独立した周波数とデューティサイクル制御を備えたパルス発生器。スキーム、説明

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独立した周波数とデューティサイクル制御を備えたパルスジェネレータ。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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少し前までは、比較的強力な出力とスムーズな手動周波数およびデューティサイクル制御を備えた方形パルス発生器を組み立てる必要がありました。ある程度の経験があったので、NE555 タイマーチップ (KR1006VI1) をジェネレーターのベースにするべきだとすぐに判断しました。何十年も前から製造されており、安価で信頼性が高く、優れた特性を備えており、CMOS および TTL ロジックマイクロ回路と容易に一致します。タイマー電源電圧の範囲は 5 ～ 15 V で、出力は最大 200 mA の負荷電流に耐えることができます。

残念ながら、適切な発振回路をインターネットで検索しても結果は見つかりませんでした。見つかったものはすべて同じ欠点を抱えていました。周波数が変化すると、出力パルスのデューティサイクルも変化しました。または、デューティサイクルの調整はスムーズで、周波数はスイッチを使用して段階的に行われます。その結果、目的の発電機が独自に開発されました。

ご存知のとおり、NE555 タイマーには 2 つの電圧コンパレータがあります。追加の抵抗を接続しない場合のそのうちの 3 つ (条件付き上) の応答しきい値は電源電圧の XNUMX/XNUMX で、XNUMX つ目 (下) の応答しきい値はその半分です。時間設定コンデンサの電圧は、発電機の動作中にこれらのしきい値の間で変動します。デューティサイクルを変更するには、超小型回路の出力から多方向ダイオードを介して電圧をデューティサイクルを調整する可変抵抗器の両端に印加し、そのエンジンを時間設定コンデンサに接続するという古典的なトリックが知られています。このような調整では、コンデンサの充電および放電に使用される抵抗器の抵抗の合計が一定のままであるため、パルス周波数は変化しません。

しかし、デューティサイクルを変更せずに周波数をスムーズに調整するにはどうすればよいでしょうか? 私はコンパレータの閾値の差を制御することでこれを行うことにしました。他の条件が同じであれば、コンデンサをあるしきい値から別のしきい値に再充電し、また元のしきい値に再充電するのに時間がかかり、パルス周波数が高くなります。

ある程度の経験があったので、NE555 タイマーチップ (KR1006VI1) をジェネレーターのベースにするべきだとすぐに判断しました。

独立した周波数とデューティサイクル制御を備えたパルスジェネレータ
図。 1

この問題は、図に示すスキームに従って発電機を組み立てることによって解決できます。ここでは、DA2 タイマーの内部下位コンパレーターが、別の DA1 チップ上に組み立てられた外部コンパレーターに置き換えられています。その非反転入力は時間設定コンデンサ C1 に接続され、抵抗 R2、R3、R6 ～ R8 からの分圧器が反転入力に接続され、応答しきい値を設定します。可変抵抗器 R7 が開回路であるか、その抵抗が非常に高い場合、コンパレータ DA1 の応答しきい値は、無効になっている内部タイマコンパレータ DA2 の応答しきい値とまったく同じになります (電源電圧の 1/3)。この等価性は、同調抵抗器 R3 によって実現されます。可変抵抗器 R7 の抵抗値を下げることにより、供給電圧の半分に関して対称的に、DA2 タイマの上側コンパレータと外部コンパレータ DA1 のしきい値が近づきます。その結果、パルス周波数は増加しますが、可変抵抗器 R4 によって設定されたパルスのデューティサイクルは変化しません。

インターネットポータルKAZUS.RUのフォーラムで公開したスキームであるジェネレーターの最初のバージョンでは、抵抗器R94852が存在しないと言わなければなりません。しかし、結局のところ、それなしではしきい値の完全な対称性を達成することは不可能であり、出力6に接続されているタイマー内の分圧器（上限しきい値から下限しきい値を形成する）が干渉します。抵抗器 R5 の抵抗値は、この分圧器の抵抗器の抵抗値の合計に等しく、その影響を補償し、完全なしきい値回路を対称にします。

主観的に、バランスの品質は、3 つのタイマーの出力と共通線の間に DC 電圧計を接続することによって評価できます。その読み取り値は、可変抵抗器 R4 の位置のみに依存します。可変抵抗器 R7 で周波数を調整する場合、それらは変化しないはずです。これは、同調抵抗器 R3 を使用して実現されます。パルス周波数が非常に低く、それに合わせて電圧計の針が変動する場合は、十分に大きな時定数を持つ積分 RC 回路を介して電圧計をタイマーに接続するか、より小さなコンデンサ C1 を取り付けてパルス周波数を一時的に高くする必要があります。

図に示されている要素の値と15 Vの電源電圧により、可変抵抗器R7はパルス周波数を約50〜830 Hzに調整します。ただし、電源電圧を 5 V に下げると、周波数がほぼ XNUMX 分の XNUMX に低下します。この点において、発電機に安定した電圧を供給することが望ましい。

NE555 タイマー出力の負荷容量により、非常に強力なアクチュエーターと主要な要素を直接制御できます。この状況と、独立した周波数およびデューティサイクル制御の可能性により、発電機の幅広い用途が決まります。

著者: P. ガラシェフスキー

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