Автоколебательный генератор пилообразных импульсов с частотным диапазоном 5 декад

Существует множество аналоговых способов генерации пилообразных сигналов. Вот метод, в котором используется один источник питания для получения буферизованного сигнала, частота которого может изменяться в диапазоне от 10 Гц до 1 МГц (Рисунок 1).

Cистемы охлаждения производства SUNON

Пилообразный выходной сигнал, обозначенный на схеме как «Пила», формируется на выходе операционного усилителя U1A. Его частота определяется сопротивлением резистора R6, которое может изменяться от 120 Ом до 12 МОм.
Рисунок 1. Пилообразный выходной сигнал, обозначенный на схеме как «Пила», формируется на выходе операционного
усилителя U1A. Его частота определяется сопротивлением резистора R6, которое может изменяться от
120 Ом до 12 МОм.

Микросхема U3, питаемая через резистор R5, совместно с транзистором Q2 и резистором R6, образует источник постоянного тока. U3 поддерживает постоянное напряжение VREF = 1.2 В между выводами V+ и FB. Q2 – n-p-n транзистор с большим коэффициентом передачи тока, – пропуская через свой коллектор практически весь ток резистора R6 (VREF/R6), заряжает конденсатор C3 постоянным током, формируя линейно нарастающую часть пилообразного сигнала, привязанного к земле.

Операционный усилитель U1 буферизует этот сигнал и передает его на вход компаратора U2A. Когда уровень пилообразного сигнала достигает порога 1 В, установленного делителем напряжения на другом входе компаратора, компаратор переключается, и уровень его выходного сигнала становится низким. Цепь на элементах U2A, R1, Q1, R8, C1 и U2B формирует на выходе U2B импульс длительностью 100 нс, который открывает транзистор M1, чтобы быстро разрядить конденсатор C3 на землю.

Частота импульсов равна

При использовании микросхем U3, доступных с допуском напряжения VREF всего 0.2%, и резисторов R6 с отклонением номинала 0.1% общие ошибки схемы, как правило, ограничены в лучшем случае 1% отклонения емкости конденсатора C3 в сочетании с паразитными емкостями транзистора M1.

Формы сигналов при нескольких различных значениях частоты показаны на Рисунках 2-7.

Пилообразные импульсы частотой 10 Гц при R6 = 12 МОм.
Рисунок 2. Пилообразные импульсы частотой 10 Гц при R6 = 12 МОм.

На Рисунках 3 и 4 показаны практически идеальные пилообразные импульсы. Однако на Рисунке 2, где сопротивление резистора R6 равно 12 МОм, видно, что даже в закрытом состоянии транзистор M1 имеет не бесконечное сопротивление сток-исток, что вносит свой вклад в нелинейность пилообразного импульса. Также стоит отметить, что хотя типовой ток, потребляемый выводом FB микросхемы U3, составляет менее 100 нА, именно такой ток должен проходить через резистор R6 сопротивлением 12 МОм, поэтому обеспечение точности частоты импульсов для этого номинала резистора является проблематичным.

Пилообразные импульсы частотой 100 Гц при R6 = 1.2 МОм.
Рисунок 3. Пилообразные импульсы частотой 100 Гц при R6 = 1.2 МОм.
 
Пилообразные импульсы частотой 1 кГц при R6 = 120 кОм.
Рисунок 4. Пилообразные импульсы частотой 1 кГц при R6 = 120 кОм.

На Рисунках 5, 6 и 7 видно постепенное усиление влияния времени разряда конденсатора C3, равного 100 нс, и конечного времени выхода из насыщения выходного каскада операционного усилителя.

Пилообразные импульсы частотой 10 кГц при R6 = 12 кОм.
Рисунок 5. Пилообразные импульсы частотой 10 кГц при R6 = 12 кОм.
 
Пилообразные импульсы частотой 100 кГц при R6 = 1.2 кОм.
Рисунок 6. Пилообразные импульсы частотой 100 кГц при R6 = 1.2 кОм.
 
Пилообразные импульсы частотой 1 МГц при R6 = 120 Ом.
Рисунок 7. Пилообразные импульсы частотой 1 МГц при R6 = 120 Ом.

Этим схемам не нужны компоненты с согласованными номиналами. Точность повышается за счет использования прецизионных версий компонентов R4, R6, R7 и U3, но для работы схемы это не требуется.

  1. Datasheet Analog Devices ADA4891-1
  2. Datasheet Analog Devices LM4041
  3. Datasheet Analog Devices LT1720
  4. Datasheet Rohm RV2C010UN

ООО «Мегател», ИНН 3666086782, ОГРН 1033600037020

Добавить свое объявление

* заполните обязательные данные

Статистика eFaster:

посетило сегодня 2640
сейчас смотрят 64
представлено поставщиков 1169
загружено
позиций
25 067 862

Продолжая использовать веб-сайт без изменения настроек браузера, вы выражаете согласие на использование cookie-файлов в соответствии с настоящей Политикой использования cookie-файлов.