Un semplice modulatore PWM. Schema, descrizione

Semplice modulatore PWM. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Progettista radioamatore

È deplorevole vedere come il mercato interno sia riempito principalmente da apparecchiature straniere, che calpestano il nostro produttore nativo di apparecchiature elettroniche. Tuttavia, non ho dubbi che ci siano molti talenti nel nostro Paese che non sono inferiori ai luminari stranieri, ma non ci sono le condizioni affinché questi talenti possano esprimersi. Pertanto, sono lieto di presentare uno dei miei sviluppi ai nostri radioamatori.

Semplice modulatore PWM

Cominciamo con un po' di teoria. Considera il circuito (Fig. 1) di un generatore di impulsi basato su un chip logico MOS K176LA7 e due diodi. Il generatore è realizzato su un doppio grilletto RS.

Semplice modulatore PWM
Fig. 1

Il generatore funziona così:

All'accensione, C1 e C2 - le capacità parassite di ingresso di ciascun elemento - si scaricano. Di conseguenza, agli ingressi 1 e 5, lo stato di zero logico e alle uscite 3 e 6 - un'unità logica. Il secondo trigger è impostato casualmente su uno stato stabile. Supponiamo che l'uscita 10 sia uno logico, l'uscita 13 sia uno zero logico. Allo stesso tempo, VD1 è chiuso, VD2 si apre e carica C2 abbastanza rapidamente. All'ingresso 5 viene impostata un'unità logica, e all'uscita 6 - 0 logico, che commuta il secondo trigger in un altro stato (uscita 10 - 0 logico, uscita 13 - 1 logico), aprendo rispettivamente VD1 e chiudendo VD2. Tramite VD1 viene caricato C1 e all'ingresso 1 compare un 1 logico.

In questo stato, il doppio trigger rimarrà fino a quando all'ingresso 1 appare il livello 0 logico. Questo tempo è determinato dalla capacità di ingresso C2, dalla corrente di dispersione in ingresso e dalla differenza tra la tensione 1 logico (circa Upit) e la tensione di soglia di il microcircuito (circa Upit / 2 ).

t=C2*(Upit-Upor)/Iut Dopo aver scaricato C2 fino alla tensione di soglia, il secondo trigger commuterà nuovamente, inizierà la carica di C2 e la scarica di C1. Quando viene raggiunta la tensione di soglia, il secondo trigger commuta e il processo si ripete.

Come si può vedere dalla formula precedente, con corrente di dispersione e tensione di soglia praticamente costanti, il tempo di scarica della capacità parassita dipende dal suo valore. Un prototipo di tale generatore ha mostrato un cambiamento nella frequenza e nel ciclo di lavoro degli impulsi quando una mano veniva avvicinata al generatore. Per ridurre l'influenza della corrente inversa dei diodi, vengono selezionati con la corrente di dispersione più bassa possibile (tipo KD102).

Modulatore basato su un oscillatore a due trigger

La durata dell'impulso in tale generatore può essere modulata modificando la capacità collegata in parallelo all'ingresso o controllando la corrente di scarica dei condensatori di ingresso. Consideriamo l'opzione di controllare la corrente di scarica dei condensatori di ingresso. Agli ingressi 1 e 6 accenderemo due sorgenti di corrente controllate da un segnale modulato (Fig. 2).

Modulatore basato su un oscillatore a due trigger
Fig. 2

Inoltre, quando il segnale di ingresso cambia, la corrente di una sorgente aumenta di ?I, l'altra diminuisce di ?I.

Di conseguenza, un periodo sarà:

T=t1+t2=C1*Uthr/(I+??I)+C2*Uthr/(I-??I);

da cui si può vedere che maggiore è la corrente di scarica dei condensatori di ingresso, più breve è il periodo e, di conseguenza, maggiore è la frequenza del modulatore. Il segnale originale viene ripristinato utilizzando un circuito integratore, all'uscita del quale, ad ampiezza costante degli impulsi di uscita (Uam), la tensione sarà:

Uout=Uam*t1/(t1+t2)

è facile dedurre che a parità di capacità di ingresso, tensioni di soglia e ?I=0, Uout=Uam/2.

E la variazione della tensione di uscita e il coefficiente di trasferimento:

?U=??I*Uam/2I;

K= Uam/2I

Pertanto, riducendo la corrente di scarica dei condensatori di ingresso e aumentando l'ampiezza degli impulsi di uscita del modulatore, oltre alla modulazione, è possibile ottenere un'amplificazione del segnale di ingresso. Ancora una nota: poiché al variare del segnale di ingresso cambia sia la durata dell'impulso che la durata della sua assenza, cambia la frequenza di modulazione; all'aumentare del segnale di ingresso diminuisce. Ciò determina anche la gamma dinamica piuttosto ampia del modulatore.

Lo schema pratico del modulatore è mostrato in Fig. 3. Sono state scelte parti del modulatore per ragioni di accessibilità e di facile ripetibilità del circuito.

Lo stadio differenziale di ingresso è realizzato su transistor bipolari KT315 con qualsiasi lettera, preferibilmente con guadagni di corrente simili. Come diodi è stato scelto KD102 con bassa corrente inversa.

Modulatore basato su un oscillatore a due trigger
Fig. 3

Per aumentare la stabilità del modulatore, è stato introdotto un feedback negativo nel circuito dall'uscita 4 attraverso un filtro a bassa frequenza, un resistore da 12 k, un condensatore da 1.0 μF e un resistore da 24 k con una frequenza di taglio di circa 16 Hz.

Il modulatore viene sintonizzato selezionando un resistore da 110 k per la frequenza di modulazione richiesta.

Autore: Vladimir Alekseevich Gorbatykh, Ulan-Ude; Pubblicazione: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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