Эта схема с аналоговым таймером 555 может генерировать произвольные треугольные/ пилообразные импульсы, форма и частота которых управляются потенциометрами.
Если бы вы могли составить список всех генераторов, которые были разработаны на основе аналогового таймера 555, у вас пошла бы кругом голова. Этот переполненный рог изобилия набит схемами с переменным коэффициентом заполнения, линейным нарастанием, импульсами треугольной и пилообразной формы и т. д. Описанная здесь топология исследует некоторые новые и полезные возможности и поэтому (надеюсь) не просто добавляет в эту кучу очередную схему.
На Рисунке 1 показан новый генератор на основе КМОП таймера 555 (U1) в контуре обратной связи с интегратором на операционном усилителе A2 с rail-to-rail входами и выходом, формирующий выходной сигнал TOUT треугольной формы с регулируемой частотой (потенциометром R1), формой импульса (потенциометром R2) и амплитудой (потенциометром R3). Вот как это работает.
 |
|
| Рисунок 1. | Генератор треугольных, пилообразных и других импульсов. |
Интегратор A2 по своей сути является инвертирующим устройством, поэтому где-то в сигнальной цепочке необходим дополнительный инвертор, чтобы компенсировать инверсию и позволить A2 создать положительную обратную связь для U1. Эту работу выполняет усилитель A1, хотя обязанности простого инвертора, вероятно, немного унизительны для уважающего себя операционного усилителя.
Дифференциал разности rail-to-rail выходного напряжения усилителя A1 и напряжения VR2 на движке потенциометра R2, задающего форму импульса, является входным напряжением, которое интегрируется усилителем A2, формирующим линейно изменяющееся напряжение. (Оба напряжения изменяются в диапазоне от VSS до VDD):
Эта зависимость делает частоту генератора обратно пропорциональной сопротивлению R1, которая теоретически неограниченно увеличивается по мере приближения R1 к нулю (полностью вывернут по часовой стрелке).
Дифференциальное соотношение (–POUT – VR2) позволяет регулировать форму импульсов TOUT с помощью потенциометра R2. Влияние вращения потенциометра R2 на TOUT (от 0.05 до 0.95 по часовой стрелке) показано на Рисунке 2. Rail-to-rail вход усилителя A2 поддерживает эту регулировку, даже если напряжение на движке потенциометра R2 близко к VDD (полностью вывернут по часовой стрелке) или к VSS (полностью вывернут против часовой стрелки).
Как видно из Рисунка 2, установка R2 в среднее положение (0.5VDD) дает симметричные треугольные импульсы, в то время как регулировки, смещенные к 0 или 1.0, дают пилообразные сигналы. Коэффициент заполнения выходных импульсов POUT также отслеживает положение движка R2, изменяясь почти от 0%, когда напряжение на движке близко к нулю, до 50% при среднем положении движка, и приближаясь к 100%, когда потенциометр полностью вывернут по часовой стрелке. При этом на выходе –POUT формируется зеркальное дополнение импульсов POUT.
 |
|
| Рисунок 2. | Зависимость формы треугольных импульсов на выходе TOUT от положения движка потенциометра R2. |
На Рисунке 3 показано, как амплитуда управляется цепью обратной связи R3, R4, R5 при изменении напряжения обратной связи от значения, близкого к нулю (потенциометр R3 полностью вывернут против часовой стрелки) до 2VDD/3 (R3 полностью вывернут по часовой стрелке). Последнее значение в два раза превышает обычный для таймера 555 размах колебаний VDD/3. Работа схемы основана на суммировании регулируемых соотношений импульсов POUT и –POUT с линейно изменяющимся выходным напряжением интегратора A2 до того, как составной сигнал поступит на выводы Th (порог) и Tr (запуск) таймера U1. Это суммирование смещает точки смены направления интегрирования микросхемы A2. Импульсы TOUT остаются симметрично центрированным относительно уровня VDD/2.
 |
|
| Рисунок 3. | Зависимость амплитуды TOUT от положения движка потенциометра R3. (0 – поворот против часовой стрелки до упора, 1 – поворот по часовой стрелке до упора). |
Обратите внимание, что R3 не влияет на амплитуды импульсов POUT или –POUT, которые всегда имеют размах от VSS до VDD.
На частоту колебаний влияют изменения амплитуды и формы импульсов, но форма импульсов и амплитуда не зависят от частоты и друг от друга. Поэтому самый простой способ регулировки – сначала настроить форму импульсов (R2) и амплитуду (R3), а затем установить частоту (R1). Это сведет к минимуму необходимость в повторяющихся взаимозависимых корректировках.
Емкость 0.01 мкФ, показанная для конденсатора C2, подходит для рабочих частот килогерцового диапазона, но, разумеется, ее можно изменить почти для любого необходимого диапазона, увеличив C2 для более низких частот и уменьшив для более высоких.
Все выходы имеют активную буферизацию и низкое выходное сопротивление, что делает их нечувствительными к нагрузке и редко требует дополнительных буферов.
Температурная стабильность в основном зависит от температурных коэффициентов резисторов и конденсаторов, поскольку LMC555 и TLV2372 в этом отношении превосходны.
Общий ток потребления будет зависеть от напряжения VDD, рабочей частоты и выходной нагрузки, но обычно он составляет менее 3 мА. Этот генератор способен работать при напряжении питания до 3 В – более низком, чем большинство других генераторов пилообразного напряжения на основе таймера 555.
Купить LMC555 на РадиоЛоцман.Цены
