Преобразователь периодических сигналов в прямоугольные импульсы

Texas Instruments TLC393 TLV2470

Журнал РАДИОЛОЦМАН, июль 2017

Ron Mancini

EDN

Преобразователи периодических сигналов в последовательность прямоугольных импульсов являются неотъемлемой частью схем выделения синхросигнала из потока данных, генераторов сигналов и формирователей тактовых импульсов. Любая схема преобразования в прямоугольные импульсы станет более полезной, если получит возможность управления коэффициентом заполнения. Схема, обладающая таким свойством и способная управлять несколькими ТТЛ-нагрузками, показана на Рисунке 1. Конденсатор CIN связывает входной сигнал с точкой фиксированного потенциала, уровень которого задается соотношением сопротивлений резисторов R1 и R2 (при R1 = R2 этот уровень равен VCC/2, где VCC - напряжение питания схемы). Таким образом, периодический сигнал на входе неинвертирующего компаратора изменяется вокруг уровня VCC/2. Сопротивление параллельных резисторов R1 и R2 (обозначенное как RP) и конденсатор CIN образуют фильтр верхних частот, частот среза которого по уровню -3 дБ равна

Для низкочастотных приложений частоту среза можно уменьшить, увеличив RP или CIN. Если накладываемые на сигнал высокочастотные шумы вызывают проблемы, подключите дополнительный конденсатор параллельно резистору R2; образовавшийся фильтр нижних частот будет подавлять эти шумы. Если входной сигнал имеет прямоугольную форму, добавленный конденсатор будет интегрировать прямоугольные импульсы, увеличивая длительности их фронтов. При увеличении времени нарастания и спада диапазон регулирования схемы расширяется.

Преобразователь периодических сигналов в прямоугольные импульсы
Рисунок 1. С помощью этой простой схемы вы можете получить прямоугольные импульсы
с коэффициентом заполнения от 2% до 98%.

При симметричных входных сигналах установка напряжения в точке соединения R1 и R2 равным VCC/2 обеспечивает максимальный диапазон перестройки ширины и коэффициента заполнения импульсов. Асимметричные входные сигналы требуют другого уровня постоянного напряжения, поскольку времена, в течение которых сигнал находится в положительной и отрицательной зонах (относительно VCC/2) не одинаковы. Сопротивление эквивалентного резистора RP не должно быть очень большим, чтобы входной ток компаратора не сильно увеличивал напряжение смещения микросхемы. В схеме использован компаратор TLC393 - КМОП версия ставшей отраслевым стандартом микросхемы LM393. Компаратор сравнивает смещенный на постоянный уровень входной сигнал с опорным напряжением, приходящим с выхода интегратора TLV2470. Выходной сигнал компаратора имеет прямоугольную форму. Компаратор управляет логическим элементом (ЛЭ), или несколькими ЛЭ, если нагрузочной способности одного ЛЭ недостаточно. Сопротивление резистора R3 должно быть низким, чтобы не увеличивать время нарастания входного сигнала ЛЭ. Наименьшее значение сопротивления R3 ограничено допустимым выходным током компаратора.

TLV2470 интегрирует и инвертирует выходные прямоугольные импульсы, и в качестве опорного напряжения возвращает их обратно на вход компаратора. Если напряжение на неинвертирующем входе интегратора равно VCC/2, для того, чтобы их среднее значение равнялось VCC/2, выходные прямоугольные импульсы должны быть симметричными. Коэффициент заполнения будет равен 50% при установке движка потенциометра R5 в среднее положение. При перемещении движка потенциометра R5 ближе к земле уровень прямоугольных импульсов основную часть периода будет низким, а при перемещении к VCC - высоким. Полюс передаточной функции интегратора находится на частоте

При номиналах компонентов, указанных на Рисунке 1, частота среза по уровню 0 дБ равна 0.8 Гц. Коэффициент усиления интегратора, равный единице на частоте 0.8 Гц, далее спадает со скоростью 20 дБ/декада, поэтому его малосигнальное усиление достаточно невелико, чтобы гарантировать отсутствие самовозбуждения схемы. Выбор частоты полюса интегратора является компромиссом между устойчивостью и временем отклика. Схема на Рисунке 1 не подвержена генерации или ложным переключениям ни при каких условиях. Воспринимая входные сигналы от 20 мВ, она формирует прямоугольные импульсы, коэффициент заполнения которых регулируется в диапазоне от 2% до 98%.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments TLC393
  2. Datasheet Texas Instruments TLV2470

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Convert periodic waveforms to square waves

JLCPCP: 2USD 2Layer 5PCBs, 5USD 4Layer 5PCBs

TLC393 Купить ЦенаКупить TLC393 на РадиоЛоцман.Цены — от 0,84 до 705
30 предложений от 22 поставщиков
Исполнение: SO8-150-1.27. Компаратор Число компараторов в корпусе : 2 Тип выхода : Open-Drain Логика : MOS Напряжение питания В: 3…16 Ток...
Триема
Россия
TLC393IDR
Texas Instruments
1 ₽
Стандарт СИЗ
Россия
TLC393CDR
Texas Instruments
8 ₽
Элитан
Россия
TLC393IDRRB
24 ₽
Ким
Россия
TLC393IDR
Texas Instruments
78 ₽
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя