Stufen-Spannungsgeneratorschaltung

Ein gestufter Spannungsgenerator ist eine elektronische Schaltung, die dazu ausgelegt ist, eine sequentiell gestufte Spannungswellenform zu erzeugen, die einem sinusförmigen Erscheinungsbild ähnelt, jedoch ein abgestuftes Spannungsmuster aufweist, das sequentiell nach oben in Richtung der Spitze ansteigt und dann sequentiell nach unten mit identischen Schritten in Richtung der 0-V-Leitung abfällt, um a zu vervollständigen Zyklus der Wellenform.

Wie die Schaltung funktioniert

Die folgende Abbildung zeigt eine nützliche Anwendung des bilateralen Vierfachschalters IC 4066. In dieser Schaltung ist der 4066 (U1) konfiguriert, um ein sequentielles Schalten durchzuführen, um eine gleichmäßige abgestufte Wellenform zu erzeugen, wie in der nächsten Figur gezeigt. Wie gezeigt, besteht die Wellenform des Generators aus 3 Aufwärts- und 3 Abwärtsschritten in Schritten von 1 V.

Die Auslösung für die internen Schalter 4066 wird durch a geregelt 4017 Dekadenzähler / Teiler (U2) a 567 Tondecoder Der Aufbau wie ein Rechteckgenerator liefert die erforderlichen Taktimpulse für den IC 4017.

Der 4017 wird so montiert, dass er nacheinander von 0 bis 5 (0-1-2-3-4-5) zählt und an der ansteigenden Flanke des siebten Schritts zurückgesetzt wird, indem Pin 5 (Ausgang 6) von U2 mit Pin 15 (Reset) gekoppelt wird. .

Sobald der Ausgang 6 (Pin 5 von U2) hoch wird, drückt der Rücksetzanschluss von U2 den Ausgang 0 (Pin 3), um von niedrig nach hoch zu wechseln, und startet das Muster erneut.

Der High-Pin-3-Ausgang (Ausgang 0) von U2 wird an den Steuerpin des 1. U1-Schalters übergeben, dieser einschaltet und folglich den Schnittpunkt von R4 und R5 mit dem Ausgangsbus verbindet.

Dies richtet Schritt eins mit einem Ein-Volt-Pegel ein. Mit dem folgenden Taktimpuls vom 567 erzeugt der 4017 einen hohen Ausgang an Pin 2, der über D4 an eine andere Schaltsteuerung an Pin 5 angelegt und eingeschaltet wird.

Dies verbindet den R3, R4 mit dem Ausgangsbus. Der 2. Schritt besteht aus einem 2-Volt-Ausgang. Für den nachfolgenden Impuls, der über U3 erhalten wird, wird Pin 4 von U2 hoch und ruft den dritten Schalter (in U1) zum Aktivieren hervor, der reagiert, um einen 3-Volt-Ausgang zu erzeugen, der für Schritt 3 vorgesehen ist.

Der 4. Impuls, der von U3 kommt, führt dazu, dass Pin 7 hoch wird, den allerletzten Schalter einschaltet und somit einen 4-Volt-Ausgang für Schritt 4 erzeugt.

Der fünfte Impuls speist ein High an Pin 10 von U2, der sich mittels D4 zum Steuereingang des 3. Schalters bewegt, ihn (zum zweiten Mal) einschaltet und einen 3-Volt-Ausgang für den 5. Schritt bereitstellt.

Für die nachfolgenden Taktimpulse wird der an Pin 6 von U1 angebrachte Schalter erneut aktiviert, wodurch ein 2-Volt-Ausgang für Schritt 6 erzeugt wird. Kurz nachdem Schritt 6 abgeschlossen ist, wird der Zähler zurückgesetzt und beginnt von Anfang an durch Einschalten des ersten Schalter für Schritt 1.

Jeder Wellenformschritt kann für jede Spannung von null bis 100% Versorgungsspannung durch Verwendung spezifischer Spannungsteiler für jeden Schritt angeordnet werden. Zusätzlich könnte der Generatorausgang gepuffert werden, um angemessene Spannungs- und Stromausgänge zu liefern, um eine ansteigende Spannungs- oder Stromversorgung für einen Halbleiterkurven-Tracer bereitzustellen.

Eine weitere einfache abgestufte Spannungsgeneratorschaltung

Das nächste Design unten ist noch einfacher zu erstellen, da nur ein paar ICs für die erforderliche Erstellung gestufter Wellenformen verwendet werden.

Das Design wird jedoch in einem manuellen Modus implementiert, wobei die sequentiellen Schritte der Wellenform durch Antippen des Druckknopfs S1 mit einer bestimmten zeitgesteuerten Rate entwickelt werden. Bei jedem Drücken verschiebt sich der Ausgang des IC 4017 von Pin3 nach oben in Richtung Pin11.

Dabei entwickeln die gemeinsamen Enden der Widerstände aufgrund des Effekts des variierenden Potentialteilers, der durch die Wechselwirkung der sich verschiebenden IC 4017-Logik zwischen den Widerständen R2 - R10 und der Masse gebildet wird, eine sequentiell ansteigende und absteigende gestufte Spannung Widerstand R13.

Da die gemeinsamen verbundenen Enden der Widerstände zusammen der Basis einer BJT-Stufe mit gemeinsamem Emitter zugeführt werden, wird die gestufte Spannung am Emitter des 2N2222 Transistor mit einem höheren Strompegel, der für eine gewünschte Ausführung in jede geeignete externe Schaltungsstufe integriert werden kann.

Der manuell gesteuerte Schalter kann durch eine automatische Oszillatorstufe ersetzt werden, wie im folgenden Beispiel gezeigt, das die Implementierung des oben genannten gestuften Spannungsgenerators in einer Polizeilampeneffektsimulatorschaltung zeigt.

Anwendungen

Sie finden eine Vielzahl von Anwendungen für diese Schaltung. Der Schrittwellenformgenerator könnte implementiert werden, um zahlreiche progressive Spannungen zum Untersuchen des Ein / Aus-Schaltpunkts vieler CMOS-Einheiten zu erzeugen. Es kann effektiv zur Erzeugung einer effizienten Sinuswelle verwendet werden Wechselrichter und Konverter.