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555定时器可调三角/锯齿波发生器

来源: edn
2022-10-12
类别:电路图
eye 52
文章创建人 拍明芯城

原标题:555定时器可调三角/锯齿波发生器

  该电路的工作原理是当恒定电流流入或流出电容器时电压线性增加或减少。如果我们设法以相同的恒定电流对电容器进行充电和放电,那么电容器的电压将变成三角波;这是该电路的关键。

  假设电路已达到稳态,则工作原理如下:当电容两端电压为1/3V cc时,555的输出为高电平,使D1和D4反向偏置,而D2和D3正向偏置。因此,电容器将以恒定电流 I 1通过 D2 充电(其电压将线性增加),直到其电压达到 2/3V cc。发生这种情况时,555 的输出将变低,使 D3 和 D2 反向偏置,但 D4 和 D1 正向偏置,从而以恒定电流 I 2通过 D4 对电容器放电。如果 I 1等于 I 2,则从 1/3V cc到 2/3V cc需要相同的时间反之亦然。但是,如果 I 1与 I 2不同,我们可以生成不同的波形,例如正锯齿波和负锯齿波。

  上升时间 (T RISE ) 和下降时间 (T FALL ) 的表达式如下:

  


  [1]

  


  [2]

  如果我们使 I 1和 I 2依赖于 V cc,我们可以消除对 V cc的依赖,这使得上述表达式只依赖于固定参数(稍后会详细介绍)。

  出于仿真目的,我们假设 C = 100nF,I 1 = I 2 = 2mA 和 V cc = 9V,因此 T RISE = T FALL = 150µs 。如图2所示,电路工作正常。

  

image.png


  图三角/锯齿波发生器电路的仿真如所示。

  现在让我们转到实际电路并查看一些实际波形。基本原理相同,但 I 1和 I 2由一个 LM358 和两个晶体管(Q1 和 Q2)创建的电流源代替。

  现在我们必须考虑到 Q1 和 Q2 永远不会进入饱和状态。由于 V cc = 9V ,Q1 的最大集电极电压将约为 2/3V cc + 0.7V 。因此,我们必须设计电路,使发射极电压高于或等于2/3V CC + 1V,以避免饱和。同样的原则也适用于 Q2。(但是,现在 Q2 集电极上的最小电压约为 1/3V cc – 0.7V,因此我们必须设计一个小于或等于 1/3V cc – 1V 的发射极电压。)由于负反馈运算放大器,很容易使用分压器(消除对 V cc的依赖)在等式 1 和 2)中,因为同相和反相输入处于相同的电压。

  在这种特殊情况下,I 1 = I 2 = 2mA,所以我们应该有 T RISE = T FALL = 150µs。我们来看看三角波(图4):

  

image.png


  图 4示波器捕获所示电路的三角波形。

  所以电路工作正常,但如果我将它与 R1 和 R4(两个 10kΩ 电位器)串联添加,我们可以改变发射器的总电阻,从而改变电流 I 1和 I 2。例如,如果我们将 Q2 的电位器移动到大约 0Ω,将 Q1 的电位器移动到 10kΩ,那么 I 2 = 2/1kΩ = 2mA 并且 I 1 = 2/11kΩ = 181µA,因此需要更长的时间(11 倍,大约 1.65 毫秒)为电容器充电,因此我们产生了一个正锯齿波:

  

1.jpg


  图 所示电路产生的正锯齿波。

  使用电位器可以生成任意波形(在限制范围内)。当然,降低 R4 或 R1 会导致 I 1和 I 2电流增加并减少最小下降或上升时间。


责任编辑:David

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