用電壓控制占空比的振蕩器
出處:EDN 發(fā)布于:2011-08-01 12:01:04
圖1是經(jīng)典的Colpitts振蕩器電路,它生成一個有固定占空比的時鐘信號。用一個電壓比較器代替其中的CMOS反相器門(圖2),就可以獲得一個更多功能和更有用的時鐘發(fā)生器。不僅可以設定它的振蕩頻率,還可以設定占空比。比較器必須采用反相配置,它會產(chǎn)生180°的相移。這個相移與電容輸入網(wǎng)絡增加的180°相移相加,使電路振蕩。電路將電容濾波網(wǎng)絡輸出端的正弦波與基準電壓作比較,使閾值比較器的輸出端驅(qū)動為高和低。

網(wǎng)絡設定的振蕩頻率如下:

其中,fo是振蕩頻率。適當選擇了電感和電容值時,電路可以在高達10 MHz的頻率下振蕩。
輸出時鐘的占空比取決于基準電壓,通過由R1 和R2構成的分壓器可以很容易設定。不幸的是,基準電壓與占空比之間的數(shù)學關系是非線性的,因為電容輸入濾波網(wǎng)絡輸出端的正弦波不是一個線性函數(shù)。另外,它的幅度也不是恒定的,而是取決于輸出時鐘的占空比。用一個10μH電感和一個10nF電容對電路做測試,可以很容易獲得這個數(shù)學關系。
可以采用帶軌至軌輸入和輸出的任何高速比較器,如Maxim公司的MAX987,從而獲得更高的基準電壓輸入范圍。這種更寬的范圍能夠獲得對占空比的更寬控制,雖然無法達到0%的占空比和100%的占空比。
比較器的傳播延遲TPD會再產(chǎn)生一個數(shù)值為Δφ=2πfOTPD的相移,其中Δφ是相移值。電容輸入網(wǎng)絡對相移作補償,略微降低了振蕩的頻率。為了電路的安全運行,應使基準電壓在0.5V~4.5V之間變化。占空比的變化范圍大約是15%~85%(表1)。如果采用雙電源,則可以獲得一個雙極輸出信號。

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