Простая схема превращает сигнал ШИМ в точное опорное напряжение с цифровым управлением

Texas Instruments LM431

Журнал РАДИОЛОЦМАН, октябрь 2019

Rick Mally

Electronic Design

Для реализации фильтра нижних частот второго порядка Саллена-Ки и схемы сдвига уровня в этой конструкции используется широко распространенный шунтовой регулятор LM431

Во многих схемах требуется преобразование сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ) микропроцессора в аналоговое напряжение. Часто пассивный однополюсный RC-фильтр вполне удовлетворяет проектным требованиям, но этому подходу обычно присущи некоторые недостатки, включая большое время отклика, зашумленные результаты и отсутствие буферизации.

Простая схема превращает сигнал ШИМ в точное опорное напряжение с цифровым управлением
Рисунок 1. Шунтовой регулятор выполняет функцию элемента обратной связи
в фильтре нижних частот Саллена-Ки, преобразуя ШИМ сигнал размахом
5 В в постоянное напряжение между –2.5 В и +2.5 В, пропорциональное
коэффициенту заполнения импульсов ШИМ.

В описанной здесь схеме для реализации фильтра нижних частот второго порядка Саллена-Ки и одновременного сдвига уровня используется вездесущий шунтовой регулятор LM431 (Рисунок 1). По сравнению с традиционным подходом, она обеспечивает гораздо более крутой спад, а также биполярный выход с низким импедансом. Схема будет вырабатывать выходное напряжение от –2.5 до + 2.5 В в соответствии с входным сигналом ШИМ, изменяющимся между уровнями 0 и 5 В. Значение выходного напряжения равно

(5 В × D) – 2.5 В,

где D – коэффициент заполнения импульсов ШИМ, изменяющийся от 0.0 до 1.0 (от 0% до 100%).

Показанные на схемы номиналы компонентов обеспечивают плоский отклик с частотой среза около 2300 Гц, спад –12 дБ/октава и нагрузочную способность порядка 3 мА. Частоту среза можно легко изменять, меняя номиналы R1 и R2 или C1 и C2, однако при этом важно сохранять равенство сопротивлений R1 и R2, а емкость C2 должна оставаться равной примерно половине емкости C1.

Удвоение номинала резистора или конденсатора снижает частоту среза наполовину. Уменьшение любых номиналов вдвое удваивает частоту среза. Варьируя сопротивление резистора R3, можно увеличить выходной ток или снизить потребляемую мощность. Напряжение шины 5 В не должно быть точным и может иметь более высокое значение. Необходимо только, чтобы размах входного сигнала ШИМ составлял точно 5 В.

Поскольку в схеме используется лишь шесть компонентов, она может быть очень недорогой. LM431 в единичных количествах можно купить всего за 10 центов, что значительно ниже цены любого операционного усилителя.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments LM431

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Simple Circuit Turns PWM Into A Digitally Adjustable Precision Reference

LM431 Купить ЦенаКупить LM431 на РадиоЛоцман.Цены — от 16,55 до 44,36
5 предложений от 5 поставщиков
Источники опорного напряжения Shunt Regulator 2.5V Programmable
Десси
Россия
Источник опорного напряжения LM431ACZX
Fairchild
16,55 ₽
ЗУМ-СМД
Россия
LM431CIM3/NOPB
Texas Instruments
44,36 ₽
Кремний
Россия и страны СНГ
LM431AIZ
по запросу
ДКО Электронщик
Россия
LM431CCM3
Texas Instruments
по запросу
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя