ШИМ-модулятор на логических элементах

В основе ШИМ модулятора (рис 13.3) используется схема мультивибратора на двух RS-триггерах DD1,2 и управляемая цепь разряда времязадающих емкостей С1 и С2 на дифференциальном генераторе тока VT1 и VT2.

Мультивибратор работает следующим образом:

При включении питания емкости C1 и C2 разряжены. Соответственно на входах первого триггера DD1 уровни логического нуля, а на его обоих выходах логические единицы. Второй триггер DD2 случайным образом устанавливается в какое-то устойчивое состояние. Предположим, на выходе Q - логическая единица, на выходе -Q - логический ноль. При этом диод VD1 - закрыт, VD2 - открывается и достаточно быстро заряжает C2. На входе R первого триггера устанавливается логическая единица. Так как вход S первого триггера находится в 0, то триггер DD1 Q устанавливается в 1, что переключает второй триггер в другое состояние (Q=0), соответственно открывая диоды VD1 и закрывая VD2. Через VD1 заряжается C1 и на входе 1 появляется логическая единица.

В таком состоянии двойной триггер будет находится до тех пор, пока на входе конденсатор C2 напряжение не снизится ниже порогового и не появится уровень логического 0. Это время t₂ определяется входной емкостью C2, током разряда Io через генератор стабильного тока VT2 и разностью между напряжением логической 1 (»Uпит) и пороговым напряжением микросхемы (»Uпит/2). .

После разряда C2 до порогового напряжения вновь переключится второй триггер, зарядится C2 и начнется разряд C1. По достижении на нем порогового напряжения второй триггер переключается и в дальнейшем процесс повторяется.

Рис. 13.4. Мультивибратор с управлением током разряда емкости

Модулировать длительность импульсов в таком генераторе можно изменением током разряда емкостей С1 и С2 с помощью источников тока VT1 и VT2, управляемых аналоговым сигналом Uа.

Причем, при изменении входного сигнала ток одного источника увеличивается на DI, другого - уменьшается на DI.

При симметрии схемы и равенстве емкостей С1=С2=С период колебаний Т практически не зависит от DI, но может регулироваться величиной Io и будет составлять:

Для увеличения стабильности работы модулятора в схему введена отрицательная обратная связь с выхода – Q через низкочастотный фильтр R3 C3. Настройка модулятора производится подбором резистора R1 на необходимую частоту модуляции.

Основное достоинство – простота, минимум логических элементов.

Недостатки:

¾ Аналоговая часть схемы требует индивидуальной регулировки и настройки;

¾ Влияние температуры и нестабильности питания на параметры;

¾ Ограниченный диапазон линейной работы модулятора.