Данное устройство предназначено для использования в качестве задающего генератора в преобразователях напряжения с синусоидальным выходным напряжением.
В [1] описан широтно-импульсный модулятор на одной КМОП ИМС типа К176ЛП1, которую можно заменить ИМС К561ЛП1. Он выполнен на основе двух логических элементов (рис. 1) и реализует изменение коэффициента заполнения колебаний автогенератора в соответствии с входным напряжением. Регулирование коэффициента заполнения обеспечивается шунтированием времязадающего резистора R2 сопротивлением исток-сток полевых транзисторов, которое зависит от величины управляющего напряжения. Коэффициент заполнения изменяется в пределах от 1 до 99% периода рабочей частоты. Единственным недостатком этого генератора является то, что он не может запуститься при уменьшении величины времязадающего конденсатора С1 (при увеличении частоты генерации). Таким образом, начиная с некоторой величины емкости конденсатора С1, времязадающая цепь деградирует.
Рис. 1
Предлагаю выполнить широтноимпульсный модулятор на трех логических элементах (рис.2). Различие между генераторами заключается в том, что двухэлементный требует наличие конденсатора для возникновения колебаний, в то время как трехэлементный генератор будет генерировать в любом случае, а его частота может быть снижена увеличением номинала конденсатора. Трехэлементный генератор будет генерировать всегда независимо от величины времязадающего конденсатора, а двухэлементный генератор не заработает при малой емкости конденсатора. Задающий генератор выполнен на основе трех инверторов, причем могут быть использованы остающиеся в корпусах микросхемы логические элементы. Этот генератор малочувствителен к изменениям напряжения питания, благодаря пороговому напряжению близкому к 50% от напряжения питания.
Рис. 2
Широтно-импульсный модулятор выполнен на микросхеме DD2 и инверторе DD1. Микросхема DD2 (аналог — CD4007) содержит два инвертора и полевые (p-канальные и n-канальные) транзисторы. Сопротивление сток-исток этих транзисторов почти линейно зависит от приложенного к ним напряжения затвор-исток. При высоком уровне на выходе генератора диод VD2 может проводить, т.е. выходное сопротивление p-канала включено параллельно с резистором R2. Подобным образом выходное сопротивление n-канала включается параллельно резистору R2 при низком уровне на выходе генератора.
Широтно-импульсный модулятор реализуется изменением скважности импульсов генератора в соответствии с входным напряжением. Изменение частоты колебаний минимально зависит от скважности, так как выходное сопротивление одного транзистора возрастает, а другого всегда уменьшается при любой величине управляющего напряжения. Таким образом, среднее за период значение сопротивления шунтирующего резистор R2 остается постоянным. Увеличение управляющего напряжения, поступающего на модулятор, приводит к увеличению длительности выходных импульсов. Уменьшение управляющего напряжения соответственно к уменьшению длительности импульсов выходного сигнала. Частота колебаний остается неизменной. Данный генератор может работать на частотах до 2 МГц.
Литература
- Широтно-импульсный модулятор на одной КМОП-микросхеме // Электроника. — 1977. — №13. — С.55.
- Генераторы на элементах КМОП // Схемотехника. — 2007 — №6. — С.37-40.
Автор: Вячеслав Калашник, г. Воронеж
Источник: Радиоаматор №3/2018
