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技術專題
矩形脈沖發生器具有獨立的頻率和占空比調節功能
矩形脈沖發生器具有獨立的頻率和占空比調節功能
具有占空比調節的RC矩形脈沖發生器的先前已知方案有一個無法消除的缺點：更改脈沖填充因數（D）不可避免地會更改生成頻率。我在其他地方描述了具有單獨的頻率和填充因子控制的生成器方案（參考1-3）。這是針對RC發電機中獨立的頻率和填充因子調整問題的兩個新解決方案。
圖1該邏輯門矩形脈沖發生器具有可調的頻率和占空比。
圖1中的發生器的工作原理如下：接通設備電源時，電容器C1放電，因此U1A（U1）的輸出為高。此高輸出通過D1-R4鏈對電容器C1快速充電，直到C1達到邏輯元件的低到高開關電壓閾值為止，此時U1A的輸出變為低。當U1A的輸出變低時，電容器按照R1和R2 + R3的并聯組合開始放電，并遵循指數曲線（圖2）。當C1達到從高到低的開關閾值時，U1A的輸出將變為高電平，并重復該周期。
圖2發電機產生的脈沖序列與輸出占空比無關。
U1A的開關閾值中的磁滯有助于決定產生的脈沖序列的頻率。使用15V的電源電壓（Vdd）和CD4093數據表（第4頁）上給出的公式，開關頻率大致為：
f（以kHz為單位）= 1,152 /（Rs x C1），
其中Rs =（（R1 x R2）+（R1 x R3））/（R1 + R2 + R3）。
由于電位計的連接方式，電路看到的電阻R3是可變的，因此可以使用電位計來設置頻率。發電機將在200至1100 Hz的頻率范圍內可靠運行，并在至少500 kHz的頻率下仍可運行。
邏輯元件U1B的輸入引腳也連接到電容器C1以及電位計R1的中間引腳。調節用作分壓器的電位計，可以調節C1 U1B輸入引腳6看到的電壓的幾分之一。很大一部分意味著輸入將更快地達到切換閾值，而很小一部分則將更慢地達到閾值。然后，調整R1可使您平滑地改變邏輯元件U1B切換的周期中的力矩，并因此可以調整其輸出脈沖的寬度（Uout）。占空比從0％到100％是可以實現的。此外，該占空比調整不影響發電頻率。
圖3該鋸齒形脈沖發生器還具有可調節的占空比。
圖3中所示的替代矩形脈沖發生器在27至1000 Hz的頻率范圍內工作，還允許您分別調整頻率和填充因子。該設備包括一個鋸齒狀脈沖發生器（U1 – CD40106）和一個具有可調開關閾值的比較器（U2 LM339）。
鋸齒脈沖發生器使用Q1為U1A CD40106元件創建的RC發生器提供穩定的電流源。這種組合會在電容器C1上產生一個鋸齒形的電壓，當頻率改變時，其形狀不會改變（圖4）。電位器R2控制電流源，從而控制C1的充電速率，這決定了脈沖頻率。電位器R6控制比較器（U2A LM339）的開關閾值，并因此控制輸出（Uout）波形的填充因子。電阻器R5和R7設置限制以調整脈沖填充因子D.
圖4鋸齒形的線性上升時間可確保占空比也是電位計設置的線性函數。
由于電容器C1上的電壓隨時間線性變化，因此在調節電位計R6時輸出信號的寬度也會線性變化。這與第一臺發電機相反，后者對填充系數進行了非線性調整。