Mạch tạo điện áp bước

Máy phát điện áp bậc là một mạch điện tử được thiết kế để tạo ra dạng sóng điện áp bậc tuần tự, giống như hình sin, nhưng có dạng điện áp bậc tăng dần theo thứ tự lên trên về phía đỉnh và sau đó giảm dần tuần tự xuống dưới với các bước giống hệt nhau về phía đường 0V để hoàn thành chu kỳ của dạng sóng.

Cách hoạt động của mạch

Hình dưới đây cho thấy một ứng dụng hữu ích của bộ chuyển mạch bốn bên IC 4066. Trong mạch này, 4066 (U1) được cấu hình để thực hiện chuyển mạch tuần tự, nhằm tạo ra dạng sóng bước đồng đều như được chỉ ra trong hình tiếp theo. Như đã chứng minh, dạng sóng của máy phát bao gồm 3 bước lên và 3 xuống thông qua các bước tăng 1V.

Việc kích hoạt các công tắc nội bộ 4066 được điều chỉnh bởi Bộ đếm / bộ chia thập kỷ 4017 (U2) a Bộ giải mã âm sắc 567 được thiết lập giống như một máy phát sóng vuông cung cấp các xung đồng hồ cần thiết cho IC 4017.

4017 được thiết kế để đếm tuần tự từ 0 đến 5 (0-1-2-3-4-5) và đặt lại trên cạnh lên của bước thứ bảy bằng cách ghép chân 5 (đầu ra 6) của U2 với chân 15 (đặt lại) .

Ngay khi đầu ra 6 (chân 5 của U2) trở nên cao, đầu cuối đặt lại của U2 đẩy đầu ra 0 (chân 3) để lật từ thấp lên cao, bắt đầu làm mới mẫu.

Đầu ra chân 3 cao (đầu ra 0) của U2 được cấp cho chân điều khiển của công tắc U1 thứ nhất, bật nó lên và do đó kết nối giao điểm của R4 và R5 với bus đầu ra.

Điều này thiết lập bước một với mức một vôn. Với xung đồng hồ sau từ 567, 4017 tạo ra một đầu ra cao ở chân 2, được áp dụng thông qua D4 đến một điều khiển công tắc khác ở chân 5, bật nó lên.

Điều này liên kết R3, R4 với bus đầu ra. Bước thứ 2 tạo thành đầu ra 2 volt. Đối với xung tiếp theo thu được qua U3, chân 4 của U2 chuyển sang mức cao, kích hoạt công tắc thứ 3 (trong U1) để kích hoạt, công tắc này phản hồi để tạo ra đầu ra 3 volt dành cho bước 3.

Xung thứ 4 đến từ U3 dẫn đến chân 7 trở nên cao, bật công tắc cuối cùng và do đó tạo ra đầu ra 4 volt cho bước 4.

Xung thứ năm cấp mức cao đến chân 10 của U2, xung này sẽ di chuyển bằng D4 đến đầu vào điều khiển của công tắc thứ 3, bật nó lên (lần thứ hai) và cung cấp đầu ra 3 volt cho bước thứ 5.

Đối với các xung đồng hồ tiếp theo, công tắc được gắn vào chân 6 của U1 lại được kích hoạt, tạo ra đầu ra 2 volt cho bước 6. Ngay sau khi hoàn thành bước sáu, bộ đếm sẽ đặt lại và bắt đầu trở lại từ đầu bằng cách chuyển sang bước 1 chuyển sang bước 1.

Mỗi bước dạng sóng có thể được sắp xếp cho bất kỳ điện áp nào ngay từ 0 đến 100% điện áp cung cấp thông qua việc sử dụng các bộ chia điện áp cụ thể cho từng bước. Ngoài ra, đầu ra của máy phát điện có thể được đệm để cung cấp các đầu ra điện áp và dòng điện phù hợp để cung cấp điện áp tăng hoặc nguồn cung cấp dòng điện cho bộ đánh dấu đường cong bán dẫn.

Một mạch tạo điện áp bước đơn giản khác

Thiết kế tiếp theo bên dưới thậm chí còn đơn giản hơn để xây dựng vì nó chỉ sử dụng một vài IC để tạo dạng sóng bước theo yêu cầu.

Tuy nhiên, thiết kế được thực hiện ở chế độ thủ công, trong đó các bước tuần tự của dạng sóng được phát triển bằng cách nhấn vào nút nhấn S1 ở một tốc độ thời gian cụ thể. Mỗi lần nhấn làm cho đầu ra của IC 4017 dịch chuyển từ chân 3 trở lên, về phía chân 11.

Trong quá trình này, các đầu chung của các điện trở xảy ra để phát triển điện áp theo bước tăng dần và giảm dần do tác động của bộ chia điện thế thay đổi được hình thành bởi sự tương tác của lôgic IC 4017 dịch chuyển qua các điện trở R2 --- R10 và mặt đất điện trở R13.

Vì các đầu nối chung của các điện trở được nối với nhau vào chân đế của giai đoạn BJT cực phát chung, điện áp bậc được sao chép tại đầu phát của Bóng bán dẫn 2N2222 với mức dòng cao hơn, có thể được tích hợp với bất kỳ giai đoạn mạch bên ngoài phù hợp nào để thực hiện mong muốn.

Công tắc được điều khiển bằng tay có thể được thay thế bằng một giai đoạn dao động tự động như được chỉ ra trong ví dụ sau, cho thấy việc triển khai bộ tạo điện áp bước trên trong mạch mô phỏng hiệu ứng đèn cảnh sát.

Các ứng dụng

Bạn sẽ tìm thấy một loạt các ứng dụng cho mạch này. Bộ tạo dạng sóng bước có thể được thực hiện để tạo ra nhiều điện áp tăng dần để kiểm tra điểm chuyển mạch bật / tắt của nhiều đơn vị CMOS. Nó có thể được sử dụng hiệu quả để tạo ra sóng sin hiệu quả biến tần và bộ chuyển đổi.