CN208079032U - 与时钟脉冲相关的占空比可控的方波发生器 - Google Patents

Abstract

一种与时钟脉冲相关的占空比可控的方波发生器，其包括三极管T1、三极管T2、三极管T3、电子开关K1、比较器A1、电阻R1‑ R6、电容C1；三极管T1、三极管T2、电阻R1、电阻R2构成恒流电路对电容C1充放电，比较器A1、R3、电阻R4、电阻R5构成比较电路判断电容C1的电压，三极管T3根据比较结果控制电容C1充放电，使比较器A1输出方波信号uo，电子开关K1串联在充放电回路中，电子开关K1受控于时钟脉冲ut，使方波信号为时钟脉冲的整数倍，恒流电路的电流受控于控制电压ui，方波信号uo的占空比随控制电压ui变化，占空比的变化范围在0‑100%之间，方波信号uo能用来控制双向可控硅的过零触发。

Description

与时钟脉冲相关的占空比可控的方波发生器

技术领域

本发明涉及一种方波发生器，其方波的占空比可随控制电压变化而变化，方波的振荡周期为输入时钟脉冲周期的整数倍。

背景技术

现有的方波发生器其占空比一般是通过电位器来调节，在一些自动控制的场合，通过电位器来调节就显得不变，因此有必要提供一种占空比可控的方波发生器，以满足自动控制的需要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种与时钟脉冲相关的占空比可控的方波发生器，其方波的占空比可随控制电压的变化而变化，方波的振荡周期为输入时钟脉冲周期的整数倍，以满足自动控制的需要。

本发明的技术方案是，一种与时钟脉冲相关的占空比可控的方波发生器，其包括三极管T1、三极管T2、三极管T3、比较器A1，其特征是，三极管T1的发射极通过电阻R1接电源VDD，三极管T1的集电极接三极管T2的集电极，三极管T2的发射极通过电阻R2接三极管T1的发射极，三极管T1和三极管T2的基极接控制电压ui，三极管T1的集电极通过电子开关K1接电容C1的一端，电容C1的另一端接地，电子开关K1的控制极接受时钟脉冲ut，比较器A1的反相输入端接电容C1的一端，比较器A1的同相输入端通过电阻R3接电源VDD，比较器A1的同相输入端通过电阻R4接地，在比较器A1的同相输入端与输出之间接有电阻R5，比较器A1的输出端通过电阻R6接三极管T3的基极，三极管T3的发射极接三极管T1的发射极，三极管T3的集电极接地，比较器A1的输出端输出方波信号uo，方波信号uo的振荡周期为时钟脉冲ut周期的整数倍。

本发明的特点是，改变控制电压ui可使方波信号uo的占空比发生变化，占空比的变化范围在0-100%之间，而方波信号uo的振荡周期不受控制电压ui的影响；方波信号uo的振荡周期为时钟脉冲ut周期的整数倍，方波信号uo能用来控制双向可控硅的过零触发。

附图说明

图1为本发明的电路原理图。

图2为图1中相关点的波形图。

具体实施方式

现结合附图说明本发明的具体实施方式。

一种与时钟脉冲相关的占空比可控的方波发生器，其包括PNP型的三极管T1、NPN型的三极管T2、电阻R1、电阻R2、电子开关K1、电容C1、比较器A1、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、PNP型的三极管T3。

三极管T1、电阻R1、构成一恒流电路对电容C1充电，当控制电压ui增大时，充电电流减小，反之亦然；

三极管T2、电阻R2构成另一恒流电路对电容C1放电，当控制电压ui增大时，放电流减小，反之亦然。

电阻R1与电阻R2的阻值相等。

电子开关K1的型号为CD4066双向模拟开关，其控制极为高电平时电子开关K1导通，控制极为低电平时电子开关K1断开；时钟脉冲的高电平出现时，恒流电路可对电容C1充放电；时钟脉冲的低电平出现时，恒流电路停止对电容C1充放电。

比较器A1、电阻R3、电阻R4、电阻R5构成一比较电路，当比较器A1的输出为低电平时，电阻R4、电阻R5构成并联；当比较器A1的输出为高电平时，电阻R3、电阻R5构成并联；令电阻R3、电阻R4、电阻R5的阻值相等，当比较器A1的输出为低电平（即比较器A1输出电压接近0）时，比较器A1同相输入端的电压约为1/3的ud（ud为电源电压）；当比较器A1的输出为高电平（即比较器A1输出电压接近ud）时，比较器A1同相输入端的电压约为2/3的ud。

阻R3、电阻R4、电阻R5的阻值相等可使电容C1的变化有一合适范围。

三极管T3控制对电容C1的充放电；

当比较器A1输出高电平时，三极管T3截止，电容C1处于充电阶段，当比较器A1输出低电平时，三极管T3导通，电容C1处于放电阶段；

在电容C1的充电阶段，电容C1上的电压上升至等于或大于2/3的ud时，比较器A1的输出由高电平变为低电平，这时电容C1进入放电阶段，电容C1上的电压下降低于1/3的ud时，比较器A1的输出由低电平变为高电平，由此循环形成振荡，比较器A1输出方波信号。电容C1上的电压uc波形如图2中曲线2所示，方波信号uo的波形如图2中曲线3所示

方波信号的占空比的定义为：

占空比=tg/( tg+td)；其中tg为方波信号高电平时长，td为方波信号低电平时长，tg+td为方波信号的振荡周期。

控制电压ui增大时，充电电流减小、放电电流增大，占空比增大，控制电压ui降低时，充电电流增大、放电电流减小，占空比减小，占空比的变化范围在0-100%之间。

设控制电压ui的变化范围在0-ud之间，当控制电压ui接近ud时，三极管T1截止停止对电容C1充电，而三极管T1一直导通对电容C1放电，比较器A1的输出保持在高电平状态，占空比接近1；当控制电压ui接近0时，三极管T1一直导通对电容C1充电，而三极管T1一直截止停止对电容C1放电，比较器A1的输出保持在低电平状态，占空比接近0。

采用恒流充放电可消除电容C1电压的变化对控制电压的影响，采用恒流充放电可使方波信号的振荡周期保持不变。

在电容C1的充放电回路中接入电子开关K1，电子开关K1的通断受控于时钟脉冲ut，时钟脉冲周期很小，在时钟脉冲周期固定的情况下，方波信号uo的振荡周期为时钟脉冲周期的整数倍，方波信号uo的上升沿与时钟脉冲的上升沿同步；这对一些特殊的自动控制场合特别适合，如时钟脉冲ut在220V交流电的过零处产生，用方波信号uo来控制双向可控硅，可使可双向可控硅过零触发；时钟脉冲ut的波形如图2中的曲线1所示，时钟脉冲ut与方波信号uo之间的关系参见曲线1和曲线3。

在不需时钟脉冲ut参与的控制场合，可在电子开关K1的控制极与电源VDD之间接有双位开关KG，双位开关KG的动触点接电子开关K1的控制极，双位开关KG的一静触点接电源VDD，双位开关KG的另一静触点接钟脉冲ut，拨动双位开关KG可排除时钟脉冲ut的参与。

Claims (3)

1.一种与时钟脉冲相关的占空比可控的方波发生器，其包括三极管T1、三极管T2、三极管T3、比较器A1，其特征是，三极管T1的发射极通过电阻R1接电源VDD，三极管T1的集电极接三极管T2的集电极，三极管T2的发射极通过电阻R2接三极管T1的发射极，三极管T1和三极管T2的基极接控制电压ui，三极管T1的集电极通过电子开关K1接电容C1的一端，电容C1的另一端接地，电子开关K1的控制极接时钟脉冲ut，比较器A1的反相输入端接电容C1的一端，比较器A1的同相输入端通过电阻R3接电源VDD，比较器A1的同相输入端通过电阻R4接地，在比较器A1的同相输入端与输出之间接有电阻R5，比较器A1的输出端通过电阻R6接三极管T3的基极，三极管T3的发射极接三极管T1的发射极，三极管T3的集电极接地，比较器A1的输出端输出方波信号uo，方波信号uo的振荡周期为时钟脉冲ut周期的整数倍。

2.根据权利要求1所述的与时钟脉冲相关的占空比可控的方波发生器，其特征是，电阻R3、电阻R4、电阻R5的阻值相等。

3.根据权利要求1或2所述的与时钟脉冲相关的占空比可控的方波发生器，其特征是，在电子开关K1的控制极与电源VDD之间接有双位开关KG，双位开关KG的动触点接电子开关K1的控制极，双位开关KG的一静触点接电源VDD，双位开关KG的另一静触点接钟脉冲ut。