитель напряжения, формирующий из верхнего порога нижний. Резистор R6, сопротивление которого равно сумме сопротивлений резисторов этого делителя, компенсирует его влияние, делая симметричной полную схему формирования порогов.

Субъективно качество балансировки можно оценить, подключив между выводом 3 таймера и общим проводом вольтметр постоянного напряжения. Его показания должны зависеть только от положения переменного резистора R4. При регулировке частоты переменным резистором R7 они изменяться не должны. Этого добиваются с помощью подстроенного резистора R3. Если частота импульсов настолько низка, что стрелка вольтметра колеблется им в такт, следует подключить вольтметр к таймеру через интегрирующую RC-цепь с достаточно большой постоянной времени или временно повысить частоту импульсов, установив конденсатор С1 меньшей ёмкости.

При указанных на схеме номиналах элементов и напряжении питания 15 В переменный резистор R7 регулирует частоту импульсов приблизительно от 50 до 830 Гц. Однако снижение напряжения питания до 5 В ведёт к уменьшению частоты почти в два раза. В связи с этим желательно питать генератор стабилизированным напряжением.

Нагрузочная способность выхода таймера NE555 позволяет напрямую управлять довольно мощными исполнительными устройствами и ключевыми элементами. Это обстоятельство, а также возможность независимого регулирования частоты и скважности может обусловить широкий спектр применения генератора.

Автор: П. Галашевский, г. Херсон, Украина

операционный усилитель — генератор прямоугольных импульсов с переменной частотой и рабочим циклом

Задавать вопрос

спросил

1 год, 5 месяцев назад

Изменено 1 год, 5 месяцев назад

Просмотрено 715 раз

\$\начало группы\$

Я переоборудую свой сварочный аппарат TIG постоянного тока на переменный ток для сварки алюминия. У меня есть H-мост на выходе сварочного аппарата, и для его управления я использую 2 полумостовых драйвера IR2104. Для тестирования я использовал простой таймер NE555 для управления H-мостом, но когда я меняю частоту, он также меняет рабочий цикл, поэтому я постоянно подключал его к осциллографу, чтобы контролировать выходной сигнал. Я попытался использовать триггер Шмитта для генерации прямоугольной волны с переменной частотой, затем преобразовал ее в треугольную волну и подал ее в компаратор, чтобы получить переменный рабочий цикл. Это работает, но когда частота изменяется, напряжение треугольной волны меняется от почти 0-3 Впик-пик до 0,5Впик-пик или даже меньше. Так что у меня есть 2 варианта:

а) сделать что-нибудь с колебаниями напряжения треугольной волны или

б) построить другую цепь.

ИМО способ генерации треугольной волны и последующего преобразования ее в квадратную ШИМ не так уж и плох. Еще я пробовал использовать 2 NE555, один из которых управлял другим через триггерный вход. И вторая попытка — генерация треугольной волны с помощью операционных усилителей, но оба метода не сработали. Таким образом, мне нужен генератор прямоугольных импульсов с:

— переменный рабочий цикл 50-95%,

— переменная частота 20-400Гц.

Будем признательны за любые подсказки о том, как этого добиться.

  • операционный усилитель
  • ШИМ

\$\конечная группа\$

9

\$\начало группы\$

Эта схема работает по тому же принципу, что и триггер Шмитта и генератор треугольных импульсов, за исключением того, что в этой схеме две секции заключены в петлю обратной связи.

Контур обратной связи означает, что триггер Шмитта изменяет состояние при одних и тех же пороговых уровнях напряжения независимо от изменения частоты. Поэтому выходной сигнал интегратора в виде треугольной волны остается с постоянной амплитудой при изменении частоты.

Вероятно, потребуются некоторые усилия для настройки значений резисторов и постоянной времени интегратора, чтобы получить правильный диапазон частот, уровни запуска и процент ШИМ.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

В наши дни существует способов более современных способов создания волны с переменной шириной импульса, чем 555. Также инвестируйте в некоторые серьезные драйверы затвора, если вы не хотите сжечь свой мост: 555 ограничен примерно 200 мА источник/приемник. Драйверы затворов меньшего размера могут выдавать пиковый ток 1 А, а некоторые с пиковым током не менее 8 А (в зависимости от размера ваших MOSFET/IGBT!)

Я понятия не имею о критериях выбора коэффициента ШИМ для сварочного аппарата… если он выбирается вручную, вы можете использовать крошечный MCU или что-то вроде LTC6992 (на самом деле вся серия timerblox подозрительно похожа на различные приложения 555) . Если необходимо поддерживать постоянный ток или напряжение, рынок почти переполнен ШИМ-контроллерами (некоторые из них со встроенными драйверами затвора)

\$\конечная группа\$

1

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

импульсов%20генератор%20переменный%20рабочий%20цикл техническое описание и примечания по применению

Лучшие результаты (6)

org/Product»>
Часть ECAD-модель Производитель Описание Техническое описание Скачать Купить часть
UC1843TD1 Инструменты Техаса ШИМ-контроллер текущего режима 0-
UC1843TD2 Инструменты Техаса ШИМ-контроллер текущего режима 0-
LM5026SD/НОПБ Инструменты Техаса ШИМ-контроллер Active Clamp Current Mode 16-WSON
LM5041SD Инструменты Техаса Каскадный ШИМ-контроллер 16-WSON от -40 до 125
UC1846VTD2 Инструменты Техаса ШИМ-контроллер токового режима 0– 0–0
UCC3810TD2 Инструменты Техаса Двухканальный ШИМ-модуль синхронизированного тока 0-

pulse%20generator%20variable%20duty%20cycle Листы данных Context Search

org/Product»> org/Product»> org/Product»> org/Product»> org/Product»> org/Product»> org/Product»>

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Каталог Datasheet MFG и тип ПДФ Теги документов
тзе16д804

Реферат: TME12B800 TZE16D024 PE-64934 68881 импульсный TX1099 T1144 PE-65389 тройной импульсный трансформатор
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 1500 В среднекв. TBE06E010 ПЭ-64931 TDE06A013 ПЭ-64934 TBE06B022 ПЭ-64936 TBE06A012 ПЭ-64937 TBE06B016 це16д804 ТМЭ12Б800 ТЗЭ16Д024 ПЭ-64934 68881 пульс ТХ1099 Т1144 ПЭ-65389 тройной импульсный трансформатор
2004 — M68HC05

Резюме: C380 M68HC11 MC68332 MC68HC MC68HC05C4 MC68HC05J1 MC68HC11A8 MC68HC705C8
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF АН1067/Д M68HC05 С380 M68HC11 MC68332 MC68HC MC68HC05C4 MC68HC05J1 MC68HC11A8 MC68HC705C8
2013 — Мэллори

Резюме: нет абстрактного текста
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 3р/4х/12; ИП-66 Fast028SDMT2 ЗА028СДМТ3 ЗА028СДМТ4 ЗА028СДМТ5 ЗА028СДМТ6 ЗА028СДМТ7 ZA028SDMT8 ЗА028МДМТ1 Мэллори
2012 — Недоступно

Резюме: нет абстрактного текста
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 24 июля 2012 г.
Резистор AC20

Реферат: AC07 AC15 РЕЗИСТОР AC01 AC03 AC04 AC05 AC10 AC20 БАЛЛАСТ 160Вт
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 1000ч 05 июля 2002 г. Резистор AC20 AC07 AC15 РЕЗИСТОР AC01 AC03 AC04 AC05 АС10 АС20 БАЛЛАСТ 160Вт
СМ12КХС724

Реферат: Диод CXC724 Westcode Диод Westcode CXC724
Текст: нет доступного текста файла


OCR-сканирование
PDF 000Hb2S CXC724 DFC724 4000А 5400А SM12CXC724 Диод Весткод Диод Westcode CXC724
2001 — ВАРИСТОР к460

Реферат: Варистор S275BR7 K40 Варистор K150 Варистор s275br7 Варистор Siemens SIOV-B32K550 SIOV-SR1210M4S SHCV-SR2K20M Варистор K680 Matsua SIOV-B40K75
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF СИОВ-CN0603M4G СИОВ-CN0805M4G СИОВ-CN0805M6G SIOV-CN0805S14BAUTOG СИОВ-CN1206K35G СИОВ-CN0805K20G СИОВ-CN1206M4G СИОВ-CN1206M6G SIOV-CN1206S14BAUTOG СИОВ-CN1210K50G ВАРИСТОР k460 S275BR7 Варистор К40 к150 варистор варистор с275бр7 Варистор Siemens SIOV-B32K550 СИОВ-SR1210M4S ШКВ-СР2К20М Варистор К680 Мацуа СИОВ-B40K75
генератор прямоугольных импульсов

Реферат: Генератор частоты Thandar TGP110 0,1 Гц 10 МГц 20 ВА EN50082-1 ​​EN61010-1 Thurlby Thandar Instruments Thurlby
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ТГП110 10 МГц 100 долларов США 100 мс 100 нс 500 долларов США 500 нс 500 мс генератор прямоугольных импульсов Тандар Генератор частоты 0,1 Гц 10 МГц 20 ВА EN50082-1 EN61010-1 Терлби Тандар Инструменты Терлби
ДС3151

Реферат: DS3152 DS3153 DS3153DK DS3154 DS3154DK APP2877 DS2153DK
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ДС3154ДК, ДС2153ДК, ДС315Х, ДС3151, ДС3152, ДС3153, ДС3154, DS315x DS3151 DS3152 DS3153 DS3153DK DS3154 DS3154DK APP2877 DS2153DK
1996 — P6055

Реферат: CB119 3586a taylor дифференциальный преобразователь 15508B CS61534 CS61574 ЭЛТ для осциллографов hp 3586
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ПКМ-30 ТР-СЗТ-000499, КБ-119 15508Б P6055 CB119 3586а дифференциальный передатчик Тейлора CS61534 CS61574 ЭЛТ для осциллографов 3586 л.с.
2002 — M68HC05

Резюме: MC68HC05C4 MC68HC05J1 MC68HC11A8 MC68HC705C8 C380 M68HC11 MC68332 MC68HC
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF АН1067/Д M68HC05 MC68HC05C4 MC68HC05J1 MC68HC11A8 MC68HC705C8 С380 M68HC11 MC68332 MC68HC
АН397

Реферат: APP397 DS2155 DS21Q55 DS3151 DS3152 DS3153 DS3154
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ДС21К55, ДС3154, ДС3153, ДС3152, DS3151 com/an397 ДС2155: ДС21К55: ДС3151: DS3152: АН397 APP397 DS2155 DS21Q55 DS3151 DS3152 DS3153 DS3154
С380

Резюме: MC68332 MC68HC MC68HC05 MC68HC05C4 MC68HC05J1 MC68HC11 MC68HC11A8 MC68HC705C8 68HC05CX
Текст: нет доступного текста файла


OCR-сканирование
PDF АН1067/Д А30150 АН1067/Д С380 MC68332 MC68HC MC68HC05 MC68HC05C4 MC68HC05J1 MC68HC11 MC68HC11A8 MC68HC705C8 68HC05CX
2015 — Недоступно

Резюме: нет абстрактного текста
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF S11962-01CR Б1201, КМПД1141E04
1989 — датчик расхода жидкости

Реферат: РЕЛЕ PCB SPDT 12V 8-контактный «датчик расхода жидкости» ТАХОМЕТР расхода жидкости твердотельное реле 240v 10a датчик печатной платы Расходомер PNP реле счетчика партий 12v 40mA spdt
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF D9833 100 мА датчик расхода жидкости РЕЛЕ PCB SPDT 12V 8-контактный «Датчик расхода жидкости» ТАХОМЕТР расхода жидкости твердотельное реле 240v 10a pcb датчик Расходомер ПНП счетчик партий реле 12В 40мА SPDT
2001 — ТА1307П

Резюме: нет абстрактного текста
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF ТА1307П ТА1307П
2003 — Ш7046

Резюме: нет абстрактного текста
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF SH7046 REJ05B0089-0100O/Ред.
с2078

Реферат: XT-2058 Alcatel 2440 BCM 2076 XT-2051 Broadcom BCM 2091 ATS-091B транзистор C1845 c2058 XT-2052
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 50350р 50398р 50408Р 50409Р 50439р ЭКС-ВХО-11 49УСМ 49SLMB 32С12 ILCX01 c2078 ХТ-2058 алкатель 2440 БКМ 2076 ХТ-2051 широкополосный BCM 2091 АТС-091Б транзистор С1845 c2058 ХТ-2052
2004 — 2761 л

Аннотация: генератор прямоугольных импульсов
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF 01 декабря 2004 г. 2761 л генератор прямоугольных импульсов
ТП20

Аннотация: HT66F40 TP10
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF HT66F40 HA0248T HT66Fx0 HT66F40 6400 ч ТП20 ТР10
2015 — Недоступно

Резюме: нет абстрактного текста
Текст: Нет доступного текста файла


Оригинал
PDF S11961-01CR Б1201, КМПД1140Е04
2008 — Композитная синхронизация

Резюме: 625p MAX9568 Генератор импульсов Sync pll TV E16-1 MMBT3904 Генератор синхронизации HDTV 12 282 19 MAX9566
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF МАКС9568 МАКС9568 МАКС9566, МАКС9567, МАКС9569 Композитная синхронизация 625p Синхронизировать плл тв генератор импульсов Е16-1 ММБТ3904 Генератор синхронизации HDTV 12 282 19 МАКС9566
ДС3151

Реферат: DS3152 DS3153 DS3154 DS3154DK 6-портовый LIU
Текст: нет доступного текста файла


Оригинал
PDF DS315x ДС3151, ДС3152, ДС3153, DS3154 DS315x) DS3154DK ДС315х, DS3151 DS3152 DS3153 DS3154 6 ПОРТ ЛЮ