如何用比较器实现VF转换( 二 )
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观察充放电波形可以发现 , 在充电时的电容电压快接近电源电压时 , 曲线很平缓;在放电时的电容电压快接近0V时 , 曲线也很平缓 。如果把它们结合在一起就是这样子的充放电波形 。
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很明显 , 电容的充放电波形 , 并不是一个三角波 。而我们所需要的三角波应该是类似于下面这样的波形 。
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那么 , 应该怎么让电容上的充放电波形 , 更加接近三角波呢?其实要这么来做 , 在充电时 , 舍弃上面那段平缓的充电区域;同样的 , 在放电时 , 舍弃下面那段平缓的放电区域 。
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【如何用比较器实现VF转换】也就是说 , 我们不让电容充满电 , 比如充到2.8V就停止充;也不让电容放完电 , 比如放到1.2V就停止放 , 那么取中间的近似线性的部分 , 就接近一个三角波了 。如下图所示:
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三角波高低阈值的确定:
其实 , 2.8V就是对应了V1高阈值电压;1.2V对应了V2低阈值电压 。通过比较器不断输出高低电平 , 实现电容不断的充放电 , 从而形成三角波 。这样的三角波 , 我们就认为它是近似线性的了 。对于不同的电源电压 , 一般可以这么来取:高阈值取1倍的RC时间常数 , 也就是63%的电源电压 , 5V*0.63=3.15V;低阈值取1倍的RC时间常数 , 也就是63%放电初始电压 , 3.15V*(1-0.63)=1.16V 。越远离两端的电压 , 三角波越接近线性 。这里我们取的1.2V~2.8V也是合理的 。
R1R2阻值计算:
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接下来考虑如何实现比较器输出的高低电平 , 分别对应的V1、V2高低阈值 。由于V1~V2的变化范围是1.2V~2.8V , 同时考虑R3R4取值尽量大于R1R25倍以上 , 这样可以忽略R3R4分压 , 所以我们可以取最高电压 , 让R1R2的分压值在2.8V 。我们可以让R1R2上流过的电流在1mA 。是因为这样的电流既不太小 , 能抗干扰 , 同时电流也不太大 , 功耗低 。这里我们让R1=2.2K , R2=2.8K 。
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R5阻值计算:
接下来再考虑当比较器输出低电平时的低阈值等效电路 。
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当比较器输出低电平时 , B点就相当于接地 。而此时电阻分压得到的就是V2低阈值电压1.2V 。由于:
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上式中 , V2=1.2V , R1=2.2K , R2=2.8K , 得出R5:
R5可以选择910Ω的标称阻值 。
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R3R4阻值选取:
在计算出来V2低阈值所对应的阻值时 , 接下来就是计算V1高阈值了 。当比较器输出高电平时 , 它的等效电路如下图所示:
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