К многочисленным приложениям широтно-импульсной модуляции (ШИМ) относятся регулирование напряжения, управление уровнем мощности и управление скоростью вращения вентилятора. Схема ШИМ для таких систем может быть реализована на трех операционных усилителях из четырех, содержащихся в корпусе одной микросхемы (Рисунок 1).
 |
|
| Рисунок 1. | Эта схема из трех операционных усилителей вырабатывает треугольные и широтно-модулированные импульсы. |
Поскольку в качестве модулятора используются операционные усилители, он подходит для широкого спектра приложений. Например, маломощные операционные усилители можно использовать в маломощной системе, а высокочастотные операционные усилители можно использовать для высокочастотной ШИМ. Схема на Рисунке 1 также формирует последовательность треугольных импульсов.
Схема состоит из генератора треугольных импульсов (U1a и U1b) и компаратора (U1c). Усилитель U1a сконфигурирован как интегратор (или деинтегратор), а U1b – как компаратор с гистерезисом. При включении питания выходное напряжение компаратора предполагается равным нулю.
На неинвертирующий вход U1a подано напряжение смещения VCC/2. Виртуальное соединение между инвертирующим и неинвертирующим входами обеспечивает протекание через резистор R постоянного тока, равного
который заряжает конденсатор C. Таким образом, выходное напряжение интегратора U1A линейно увеличивается со временем. Когда оно достигает уровня 0.75 VCC, компаратор U1b переключается, и на его выходе устанавливается максимальное напряжение (VCC). С этого момента выходное напряжение интегратора начинает линейно уменьшается. Когда оно достигает 0.25 VCC, выходное напряжение компаратора вновь становится нулевым, и цикл повторяется. Таким образом, выходной сигнал интегратора представляет собой треугольные импульсы, изменяющиеся между уровнями 0.25 VCC и 0.75 VCC.
 |
|
| Рисунок 2. | Осциллограммы широтно-модулированных и треугольных импульсов схемы. |
Компаратор U1c сравнивает треугольные импульсы с постоянным уровнем VIN. На выходе компаратора получаются прямоугольные импульсы с коэффициентом заполнения, изменяющимся от 0 до 100% при изменении VIN от 0.25 до 0.75 VCC (Рисунок 2). Частота определяется номиналами компонентов R, C, R1 и R2:
где R2 > R1.
Отношение сопротивлений резисторов R2 и R1 влияет на рабочую частоту и амплитуду треугольных импульсов. Если максимальное напряжение треугольных импульсов обозначить как VTH, а минимальное – VTL, их амплитуда будет равна
и
где R2 > R1. Откуда
Средний уровень треугольных импульсов смещен на напряжение VCC/2, определяемое резисторами R3 и R4. В показанной конфигурации схемы модулятор работает от одного источника питания. Для маломощных приложений используйте микромощные ОУ и резисторы с более высокими сопротивлениями (R и R1-R4), а для высокочастотных приложений – быстродействующие ОУ.
Купить MAX4094 на РадиоЛоцман.Цены
