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矩形脈沖發(fā)生器具有獨(dú)立的頻率和占空比調(diào)節(jié)功能
矩形脈沖發(fā)生器具有獨(dú)立的頻率和占空比調(diào)節(jié)功能
具有占空比調(diào)節(jié)的RC矩形脈沖發(fā)生器的先前已知方案有一個(gè)無(wú)法消除的缺點(diǎn)：更改脈沖填充因數(shù)（D）不可避免地會(huì)更改生成頻率。我在其他地方描述了具有單獨(dú)的頻率和填充因子控制的生成器方案（參考1-3）。這是針對(duì)RC發(fā)電機(jī)中獨(dú)立的頻率和填充因子調(diào)整問(wèn)題的兩個(gè)新解決方案。
圖1該邏輯門矩形脈沖發(fā)生器具有可調(diào)的頻率和占空比。
圖1中的發(fā)生器的工作原理如下：接通設(shè)備電源時(shí)，電容器C1放電，因此U1A（U1）的輸出為高。此高輸出通過(guò)D1-R4鏈對(duì)電容器C1快速充電，直到C1達(dá)到邏輯元件的低到高開關(guān)電壓閾值為止，此時(shí)U1A的輸出變?yōu)榈汀．?dāng)U1A的輸出變低時(shí)，電容器按照R1和R2 + R3的并聯(lián)組合開始放電，并遵循指數(shù)曲線（圖2）。當(dāng)C1達(dá)到從高到低的開關(guān)閾值時(shí)，U1A的輸出將變?yōu)楦唠娖?，并重?fù)該周期。
圖2發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的脈沖序列與輸出占空比無(wú)關(guān)。
U1A的開關(guān)閾值中的磁滯有助于決定產(chǎn)生的脈沖序列的頻率。使用15V的電源電壓（Vdd）和CD4093數(shù)據(jù)表（第4頁(yè)）上給出的公式，開關(guān)頻率大致為：
f（以kHz為單位）= 1,152 /（Rs x C1），
其中Rs =（（R1 x R2）+（R1 x R3））/（R1 + R2 + R3）。
由于電位計(jì)的連接方式，電路看到的電阻R3是可變的，因此可以使用電位計(jì)來(lái)設(shè)置頻率。發(fā)電機(jī)將在200至1100 Hz的頻率范圍內(nèi)可靠運(yùn)行，并在至少500 kHz的頻率下仍可運(yùn)行。
邏輯元件U1B的輸入引腳也連接到電容器C1以及電位計(jì)R1的中間引腳。調(diào)節(jié)用作分壓器的電位計(jì)，可以調(diào)節(jié)C1 U1B輸入引腳6看到的電壓的幾分之一。很大一部分意味著輸入將更快地達(dá)到切換閾值，而很小一部分則將更慢地達(dá)到閾值。然后，調(diào)整R1可使您平滑地改變邏輯元件U1B切換的周期中的力矩，并因此可以調(diào)整其輸出脈沖的寬度（Uout）。占空比從0％到100％是可以實(shí)現(xiàn)的。此外，該占空比調(diào)整不影響發(fā)電頻率。
圖3該鋸齒形脈沖發(fā)生器還具有可調(diào)節(jié)的占空比。
圖3中所示的替代矩形脈沖發(fā)生器在27至1000 Hz的頻率范圍內(nèi)工作，還允許您分別調(diào)整頻率和填充因子。該設(shè)備包括一個(gè)鋸齒狀脈沖發(fā)生器（U1 – CD40106）和一個(gè)具有可調(diào)開關(guān)閾值的比較器（U2 LM339）。
鋸齒脈沖發(fā)生器使用Q1為U1A CD40106元件創(chuàng)建的RC發(fā)生器提供穩(wěn)定的電流源。這種組合會(huì)在電容器C1上產(chǎn)生一個(gè)鋸齒形的電壓，當(dāng)頻率改變時(shí)，其形狀不會(huì)改變（圖4）。電位器R2控制電流源，從而控制C1的充電速率，這決定了脈沖頻率。電位器R6控制比較器（U2A LM339）的開關(guān)閾值，并因此控制輸出（Uout）波形的填充因子。電阻器R5和R7設(shè)置限制以調(diào)整脈沖填充因子D.
圖4鋸齒形的線性上升時(shí)間可確保占空比也是電位計(jì)設(shè)置的線性函數(shù)。
由于電容器C1上的電壓隨時(shí)間線性變化，因此在調(diào)節(jié)電位計(jì)R6時(shí)輸出信號(hào)的寬度也會(huì)線性變化。這與第一臺(tái)發(fā)電機(jī)相反，后者對(duì)填充系數(shù)進(jìn)行了非線性調(diào)整。