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标题: 工作在高频率的简单锯齿波发生器 [打印本页]

作者: admin 时间: 2014-10-11 08:58
标题: 工作在高频率的简单锯齿波发生器
脉冲宽度调制信号发生器电路通常会使用一个模拟锯齿波振荡器功能，但它也可以用于其它应用。图1中是一只廉价的锯齿波发生器，它用于频率可高达10MHz甚至更高的小功率应用，以及那些对斜坡线性度和频率精度要求不高的应用。
电路使用了一只施密特触发器作为反相器，接成一个经改进的非稳态多谐振荡器。输出波形是时序电容CT上的电压，它在反相器的上、下阈值电压之间作斜升变化。以恒压为RTCT网络充电的结果就产生了斜坡，因此其响应是指数型的，只有在指数上升的初期才接近于线性。

图1，可以使用CT斜坡的充电与快速放电来产生一个锯齿波。施密特触发器的上、下触发点电压限制了锯齿波。VCC、CT和RT值见正文。

提高线性度的一个简单技巧是：用较大的电压源为RTCT网络充电。电容C1的值至少是CT的10倍以上，它用作一个电荷泵。在锯齿波下降沿上，栅极输出为低时，电容C1通过二极管D1快速充电至VCC减去D1的正向电压。同时，CT则快速地通过D2放电。

当CT电压的下降达到施密特触发器的下触发点时，栅极输出VT-返回为高。C1上的电荷使D1的负极电压等于电容C1电压与栅极高输出电压之和。D1成为反偏，而随着栅极的高输出电压，RTCT网络开始充电到C1上的电压。当CT达到施密特触发器的上触发点时，栅极的输出VT+回到低，如此循环重复。

斜坡线性度与VCC与V DD电源电压之和成正比。因为VDD固定为5V，如果VCC可以确定一个高于反相器的值，则可以提高斜坡的线性度。用下式可以估计斜坡的非线性误差：

分比，MI是斜坡的初始斜率，而MF则是斜坡的最终斜率，且

用CT=100pF和RT=2.2kΩ做电路的模拟，并认可上式理论计算的值，就可以得到当VCC和VDD均为5V时，斜坡的非线性误差为28%；而当VCC为1 0 V ， V D D为5 V时，误差为18%；VCC为15V，VDD为5V时，误差为14%。

面包板电路有VDD=V C C=5 V ，CT=100pF，以及RT=2.2kΩ。IC1是一个标准的双列8 脚74HC14 ，其最大传输延迟为15ns，而VDD为5V的SN74LVC1G14反相器的延迟则为4.4ns。频率约为12.7MHz。

CT应为低泄漏薄膜电容，要选择较小的值，以减少大能量的充放电。选择的CT值要足够大，高于栅极输入电容与多余的杂散电容，这样才不会带来明显的误差。选择RT时要选足够小的值，这样负载阻抗、栅极输入以及杂散电容就不会带来明显的误差。可以采用任何CMOS施密特触发器反相器来测试电路。但为了提高频率精度，应采用有低传播延迟和大输出电流的高速逻辑系列，如德州仪器公司的单栅极SN74LVC1G14。

在使用前述公式时，应从待测电路直接测量触发阈值电压，尤其是VT-。CT通过一个有限传播延迟反相器对地快速放电，会使斜坡的低限复位到低于下阈值VT-。如果使用VT-的测量值，它考虑了这种效应，就可以补偿所产生的误差。

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