Данное устройство предназначено для использования в качестве задающего генератора в преобразователях напряжения с синусоидальным выходным напряжением.
Широтно-импульсный модулятор на микросхеме
В [1] описан широтно-импульсный модулятор на одной КМОП ИМС типа К176ЛП1, которую можно заменить микросхемой 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 врем я задающего 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. Предлагаю выполнить широтно-импульсный 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 мало чувствителен к изменениям напряжения питания, благодаря пороговому напряжению близкому к 50% от напряжения питания.
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.
