Регуляторы ширины 0…100% импульсов внешнего генератора

Журнал РАДИОЛОЦМАН, сентабрь 2019

Михаил Шустов, г. Томск

Приведены схемы несложных устройств, позволяющих регулировать ширину сигналов, снимаемых с внешних генераторов импульсов, в пределах от 0 до 100%

Регуляторы ширины цифровых сигналов чаще всего используют в цепях управления работой преобразовательной техники, различного рода регуляторах, в усилителях D-класса и т.д.

Классические регуляторы ширины сигналов, синтезируемых генераторами импульсов, достаточно хорошо известны и изучены. Известны и их недостатки, связанные с тем, что одновременно с изменением коэффициента заполнения импульса D изменяется и частота генерации. Казалось бы, что более предпочтительно менять в заданных пределах ширину уже сформированного импульсного сигнала от внешнего генератора. Однако при анализе доступных источников патентно-технической информации найти таковые устройства не удалось. Расширители/сжиматели импульсов не решали поставленную задачу.

Рисунок 1.	Регулятор ширины 0…100% импульсов внешнего генератора на КМОП-микросхемах.

На представленных ниже Рисунках 1–4 показаны варианты управления шириной выходного сигнала в пределах от 0 до 100%. Для полноценной реализации идеи управления желательно, чтобы скважность входного сигнала была близка к 2, хотя некоторые из схем допускают возможность сохранения работоспособности устройств при существенном отклонении от выдвинутого условия. Вторая особенность схем управления – они могут работать в ограниченном диапазоне частот входного сигнала.

Рисунок 2.	Регулятор ширины импульсов на операционном усилителе LM339.

На Рисунке 1 приведен вариант схемы плавного регулирования ширины 0…100% импульсов, снимаемых с внешнего генератора. Работа устройства основана на динамическом сравнении уровней напряжения на обкладках конденсатора С1 при периодических зарядно-разрядных процессах. Элемент DD1.1 не является обязательным и предназначен лишь для обеспечения стабильности амплитуды импульсов на его выходе. Устройство работает в диапазоне частот 10…200 кГц при коэффициенте заполнения входных импульсов 50%. Особенностью схем регуляторов здесь и далее является то, что с ростом частоты равный диапазон регулировки ширины выходных импульсов от 0 до 100% достигается во все более узком диапазоне регулировки движка потенциометра (R2 – Рисунки 1, 2 или R3 – Рисунки 3, 4).

Рисунок 3.	Регулятор ширины импульсов на компараторе LM311.

Второй вариант регулятора ширины импульсов (Рисунок 2) также основан на сравнении плавающих на обкладках конденсатора С1 напряжений.

Рисунок 4.	Балансный регулятор ширины импульсов на компараторе LM393.

Следующий вариант регулятора ширины импульсов (Рисунок 3) использует иную схему построения, хотя и его работа основана на периодических зарядно-разрядных процессах конденсатора С1 и сравнении уровней плавающих напряжении при помощи компаратора DA1 LM311. Для обеспечения крутых фронтов выходных импульсов предназначен инвертор на элементе DD1.2 CD40106.

Рисунок 5.	Динамика переходных процессов на входах и выходе балансного регулятора ширины импульсов на компараторе LM393.

Завершает небольшую коллекцию регуляторов ширины сигналов, получаемых от внешних генераторов импульсов, балансный регулятор ширины импульсов, выполненный на компараторе LM393 (Рисунок 4). Устройство работает в диапазоне частот входных сигналов от 5 до 150 кГц. Динамика переходных процессов на входах и выходе балансного регулятора при нахождении движка регулятора (потенциометр R3) в его среднем положении показана на Рисунке 5, что соответствует коэффициенту заполнения импульсов выходного сигнала 50%.

Материалы по теме