將信號(hào)轉(zhuǎn)化為50%的占空比

在要求占空比為50%的脈沖輸出的應(yīng)用中，可選擇使用下圖所示的電路。雖然參考文獻(xiàn)[1-3]中也曾提及類似電路，但都需要再進(jìn)行一些調(diào)整或選擇某些組件才能將占空直流電，該反饋環(huán)路會(huì)自動(dòng)將脈沖輸出的占空比維持在50%。而下圖所示電路無需設(shè)置調(diào)整即可產(chǎn)生占空比為50%的脈沖輸出。

二分頻電路的輸出和最終輸出流經(jīng)的都是同一IC芯片上的逆變器，因此將對(duì)它們的DC組件進(jìn)行高度匹配，以便進(jìn)行比較。該電路已經(jīng)接受過2.5MHz~12.5MHz頻率范圍內(nèi)的測試。測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，74HC(而非74AHC)可在頻率不低于5MHz的情況下運(yùn)行；若斜坡電容器C2以及RC濾波器的值可調(diào)至期望的頻率范圍內(nèi)，則電路將可在頻率較低的情況下運(yùn)行。C2值的計(jì)算方式如下：C2=588/f，在功率因數(shù)中，f單位是MHz(中頻)。在該等式中，我們假定斜坡電容器的ΔV為1.70V。由于放電電路中的延誤，頻率較高時(shí)，斜坡的ΔV值較大；因此，頻率較高時(shí)，該等式的準(zhǔn)確性降低，但該等式給出的起始值是極為準(zhǔn)確的。注意，放大器U4a輸入端RC濾波器中R5、R7、C4和C5的值以及與放大器U4b相關(guān)的R8、R10、R11、C8和C9的值會(huì)影響到環(huán)路的穩(wěn)定性。

電路的核心為一個(gè)受放大器U4b回饋控制的脈寬調(diào)制器。Q1、Q2及相關(guān)電路提供2mA的恒定電流，為電容器C2供電，從而使超快速比較器U1管腳4處出現(xiàn)電壓斜線上升情況。當(dāng)電壓斜線上升幅度超過比較器管腳3處的電壓時(shí)，比較器的輸出值變低并對(duì)觸發(fā)器U2a置位。Q輸出變高，使并聯(lián)的逆變器U3d和U3f通過二極管D3對(duì)斜坡電容器C2放電。BAV74LT1用于D3，因?yàn)槠涞碗娙莸奶匦钥杀苊怅帢O于下一個(gè)電壓斜線上升出現(xiàn)時(shí)被拉高而導(dǎo)致C2產(chǎn)生電壓階躍的現(xiàn)象。二分頻觸發(fā)器U2b的輸出通過逆變器U3a，然后進(jìn)行濾波，為放大器U4b提供參考直流電。該放大器將源于輸出方波的濾波電壓和參考電壓進(jìn)行比較，并調(diào)節(jié)反饋至比較器的控制電壓，從而將輸出信號(hào)的占空比維持在50%。

具有低輸入失調(diào)電壓的精度運(yùn)算放大器用于U4，因?yàn)槭д{(diào)值會(huì)和U4b值相乘，導(dǎo)致輸出端的占空比出現(xiàn)誤差。盡管LTC6078的輸入失調(diào)電壓小到微不足道，但如果你想使用另一款芯片，則還是需要將該失調(diào)電壓值納入考量范圍內(nèi)。二極管D4~D6可控制啟動(dòng)運(yùn)算放大器，使其更快達(dá)到穩(wěn)態(tài)條件。

此外，根據(jù)SPICE仿真結(jié)果，在運(yùn)算放大器啟動(dòng)期間，二極管D4~D6可減少對(duì)某些組件的壓力。同樣，R2和C1也可減少對(duì)Q1和Q2的壓力。為獲得最佳結(jié)果，輸出的負(fù)載應(yīng)略輕，以避免信號(hào)失真。因?yàn)樾盘?hào)失真可能會(huì)改變直流電平，進(jìn)而改變占空比。

輸入脈沖的占空比必須低于50%；若高于50%，要么降低占空比，要么將輸入脈沖通過一個(gè)逆變器，然后再將其應(yīng)用至電路輸入端中。

參考文獻(xiàn)：

1. Wide-range pulse-shaping circuit gives square waves with 50% duty cycle R.M. Stitt and R. L. Morrison, Burr-BrownResearch Corp., International AirportIndustrial Park, Tucson, Ariz.

2. One-shot wi th feedback loopmaintains constant duty cycle H. P. D.Lanyon, Worcester Polytechnic Institute,Worcester, Mass. Electronics Designer’sCasebook, page 122. (No volume numberor published date given.)

3. Frequency-doubler produces squarewaveoutput Robert L. Taylor, I FElectronics, Nashville, Tenn. ElectronicsDesigner’s Casebook Number 1, page23. (No published date given.)