Um modulador PWM simples. Esquema, descrição

Modulador PWM simples. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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É lamentável ver como o mercado interno está repleto principalmente de equipamentos estrangeiros, o que atropela o nosso fabricante nativo de equipamentos eletrônicos. No entanto, não tenho dúvidas de que existem muitos talentos no nosso país que não são inferiores aos luminares estrangeiros, mas não há condições para que esses talentos se expressem. Portanto, tenho o prazer de apresentar um dos meus desenvolvimentos aos nossos rádios amadores.

Modulador PWM simples

Vamos começar com um pouco de teoria. Considere o circuito (Fig. 1) de um gerador de pulso em um chip lógico K176LA7 MOS e dois diodos. O gerador é feito em um duplo RS - gatilho.

Modulador PWM simples
Fig. 1

O gerador funciona assim:

Quando a energia é ligada, C1 e C2 - as capacitâncias parasitas de entrada de cada elemento - são descarregadas. Assim, nas entradas 1 e 5 o estado do zero lógico e nas saídas 3 e 6 - uma unidade lógica. O segundo gatilho é definido aleatoriamente para algum estado estável. Suponha que a saída 10 seja lógica, a saída 13 seja um zero lógico. Ao mesmo tempo, o VD1 é fechado, o VD2 abre e carrega o C2 rapidamente. Na entrada 5 é definida uma unidade lógica, e na saída 6 - lógico 0, que comuta o segundo trigger para outro estado (saída 10 - lógico 0, saída 13 - lógico 1), respectivamente abrindo VD1 e fechando VD2. Através de VD1, C1 é carregado e um 1 lógico aparece na entrada 1.

Neste estado, o disparo duplo permanecerá até que o nível lógico 1 apareça na entrada 0. Este tempo é determinado pela capacitância de entrada C2, a corrente de fuga de entrada e a diferença entre a tensão lógica 1 (aproximadamente Upit) e a tensão limite de o microcircuito (aproximadamente Upit / 2 ).

t=C2*(Upit-Upor)/Iout Depois de descarregar C2 até a tensão limite, o segundo gatilho irá comutar novamente, carregar C2 e descarregar C1 começará. Quando a tensão limite é atingida, o segundo gatilho muda e o processo é repetido.

Como pode ser visto na fórmula acima, com corrente de fuga e tensão limite praticamente constantes, o tempo de descarga da capacitância parasita depende do seu valor. Um protótipo de tal gerador mostrou uma mudança na frequência e no ciclo de trabalho dos pulsos quando uma mão foi aproximada do gerador. Para reduzir a influência da corrente reversa dos diodos, eles são selecionados com a menor corrente de fuga possível (tipo KD102).

Modulador baseado em um oscilador de dois gatilhos

A duração do pulso em tal gerador pode ser modulada alterando a capacitância conectada paralelamente à entrada ou controlando a corrente de descarga dos capacitores de entrada. Consideremos a opção de controlar a corrente de descarga dos capacitores de entrada. Nas entradas 1 e 6 ligaremos duas fontes de corrente controladas por um sinal modulado (Fig. 2).

Modulador baseado em um oscilador de dois gatilhos
Fig. 2

Além disso, quando o sinal de entrada muda, a corrente de uma fonte aumenta em ?I, a outra diminui em ?I.

Assim, um período será:

T=t1+t2=C1*Uthr/(I+??I)+C2*Uthr/(I-??I);

a partir do qual se verifica que quanto maior a corrente de descarga dos capacitores de entrada, menor será o período e, consequentemente, maior será a frequência do modulador. O sinal original é restaurado por meio de um circuito integrador, em cuja saída, com amplitude constante dos pulsos de saída (Uam), a tensão será:

Uout=Uam*t1/(t1+t2)

é fácil deduzir que para as mesmas capacitâncias de entrada, tensões de limiar e ?I=0, Uout=Uam/2.

E a mudança na tensão de saída e o coeficiente de transferência:

?U=??I*Uam/2I;

K= Uam/2I

Assim, reduzindo a corrente de descarga dos capacitores de entrada e aumentando a amplitude dos pulsos de saída do modulador, além da modulação, é possível obter uma amplificação do sinal de entrada. E mais uma observação: como quando o sinal de entrada muda, tanto a duração do pulso quanto a duração de sua ausência mudam, a frequência de modulação muda; à medida que o sinal de entrada aumenta, ele diminui. Isso também determina a faixa dinâmica bastante grande do modulador.

O esquema prático do modulador é mostrado na Fig. 3. As partes do modulador foram escolhidas por questões de acessibilidade e fácil repetibilidade do circuito.

O estágio diferencial de entrada é feito nos transistores bipolares KT315 com qualquer letra, preferencialmente com ganhos de corrente semelhantes. KD102 com baixa corrente reversa foi escolhido como diodo.

Modulador baseado em um oscilador de dois gatilhos
Fig. 3

Para aumentar a estabilidade do modulador, um feedback negativo foi introduzido no circuito da saída 4 através de um filtro de baixa frequência, um resistor de 12 k, um capacitor de 1.0 μF e um resistor de 24 k com uma frequência de corte de cerca de 16 Hz.

O modulador é ajustado selecionando um resistor de 110 k para a frequência de modulação necessária.

Autor: Vladimir Alekseevich Gorbatykh, Ulan-Ude; Publicação: N. Bolshakov, rf.atnn.ru

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