Un modulador PWM simple. Esquema, descripción

Un modulador PWM simple. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.

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Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / diseñador radioaficionado

Es lamentable ver como el mercado interno se llena principalmente de equipos del exterior, lo que pisotea a nuestro fabricante nativo de equipos electrónicos. Sin embargo, no tengo ninguna duda de que hay muchos talentos en nuestro país que no cederán ante las luminarias extranjeras, pero no hay condiciones para que estos talentos se muestren. Por ello, tengo el agrado de presentar uno de mis desarrollos a nuestros radioaficionados.

Modulador PWM simple

Comencemos con un poco de teoría. Considere el circuito (Fig. 1) de un generador de pulso basado en un chip lógico K176LA7 MOS y dos diodos. El generador está hecho con un disparador RS doble.

Modulador PWM simple
La figura. 1

El generador funciona así:

Cuando se enciende la alimentación, C1 y C2, las capacitancias parásitas de entrada de cada elemento, se descargan. En consecuencia, en las entradas 1 y 5, el estado de cero lógico, y en las salidas 3 y 6, una unidad lógica. El segundo disparador se establece aleatoriamente en algún estado estable. Supongamos que la salida 10 es un uno lógico, la salida 13 es un cero lógico. Al mismo tiempo, VD1 se cierra, VD2 se abre y carga C2 con bastante rapidez. En la entrada 5, se establece una unidad lógica, y en la salida 6 - 0 lógico, que cambia el segundo disparador a otro estado (salida 10 - 0 lógico, salida 13 - 1 lógico), respectivamente abriendo VD1 y cerrando VD2. C1 se carga a través de VD1 y aparece un 1 lógico en la entrada 1.

En este estado, el disparador doble permanecerá hasta que aparezca el nivel 1 lógico en la entrada 0. Este tiempo está determinado por la capacitancia de entrada C2, la corriente de fuga de entrada y la diferencia entre el voltaje 1 lógico (Upit aproximadamente) y el voltaje umbral de el microcircuito (aproximadamente Upit / 2 ).

t=C2*(Upit-Uthr)/Iut Después de que C2 se descarga al voltaje de umbral, el segundo gatillo cambia nuevamente, C2 se carga y C1 se descarga. Al alcanzar el voltaje de umbral en él, el segundo disparador cambia y el proceso se repite en el futuro.

Como se puede ver en la fórmula anterior, con una corriente de fuga y un voltaje de umbral prácticamente sin cambios, el tiempo de descarga de la capacitancia parásita depende de su valor. Una muestra modelo de dicho generador mostró un cambio en la frecuencia y el ciclo de trabajo de los pulsos cuando se acercó una mano al generador. Para reducir el efecto de la corriente inversa de los diodos, se eligen con la menor corriente de fuga posible (tipo KD102).

Modulador basado en un oscilador de dos disparadores

La duración del pulso en dicho generador se puede modular cambiando la capacitancia conectada en paralelo a la entrada o controlando la corriente de descarga de las capacitancias de entrada. Considere una variante con control de la corriente de descarga de las capacitancias de entrada. En las entradas 1 y 6, encendemos dos fuentes de corriente controladas por una señal modulada (Fig. 2).

Modulador basado en un oscilador de dos disparadores
La figura. 2

Además, cuando cambia la señal de entrada, la corriente de una fuente aumenta en ?I y la corriente de la otra disminuye en ?I.

En consecuencia, un período será:

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

de donde puede verse que cuanto mayor sea la corriente de descarga de las capacidades de entrada, menor será el período y, en consecuencia, mayor será la frecuencia del modulador. La señal original se restablece mediante un circuito integrador, a cuya salida, con una amplitud constante de los pulsos de salida (Uam), la tensión será:

Uout=Uam*t1/(t1+t2)

es fácil deducir que para las mismas capacidades de entrada, voltajes de umbral y ?I=0, Uout=Uam/2.

Y el cambio en el voltaje de salida y el coeficiente de transferencia:

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

K= Um/2I

Así, reduciendo la corriente de descarga de las capacidades de entrada y aumentando la amplitud de los pulsos de salida del modulador, es posible obtener, además de la modulación, una amplificación de la señal de entrada. Y una nota más: ya que cuando cambia la señal de entrada, cambia tanto la duración del pulso como la duración de su ausencia, cambia la frecuencia de modulación, y a medida que aumenta la señal de entrada, disminuye. Esto también determina un rango dinámico bastante grande del modulador.

El esquema práctico del modulador se muestra en la Fig. 3. Los detalles del modulador se eligieron por razones de accesibilidad y fácil repetibilidad del circuito.

La etapa diferencial de entrada se realiza en transistores bipolares KT315 con cualquier letra, preferiblemente con ganancias de corriente similares. Se eligió KD102 con una corriente inversa baja como diodos.

Modulador basado en un oscilador de dos disparadores
La figura. 3

Para aumentar la estabilidad del modulador, se introdujo retroalimentación negativa en el circuito desde la salida 4 a través de un filtro de baja frecuencia, una resistencia de 12 k, un capacitor de 1.0 μF y una resistencia de 24 k con una frecuencia de corte de aproximadamente 16 Hz.

El modulador se sintoniza seleccionando una resistencia de 110 k para la frecuencia de modulación requerida.

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

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