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用单片IC产生精密三角波

发布时间:2020-06-30 发布时间:
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摘要:本应用笔记介绍如何用MAX9000配合几个无源器件实现单电源供电的三角波发生器。实现这一电路所需的有源器件包括:一个运放、一个比较器和一个电压基准,MAX9000刚好集成了这三个器件。

引言

三角波较好的线性指标使得三角波发生器在许多“扫描”电路和测试设备中非常有用。例如,开关电源和感应马达控制电路就需要用三角波发生器实现脉宽调制(PWM)。本文介绍如何使用单片MAX9000 IC,配合几个无源器件实现简单的三角波发生器。MAX9000集成了一路高速运放、一路高速比较器和一个精密带隙基准。

电路说明


所示为三角波发生器的基本电路?,包括两部分功能:积分器用于产生三角波输出;带有外部滞回的比较器(施密特触发器)用于控制三角波幅度。

运放被配置成产生三角波的积分器,其基本原理为对恒压积分产生一个线性斜坡电压,积分器输出通过施密特触发器反馈到其反相输入端。施密特触发器的输入阈值电压根据三角波峰值电压设定。

但图1所示电路有一个缺点,三角波峰值电压必须与比较器反相输入端的基准电压对称。如要产生从0.5V至4.5V的三角波,则需要(0.5V + 4.5V)/2 = 2.5V的基准电压,由于标准带隙基准的输出电压是1.23V,所以最好能够不依赖基准电压独立设置三角波输出电压。图2中加在滞回网络上的电阻R3即可帮助实现这一功能,使用R3后,MAX9000输出的三角波峰值便不再受基准电压的影响。

设计步骤

第一步. 构建“触发灵活”的比较器(施密特触发器设计)

a) 选择R2

比较器的CIN+引脚的输入偏置电流小于80nA。为了降低输入偏置电流带来的误差,流过R2的电流至少也应该有8µA。由于R2电流等于(VREF - VOUT)/R2,考虑到输出有两个状态,分别计算R2:

R2 = VREF/IR2

R2 = [(VDD - VREF)/IR2]

在两个结果中选择较小的一个,例如,如果VDD = 5V、VREF = 1.23V、IR2 =8µA,计算得到的两个R2的结果分别为471.25kΩ和153.75kΩ,因此R2选用154kΩ。



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