正沿触发的抛物线时基发生器

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非线性系统经常需要变为线性的才能有用，图1中的电路提供了一个用于PWM(脉冲宽度调制)的非线性锯齿脉冲，可以用于补偿传感器、控制器或系统中的非线性特性。电路在一个外部触发脉冲后，会输出一个线性的锯齿脉冲、一个二次抛物线脉冲，以及一个立方抛物线脉冲，它们均有相同并恒定的脉宽。所有脉冲都有相等的峰值幅度。
　　




　　电路采用了三个同步开关积分器的级联方式。IC3的S2D2开关用于切换链中第一只积分器IC2D的输入，到基准电压源VREF。需要用IC2D和IC2C两只积分器来生成一个二次抛物线脉冲。第三只积分器使用IC2B，用于同步生成一个立方抛物线脉冲。每只积分器都有一个串行输入开关和一个复位开关，并联了一只适当的积分电容。
　　IC4中的S1AD1开关是积分器IC2D的复位开关。互补S1BD1开关作为积分器IC2C的一个串联输入开关。同样，S2AD2开关是积分器IC2C的复位开关。S2BD2开关是积分器IC2C的串联输入开关。在所有控制输入端，所有开关的位置都为逻辑高：IC3的IN1到IN4，以及IC4的IN1和IN2 。
　　积分器IC2D和IC2C也分别在IC3、S1D1和S3D3中有输入接地开关。接地开关确保了串联开关的泄漏电流比没有接地开关的设计约小50%。
　　积分逻辑信号控制着所有串联开关。当信号为高时，它接通所有复位与接地开关。因此，积分器IC2B、IC2C和IC2D都对其相应的模拟输入信号做积分，或复位成0V输出。积分器IC2D的输入切换为精密电压基准IC2A的输出。于是，信号VOUTL变为一个负的锯齿脉冲。该脉冲在其周期T1内变化，如下：
　　




　　反相器IC2A转换这个脉冲。IC2A有-1的电压增益，因为正脉冲更常用。积分器IC2B对锯齿脉冲VOUTL做积分;因此IC2B输出一个二次抛物线脉冲：
　　




　　下式描述了一个积分器IC2B同时积分的脉冲，产生一个立方抛物线脉冲：
　　




　　VOUTLPEAK、VOUTQPEAK和VOUTCPEAK是其相应积分器输出的负电压或正电压峰值。T1是积分脉冲的宽度。理论上，要实现VREF=VOUTLPEAK=VOUTQPEAK= VOUTCPEAK，就必须错开相应积分器的积分时间常数，如分别为1到1/2到1/3。不过这种情况下，VREF=3V，而VOUTLPEAK=VOUTQPEAK= VOUTCPEAK="5V"。
　　3/5的交错率中必须乘以1。对于积分器IC2C的时间常数，得到的交错率为6/5到1到2/3。对于等值的积分电阻RIL=RIQ=RIC，这种交错也适用于相应积分电容的值。电路使用了一只高质量的SMD(表面安装器件)瓷片电容CIQ，容值为2.3692nF。为获得所需的精密交错，CIL采用2.4016nF、343pF和79pF三只电容并联。CIC则是由1067pF和499pF并联而成。
　　




　　触发输入的上升沿拉低积分信号，从而关闭复位与接地开关，而打开串联开关。积分持续到VOUTQPEAK=5V，使IC5的输出为低，从而将积分设为高。于是，串联开关关闭，复位与接地开关打开。电路保持这种稳定状态，直到触发输入端出现下一个上升沿。本设计用Analog Devices公司的ADG1213和ADG1236开关能很好地工作，因为它们的电荷注入为1pC或更低。图2给出了电路的高精度，显示出线性与二次抛物线脉冲的形状。