三角波發生器及包含它的脈寬調製信號發生電路的製作方法
2023-08-11 05:59:41
專利名稱：三角波發生器及包含它的脈寬調製信號發生電路的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種脈寬調製信號發生電路，特別涉及一種頻率和脈寬可調的脈寬調製信號發生電路，並且涉及一種用於脈寬調製信號發生電路的三角波發生器。
背景技術：
脈寬調製(Pulse Width Modulation，簡稱PWM)廣泛應用在從測量、通信、功率控制與變換等許多領域中。例如主機板上的電壓調節器、風扇速度控制以及液晶顯示器的亮度控制，都用到了PWM信號發生電路。PWM信號發生電路的輸出信號的頻率、脈寬都可以調整。
圖1為傳統的PWM信號發生電路。所述發生電路包括比較器A1、A2、A3。比較器A1輸出的矩形波加在比較器A2的反相輸入端，而比較器A2輸出的三角波又接到比較器A1的同相輸入端，控制比較器A1輸出端的狀態發生跳變，從而在比較器A2的輸出端得到周期性的三角波。所述周期性的三角波與另一參考電壓作為比較器A3的輸入，在比較器A3的輸出端得到頻率和脈寬可調的PWM信號。
從電路元器件成本考量，在不減少電路功效的前提下，電路設計趨向於使用數量更少、價格更低廉的電子元器件。因此，所述PWM信號發生電路有簡化設計的必要。
發明內容鑑於以上技術內容，有必要提供一種成本低廉的脈寬調製信號發生電路，以及提供一種用於所述脈寬調製信號發生電路的三角波發生器。
一種三角波發生器，包括一輸入電壓，一比較器，一第一電阻與一第二電阻串聯於所述輸入電壓與地之間，所述第一電阻與一第二電阻之間的節點連接至所述比較器的同相輸入端；一第三電阻、一第四電阻及一電容串聯於所述輸入電壓與地之間，所述第四電阻與所述電容之間的節點連接至所述比較器的反相輸入端，所述第三電阻與第四電阻之間的節點連接至所述比較器的輸出端；一二極體，其陽極與所述第一比較器的同相輸入端相連，其陰極與所述比較器的輸出端相連，所述比較器的輸出端輸出三角波信號。
一種脈寬調製信號發生電路，包括一第二比較器以及上述三角波發生器，上述三角波發生器的第一比較器的反相輸入端與所述第二比較器的反相輸入端相連，所述第二比較器的同相輸入端接入一參考電壓，所述第二比較器的輸出端通過一第五電阻與所述輸入電壓相連，由所述第二比較器的輸出端輸出脈寬調製信號。
相對於傳統技術，所述三角波發生器及包含它的脈寬調製信號發生電路使用了較少的電子元器件，節約了所述電路的成本，並且能實現傳統技術同樣的功效。
圖1為傳統的脈寬調製信號發生電路。
圖2為本發明較佳實施方式的三角波發生器及包含它的脈寬調製信號發生電路。
具體實施方式圖2為本發明較佳實施方式的三角波發生器及包含它的脈寬調製信號發生電路。所述三角波發生器包括一輸入電壓Vin1，一第一電阻R1與一第二電阻R2串聯於所述輸入電壓Vin1與地之間，一第三電阻R3、一第四電阻R4與一電容C1串聯於所述輸入電壓Vin1與地之間，一第一比較器A5，所述第一比較器A5的同相輸入端連接至所述第一電阻R1與第二電阻R2之間的節點，所述第一比較器A5的反相輸入端連接至所述第四電阻R4與電容C1之間的節點，所述第一比較器A5的輸出端連接至所述第三電阻R3與第四電阻R4之間的節點，一二極體D1，其陽極與所述第一比較器A5的同相輸入端相連，其陰極與所述第一比較器A5的輸出端相連。輸入電壓Vin1一般選5V輸入，也可以根據具體的應用選擇其他的輸入電壓，如12V等。
下面說明所述三角波發生器產生三角波的原理。
所述輸入電壓Vin1經過所述第一電阻R1、第二電阻R2的分壓後提供給所述第一比較器A5的同相輸入端一參考電壓V1。在上電開始時，所述電容C1的電壓為零，所述第一比較器A5的輸出電壓V2的值接近輸入電壓Vin1的值，呈高電平。由於參考電壓V1的值小於輸出電壓V2的值，故所述二極體D1處於截止狀態，此時輸入電壓Vin1通過第三電阻R3、第四電阻R4對電容C1充電，電容C1上的電壓，即第一比較器A5的反相輸入端電壓V3隨時間遞增，當V3大於V1時，所述第一比較器A5的輸出電壓V2發生跳變，呈低電平，此時參考電壓V1的值大於輸出電壓V2的值，故所述二極體D1從截止轉為導通，從而使參考電壓V1維持在所述二極體D1的導通壓降上，與此同時，所述電容C1開始通過第四電阻R4和第一比較器A5放電，所述第一比較器A5的反相輸入端電壓V3隨時間遞減，當V3小於V1時，第一比較器A5的輸出電壓V2又發生跳變，呈高電平，此時輸入電壓Vin1又開始對所述電容C1充電。如此循環，就在所述第一比較器A5的反相輸入端得到三角波信號。
所述脈寬調製信號發生電路包括所述三角波發生器及一第二比較器A6。所述第二比較器A6為所述三角波發生器的下級電路。所述第一比較器A5的反相輸入端與所述第二比較器A6的反相輸入端相連，即將所述第一比較器A5的反相輸入端輸出的信號作為第二比較器A6的反相輸入端的輸入電壓V4。所述第二比較器A6的輸出端通過一第五電阻R5與所述輸入電壓Vin1相連。所述第二比較器A6的同相輸入端輸入一參考電壓Vin2，與所述第二比較器A6的反相輸入端的輸入電壓V4比較後在所述第二比較器A6的輸出端輸出一定脈寬、一定頻率的PWM信號。
所述電容C1的充、放電時間由第三電阻R3、第四電阻R4及電容C1共同決定，因此所述三角波發生器可以通過選擇不同的第三電阻R3、第四電阻R4及電容C1來得到不同頻率的三角波信號，從而在所述脈寬調製信號發生電路中得到不同頻率的PWM信號。所述三角波發生器可以通過選擇不同的第一電阻R1、第二電阻R2及輸入電壓Vin1來得到不同幅度的三角波信號，從而在所述脈寬調製信號發生電路中得到不同脈寬的PWM信號。也可以在所述第二比較器A6的反相輸入端輸入信號的幅值和頻率不變的情況下，改變所述第二比較器A6的同相輸入端輸入的參考電壓Vin2的大小，在所述脈寬調製信號發生電路中得到不同脈寬的PWM信號。
權利要求
1.一種三角波發生器，包括一輸入電壓、一比較器，其特徵在於所述三角波發生器還包括，一第一電阻與一第二電阻，其串聯於所述輸入電壓與地之間，所述第一電阻與一第二電阻之間的節點連接至所述比較器的同相輸入端；一第三電阻、一第四電阻及一電容，其串聯於所述輸入電壓與地之間，所述第四電阻與所述電容之間的節點連接至所述比較器的反相輸入端，所述第三電阻與第四電阻之間的節點連接至所述比較器的輸出端；一二極體，其陽極與所述第一比較器的同相輸入端相連，其陰極與所述比較器的輸出端相連，所述比較器的輸出端輸出三角波信號。
2.如權利要求1所述的三角波發生器，其特徵在於所述所述輸入電壓為5V。
3.如權利要求1所述的三角波發生器，其特徵在於所述三角波發生器通過選擇不同的第三電阻、第四電阻及電容來得到不同頻率的三角波信號。
4.如權利要求1所述的三角波發生器，其特徵在於所述三角波發生器通過選擇不同的第一電阻、第二電阻及輸入電壓得到不同幅度的三角波信號。
5.一種脈寬調製信號發生電路，包括一輸入電壓、一第一比較器、一第二比較器，其特徵在於所述脈寬調製信號發生電路還包括，一第一電阻與一第二電阻，其串聯於所述輸入電壓與地之間，所述第一電阻與一第二電阻之間的節點連接至所述第一比較器的同相輸入端；一第三電阻、一第四電阻及一電容，其串聯於所述輸入電壓與地之間，所述第四電阻與所述電容之間的節點連接至所述第一比較器的反相輸入端，所述第三電阻與第四電阻之間的節點連接至所述第一比較器的輸出端；一二極體，其陽極與所述第一比較器的同相輸入端相連，其陰極與所述第一比較器的輸出端相連；所述第一比較器的反相輸入端與所述第二比較器的反相輸入端相連，所述第二比較器的同相輸入端接入一參考電壓，所述第二比較器的輸出端通過一第五電阻與所述輸入電壓相連，由所述第二比較器的輸出端輸出脈寬調製信號。
6.如權利要求5所述的脈寬調製信號發生電路，其特徵在於所述輸入電壓為5V。
7.如權利要求5所述的脈寬調製信號發生電路，其特徵在於所述輸入電壓為12V。
8.如權利要求5所述的脈寬調製信號發生電路，其特徵在於所述脈寬調製信號發生電路通過選擇不同的第三電阻、第四電阻及電容得到不同頻率的脈寬調製信號。
9.如權利要求5所述的脈寬調製信號發生電路，其特徵在於所述脈寬調製信號發生電路通過選擇不同的第一電阻、第二電阻及輸入電壓得到不同脈寬的脈寬調製信號。
10.如權利要求5所述的脈寬調製信號發生電路，其特徵在於所述脈寬調製信號發生電路通過選擇所述第二比較器的同相輸入端輸入的參考電壓得到不同脈寬的脈寬調製信號。
全文摘要
一種三角波發生器，包括一輸入電壓，一比較器，一第一電阻與一第二電阻串聯於所述輸入電壓與地之間，所述第一電阻與一第二電阻之間的節點連接至所述比較器的同相輸入端；一第三電阻、一第四電阻及一電容串聯於所述輸入電壓與地之間，所述第四電阻與所述電容之間的節點連接至所述比較器的反相輸入端，所述第三電阻與第四電阻之間的節點連接至所述比較器的輸出端；一二極體，其陽極與所述第一比較器的同相輸入端相連，其陰極與所述比較器的輸出端相連。所述比較器的反相輸入端提供三角波信號至下級電路，在下極電路的輸出端產生脈寬調製信號。
文檔編號H03K4/06GK1848683SQ20051003424
公開日2006年10月18日 申請日期2005年4月15日 優先權日2005年4月15日
發明者何鳳龍, 遊永興 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司