Приведена схема генератора импульсов, имеющего два выхода, на которых сигналы одновременно регулируемой ширины появляются поочередно и не перекрываются во времени. Генератор может быть использован, например, для коммутации мостовых схем управления работой электродвигателей, а также в составе преобразователей напряжения.
Для обеспечения надежной работы преобразователей напряжения, управления работой электродвигателей и ряда других устройств зачастую используют электронные схемы, позволяющие поочередно переключать силовые коммутирующие приборы с регулируемой шириной управляющего импульса. В основном такие устройства избыточно сложны, не обеспечивают раздельное регулирование частоты и длительности генерируемых импульсов, допускают перекрытие импульсов во времени, что влечет за собой протекание сквозных токов через элементы коммутации и их повреждение.
На Рисунке 1 представлена схема несложного в повторении генератора чередующихся во времени импульсов регулируемой ширины. Генератор импульсов прямоугольной формы с регулируемой шириной импульсов выполнен на базе псевдомикросхемы 222*), строение которой, принцип работы и многочисленные примеры использования приведены в работах [1, 2]. Впрочем, вместо этой микросхемы в генераторе прямоугольных импульсов можно использовать и иные, более привычные микросхемы или устройства, позволяющие плавно регулировать ширину генерируемых импульсов. Однако большинство таких генераторов не способно осуществлять независимую регулировку частоты следования импульсов и их коэффициент заполнения.
 |
|
| Рисунок 1. | Генератор чередующихся импульсов регулируемой ширины. |
Рабочая частота генератора импульсов, Рисунок 1, равна 2 кГц, хотя, при желании, генератор может работать в довольно широком диапазоне частот за счет регулировки величины сопротивления R1 (потенциометра), а также выбора емкости конденсатора C1. Ширина импульсов, получаемых на выходе генератора (точка А), задается регулировкой потенциометра R3. Напряжение на движке этого потенциометра при напряжении питания устройства 10 В может меняться в пределах от 3.47 до 5.79 В, что обеспечивает изменение ширины выходных импульсов от 2 до 98%. Границы регулировки ширины импульсов при необходимости можно задавать выбором номиналов резистивного делителя R2–R4.
К выходу генератора подключен делитель частоты, выполненный на D-триггере DD1.1 микросхемы CD4013. Одновременно к выходу генератора (точка A) подключены входы элементов «2И» DD2.1 и DD2.2 микросхемы CD4081. Вторые входы этих логических элементов подключены к выходам D-триггера. Таким образом, на выходах элементов DD2.1 и DD2.2 микросхемы CD4081 могут появляться только сигналы, совпадающие по времени.
Так, на выход B могут проходить только нечетные, а на выход С – только четные импульсы частотой 1 кГц, которые не могут перекрываться во времени во всем диапазоне регулировки длительности импульсов.
RC-цепочки R5C2 и R6C3 предназначены для подавления иглообразных импульсов, которые могли бы поступать на выход устройства за счет неидеальности процессов коммутации логических элементов.
Напряжение питания устройства может варьироваться в пределах от 5 до 15 В (от 3 до 18 В) в зависимости от свойств конкретных разновидностей КМОП-микросхем. Величина напряжения питания сказывается только на амплитуде выходных импульсов.
*) Микросхема 222 – это предложенная М.А. Шустовым более простая альтернатива таймеру 555, оптимизированная для генерации сигналов ШИМ [1]. Производство микросхемы не начиналось. (Ред.)
Литература
- Шустов М.А. Микросхема 222 – альтернатива 555. ШИМ-генератор с независимой регулировкой частоты
- Шустов М.А. Цифровая схемотехника от азов до создания практических устройств. СПб.: Наука и Техника, 2024. 560 с.
