正沿觸發(fā)的拋物線時(shí)基發(fā)生器

非線性系統(tǒng)經(jīng)常需要變?yōu)榫€性的才能有用，圖1中的電路提供了一個(gè)用于PWM(脈沖寬度調(diào)制)的非線性鋸齒脈沖，可以用于補(bǔ)償傳感器、控制器或系統(tǒng)中的非線性特性。電路在一個(gè)外部觸發(fā)脈沖后，會(huì)輸出一個(gè)線性的鋸齒脈沖、一個(gè)二次拋物線脈沖，以及一個(gè)立方拋物線脈沖，它們均有相同并恒定的脈寬。所有脈沖都有相等的峰值幅度。

　　電路采用了三個(gè)同步開關(guān)積分器的級(jí)聯(lián)方式。IC3的S2D2開關(guān)用于切換鏈中第一只積分器IC2D的輸入，到基準(zhǔn)電壓源VREF。需要用IC2D和IC2C兩只積分器來生成一個(gè)二次拋物線脈沖。第三只積分器使用IC2B，用于同步生成一個(gè)立方拋物線脈沖。每只積分器都有一個(gè)串行輸入開關(guān)和一個(gè)復(fù)位開關(guān)，并聯(lián)了一只適當(dāng)?shù)姆e分電容。

　　IC4中的S1AD1開關(guān)是積分器IC2D的復(fù)位開關(guān)。互補(bǔ)S1BD1開關(guān)作為積分器IC2C的一個(gè)串聯(lián)輸入開關(guān)。同樣，S2AD2開關(guān)是積分器IC2C的復(fù)位開關(guān)。S2BD2開關(guān)是積分器IC2C的串聯(lián)輸入開關(guān)。在所有控制輸入端，所有開關(guān)的位置都為邏輯高：IC3的IN1到IN4，以及IC4的IN1和IN2 。

　　積分器IC2D和IC2C也分別在IC3、S1D1和S3D3中有輸入接地開關(guān)。接地開關(guān)確保了串聯(lián)開關(guān)的泄漏電流比沒有接地開關(guān)的設(shè)計(jì)約小50%。

　　積分邏輯信號(hào)控制著所有串聯(lián)開關(guān)。當(dāng)信號(hào)為高時(shí)，它接通所有復(fù)位與接地開關(guān)。因此，積分器IC2B、IC2C和IC2D都對(duì)其相應(yīng)的模擬輸入信號(hào)做積分，或復(fù)位成0V輸出。積分器IC2D的輸入切換為精密電壓基準(zhǔn)IC2A的輸出。于是，信號(hào)VOUTL變?yōu)橐粋€(gè)負(fù)的鋸齒脈沖。該脈沖在其周期T1內(nèi)變化，如下：

　　反相器IC2A轉(zhuǎn)換這個(gè)脈沖。IC2A有-1的電壓增益，因?yàn)檎}沖更常用。積分器IC2B對(duì)鋸齒脈沖VOUTL做積分;因此IC2B輸出一個(gè)二次拋物線脈沖：

　　下式描述了一個(gè)積分器IC2B同時(shí)積分的脈沖，產(chǎn)生一個(gè)立方拋物線脈沖：

　　VOUTLPEAK、VOUTQPEAK和VOUTCPEAK是其相應(yīng)積分器輸出的負(fù)電壓或正電壓峰值。T1是積分脈沖的寬度。理論上，要實(shí)現(xiàn)VREF=VOUTLPEAK=VOUTQPEAK= VOUTCPEAK，就必須錯(cuò)開相應(yīng)積分器的積分時(shí)間常數(shù)，如分別為1到1/2到1/3。不過這種情況下，VREF=3V，而VOUTLPEAK=VOUTQPEAK= VOUTCPEAK=5V。

　　3/5的交錯(cuò)率中必須乘以1。對(duì)于積分器IC2C的時(shí)間常數(shù)，得到的交錯(cuò)率為6/5到1到2/3。對(duì)于等值的積分電阻RIL=RIQ=RIC，這種交錯(cuò)也適用于相應(yīng)積分電容的值。電路使用了一只高質(zhì)量的SMD(表面安裝器件)瓷片電容CIQ，容值為2.3692nF。為獲得所需的精密交錯(cuò)，CIL采用2.4016nF、343pF和79pF三只電容并聯(lián)。CIC則是由1067pF和499pF并聯(lián)而成。

　　觸發(fā)輸入的上升沿拉低積分信號(hào)，從而關(guān)閉復(fù)位與接地開關(guān)，而打開串聯(lián)開關(guān)。積分持續(xù)到VOUTQPEAK=5V，使IC5的輸出為低，從而將積分設(shè)為高。于是，串聯(lián)開關(guān)關(guān)閉，復(fù)位與接地開關(guān)打開。電路保持這種穩(wěn)定狀態(tài)，直到觸發(fā)輸入端出現(xiàn)下一個(gè)上升沿。本設(shè)計(jì)用Analog Devices公司的ADG1213和ADG1236開關(guān)能很好地工作，因?yàn)樗鼈兊碾姾勺⑷霝?pC或更低。圖2給出了電路的高精度，顯示出線性與二次拋物線脈沖的形狀。