Малопотужний генератор прямокутних імпульсів з режимом сну

Журнал РАДІОЛОЦМАН, липень 2015

Chau Tran, Analog Devices

EDN Europe

У багатьох аудіо, автомобільних і вимірювальних додатках потрібні недорогі, але високостабільні і точні генератори прямокутних імпульсів, здатні віддавати в навантаження достатній струм. Інтерес до дешевих способів реалізації високоякісних додатків є завжди. Зображена на рисунку 1 схема складається з бюджетного здвоєного операційного підсилювача (ОУ) з додатковою функцією відключення і декількох пасивних компонентів.

У схемі на рисунку 1 використана мікросхема ADA4807-2 - здвоєний малопотужний малошумящий rail-to-rail підсилювач зі зворотним зв'язком по напрузі. Перший ОУ (A) виконує основну функцію генератора прямокутних імпульсів, а другий (B) є лише драйвером. Типове значення впадає або випливає струму, який може віддавати цей драйвер, рано ± 40 мА. ОУ A працює як компаратор. Підсилювач охоплений позитивним зворотним зв'язком і повільної негативним зворотним зв'язком, перемикається RC-ланцюжком, завдяки чому схема знаходиться в режимі автоматичної генерації. Коли напруга на конденсаторі порівнюється з кожним з порогів, джерело його заряду перемикається з позитивною шини на негативну і назад.

Система знаходиться в нестійкій рівновазі, поки напруги на входах і виходах компаратора рівні точно нулю. Однак будь-які шуми зміщують вихідна напруга вгору або вниз щодо нуля, і завдяки позитивним зворотним зв'язку напруга на виході компаратора швидко досягає рівня однієї з шин харчування і залишається на ньому до наступного циклу.

Між інвертуючим входом і виходом компаратора включена RC-ланцюжок. Внаслідок цього напруга на інвертується вході компаратора асимптотично прагне до вихідній напрузі компаратора з постійною часу RC.

Постійна часу RC визначає частоту генерації:

Коефіцієнт заповнення імпульсів можна регулювати, змінюючи співвідношення опорів резисторів R1 і R2. У розглянутій схемі ці резистори однакові, тому вихідні імпульси симетричні.

Пікові рівні вихідного сигналу драйвера лише на 40 мВ менше напруги шин харчування, при типових значеннях лінійних випливають і втікають струмів 50 мА і 40 мА, відповідно.

Висновок DISABLE дозволяє включати і вимикати генератор. Така функція переходу в «сплячий» режим дуже корисна для зниження споживаної потужності. Для відключення схеми на час, коли вона не використовується, досить подати на висновок DISABLE напруга менш 1.1 В. Це не більше ніж за 200 нс автоматично знизить струм, споживаний двома ОУ, до мізерно малого рівня. Решта струму, споживаного схемою, доводиться, в основному, на резистивний дільник R1, R2. При перекладі пристрою в сплячий режим струм, споживаний від батареї, з 2 мА зменшується до 80 мкА. При цьому вихід схеми переходить в високоімпедансное стан, а для пробудження і повернення в активний режим достатньо всього 500 нс.

Типовий струм споживання здвоєного ОУ, використаного в схемі на рисунку 1, дорівнює 2 мА при напрузі живлення 3 В. Тобто, в активному режимі розсіює потужність становить 6 мВт. Однак в сплячому режимі типової струм споживання різко знижується до 2 мкА, і потужність розсіювання падає до 6 мкВт. Це відповідає коефіцієнту економії енергії 1000: 1.

Легко і швидко перемикатися між двома режимами дає можливість наявність висновків блокування. Завдяки виключно малому часу включення і виключення, що становить кілька сотень наносекунд, перемикання режимів відбувається практично без затримки.

Схеми такого типу можуть використовуватися в якості времязадающих в безлічі додатків. Зміна співвідношення опорів резисторів R1 і R2 дає можливість управляти коефіцієнтом заповнення вихідних імпульсів. Поєднання малого споживання потужності, rail-to-rail входів і виходів і зручного режиму сну забезпечує тривалу роботу цієї схеми при харчуванні за все від двох батарей типорозміру AA. А висока здатність навантаження ОУ і його швидке включення / вимикання дозволяють в ряді випадків відмовитися від силового транзистора і реалізувати заощаджують енергію робочі схеми з чергуванням режимів.

Матеріали по темі

  1. Datasheet Analog Devices ADA4807-2

© 2008 — 2012 offroad.net.ua . All rights reserved. by nucleart.net 2008