將信號轉化為50%的占空比
在要求占空比為50%的脈沖輸出的應用中,可選擇使用下圖所示的電路。雖然參考文獻[1-3]中也曾提及類似電路,但都需要再進行一些調整或選擇某些組件才能將占空直流電,該反饋環路會自動將脈沖輸出的占空比維持在50%。而下圖所示電路無需設置調整即可產生占空比為50%的脈沖輸出。
二分頻電路的輸出和最終輸出流經的都是同一IC芯片上的逆變器,因此將對它們的DC組件進行高度匹配,以便進行比較。該電路已經接受過2.5MHz~12.5MHz頻率范圍內的測試。測試結果發現,74HC(而非74AHC)可在頻率不低于5MHz的情況下運行;若斜坡電容器C2以及RC濾波器的值可調至期望的頻率范圍內,則電路將可在頻率較低的情況下運行。C2值的計算方式如下:C2=588/f,在功率因數中,f單位是MHz(中頻)。在該等式中,我們假定斜坡電容器的ΔV為1.70V。由于放電電路中的延誤,頻率較高時,斜坡的ΔV值較大;因此,頻率較高時,該等式的準確性降低,但該等式給出的起始值是極為準確的。注意,放大器U4a輸入端RC濾波器中R5、R7、C4和C5的值以及與放大器U4b相關的R8、R10、R11、C8和C9的值會影響到環路的穩定性。
電路的核心為一個受放大器U4b回饋控制的脈寬調制器。Q1、Q2及相關電路提供2mA的恒定電流,為電容器C2供電,從而使超快速比較器U1管腳4處出現電壓斜線上升情況。當電壓斜線上升幅度超過比較器管腳3處的電壓時,比較器的輸出值變低并對觸發器U2a置位。Q輸出變高,使并聯的逆變器U3d和U3f通過二極管D3對斜坡電容器C2放電。BAV74LT1用于D3,因為其低電容的特性可避免陰極于下一個電壓斜線上升出現時被拉高而導致C2產生電壓階躍的現象。二分頻觸發器U2b的輸出通過逆變器U3a,然后進行濾波,為放大器U4b提供參考直流電。該放大器將源于輸出方波的濾波電壓和參考電壓進行比較,并調節反饋至比較器的控制電壓,從而將輸出信號的占空比維持在50%。
具有低輸入失調電壓的精度運算放大器用于U4,因為失調值會和U4b值相乘,導致輸出端的占空比出現誤差。盡管LTC6078的輸入失調電壓小到微不足道,但如果你想使用另一款芯片,則還是需要將該失調電壓值納入考量范圍內。二極管D4~D6可控制啟動運算放大器,使其更快達到穩態條件。
此外,根據SPICE仿真結果,在運算放大器啟動期間,二極管D4~D6可減少對某些組件的壓力。同樣,R2和C1也可減少對Q1和Q2的壓力。為獲得最佳結果,輸出的負載應略輕,以避免信號失真。因為信號失真可能會改變直流電平,進而改變占空比。
輸入脈沖的占空比必須低于50%;若高于50%,要么降低占空比,要么將輸入脈沖通過一個逆變器,然后再將其應用至電路輸入端中。
參考文獻:
1. Wide-range pulse-shaping circuit gives square waves with 50% duty cycle R.M. Stitt and R. L. Morrison, Burr-BrownResearch Corp., International AirportIndustrial Park, Tucson, Ariz.
2. One-shot wi th feedback loopmaintains constant duty cycle H. P. D.Lanyon, Worcester Polytechnic Institute,Worcester, Mass. Electronics Designer’sCasebook, page 122. (No volume numberor published date given.)
3. Frequency-doubler produces squarewaveoutput Robert L. Taylor, I FElectronics, Nashville, Tenn. ElectronicsDesigner’s Casebook Number 1, page23. (No published date given.)
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