基于双向触发二极管的脉冲序列发生器的设计

2009-03-16 19:27:55来源: 金永镐 李丽丽

  随着社会经济的高速发展,密集的工农业生产环境的安全问题越来越受到人们重视,所以在很多情况下,需要安装警示灯或标志灯,以提醒人们注意。

  爆闪式信号灯与普通信号灯相比,因其体积小,且能在短时间内发出强光,信号传递效果好,因此具有更明显的警示作用,可广泛应用于特种车辆(工程车、警车、消防车等)、道路交通、航空指示等场合,最大限度地避免了各种事故的发生。爆闪式信号灯工作时的闪亮间隔为0.5~1 s,由于人眼对闪亮间隔时间的微小变化不太敏感,所以厂家允许有10%~20%的误差,而人对闪亮次数的改变却很敏感,因此要求频闪次数与设定次数必须一致。这种信号灯要求能控制不同的闪亮次数和停闪时间,因此具有多种工作模式,其控制模式由脉冲序列发生器来实现。要求电路简单、运行可靠。

  现有的产品利用两个定时电容和两个振荡器构成,工作时把两个振荡器输出的信号通过逻辑处理后获得多种脉冲序列,因此要求两个定时电容具有很高的精度和温度特性。

  由于爆闪式信号灯工作时的闪亮间隔为0.5~l s,因此采用的是较大容量的钽电容或电解电容。由于电容容量的大小对温度比较敏感,而爆闪式信号灯工作时内部温度变化范围可达一30~100℃。为了稳定工作,就必须保证两个电容精度高、温度特性一致,否则产生的脉冲序列的次数与设定值不同,而实际批量生产中无法做到两个电容特性的完全一致,从而给批量生产带来很多问题。

  利用单电容定时,采用结构特殊的电压逐次比较的方法产生脉冲序列,可克服上述缺点。

  文中提出的脉冲序列发生器由于采用双向触发二极管,因此电路简单、无需低压工作电源、抗干扰能力强、工作模式多、微功耗,特别适合于爆闪式信号灯。

  1 电压逐次比较法的脉冲序列发生器工作原理

  脉冲序列发生器工作原理波形,如图l所示。利用单电容产生锯齿波,然后在锯齿波的不同电压处用比较方法产生脉冲,因此只要比较电压稳定,输出脉冲个数不变。图l中可以看出电容变大或变小时,只改变脉冲间隔,而脉冲次数不变。

脉冲序列发生器工作原理波形 

  2 单电容定时的脉冲序列发生器

  脉冲序列发生器框图,如图2所示,主要由定时电容、保持电容、2个双向触发二极管、恒流源等部分组成。具体电路,如图4所示。

脉冲序列发生器框图 

  2.1 双向触发二极管工作特性

  双向触发二极管的工作特性曲线,如图3所示。在VB0处被触发后,内阻迅速减少,如果维持电流<10 mA则自动断开。双向触发二极管DB3的VB0为33 V,回差电压△V为7 V。利用此特性可组成比较点自动改变的脉冲发生器

双向触发二极管的工作特性曲线 

  2.2 锯齿波发生器工作原理

  图4为整体电路图,Q2、R5、C3组成恒流充电型锯齿波发生器,因此C3为定时电容,要求精度较高,C2、C4、C5为辅助电容无高精度要求,C2只要求漏电小,可采用小容量独石电容。恒流源对C4充电的电流取决于式(1)

 

整体电路图 

  R2、R3、R4和R8组成分压网络,通过S1、S2改变分压比,设置不同的控制锯齿波电压的最大值,从而在2~4的范围内改变脉冲个数。C4、Q4、R10、Q5组成锯齿波电压的最大值控制器,如果D点的电压达到33 V则Q5触发导通,可控硅Q4导通,C3、C5的电压迅速泄放,重新形成锯齿波。

  2.3 比较点自动改变的脉冲发生器工作原理

  C2、D1、Q3、R7、组成比较点自动改变的脉冲发生器。开始时C2的电压为0 V,因此当A点的锯齿波电压达到33 V时(比较点1)Q3触发导通,控制频闪管的可控硅Q1导通实现一次频闪。此时由于C3和C5远远大于C2(实验表明取10倍以上即可),因此C2迅速被充上Q3的回差电压7 V后Q3截止。A点的锯齿波电压继续上升,电压达到33+7=40 V时(比较点2),Q3触发导通C2迅速再充上7 V,此时C2的电压为7+7=14 V,依此类推。因此比较点1、2、3、4的电压分别是33V、40 V、47 V、54 V。A点的锯齿波电压达到设定的次数控制电压时,Q4导通C3通过D2,C2通过D1迅速放电,重新开始下一个周期。

  改变稳压管D2的稳压值可改变锯齿波的起始点,从而改变第一个脉冲到来的时间T1。

关键字:脉冲序列发生器  电压逐次比较法  双向触发二极管

编辑:金海 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2009/0316/article_1441.html
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