วงจรกำเนิดแรงดันไฟฟ้าแบบขั้นบันได

เครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าแบบขั้นบันไดเป็นวงจรอิเล็กทรอนิกส์ที่ออกแบบมาเพื่อสร้างรูปคลื่นแรงดันไฟฟ้าแบบขั้นบันไดตามลำดับซึ่งมีลักษณะคล้ายรูปซายน์ แต่มีรูปแบบแรงดันไฟฟ้าแบบขั้นบันไดจากมากไปหาน้อยตามลำดับขึ้นไปสู่จุดสูงสุดแล้วจากมากไปหาน้อยตามลำดับลงโดยมีขั้นตอนที่เหมือนกันไปยังเส้น 0V เพื่อทำ a วงจรของรูปคลื่น

วงจรทำงานอย่างไร

รูปด้านล่างแสดงการใช้งานที่เป็นประโยชน์ของสวิตช์ทวิภาคีรูปสี่เหลี่ยม IC 4066 ในวงจรนี้ 4066 (U1) ได้รับการกำหนดค่าให้ดำเนินการสลับตามลำดับเพื่อสร้างรูปคลื่นที่สม่ำเสมอตามที่ระบุในรูปถัดไป ดังแสดงให้เห็นรูปคลื่นของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าประกอบด้วยขั้นตอน 3 ขึ้นและ 3 ลงโดยเพิ่มทีละ 1V

ทริกเกอร์สำหรับสวิตช์ภายใน 4066 ถูกควบคุมโดย ตัวนับ / ตัวแบ่งทศวรรษ 4017 (U2) ก ตัวถอดรหัสเสียง 567 การติดตั้งเช่นเครื่องกำเนิดคลื่นสี่เหลี่ยมให้พัลส์นาฬิกาที่จำเป็นสำหรับ IC 4017

4017 ถูกกำหนดให้นับจาก 0 ถึง 5 (0-1-2-3-4-5) ตามลำดับและรีเซ็ตบนขอบที่เพิ่มขึ้นของขั้นตอนที่เจ็ดโดยต่อขา 5 (เอาต์พุต 6) ของ U2 ถึงพิน 15 (รีเซ็ต) .

ทันทีที่เอาต์พุต 6 (พิน 5 ของ U2) สูงขึ้นเทอร์มินัลรีเซ็ตของ U2 จะดันเอาต์พุต 0 (พิน 3) เพื่อพลิกจากต่ำไปสูงเริ่มรูปแบบอีกครั้ง

เอาต์พุตพิน 3 สูง (เอาต์พุต 0) ของ U2 มอบให้กับพินควบคุมของสวิตช์ U1 ตัวที่ 1 เปิดสวิตช์และเชื่อมต่อจุดตัดของ R4 และ R5 กับบัสเอาต์พุต

สิ่งนี้ตั้งค่าขั้นตอนที่หนึ่งด้วยระดับหนึ่งโวลต์ ด้วยพัลส์นาฬิกาต่อไปนี้จาก 567 4017 จะสร้างเอาต์พุตสูงที่พิน 2 ซึ่งใช้ผ่าน D4 ไปยังตัวควบคุมสวิตช์อื่นที่พิน 5 โดยเปิดสวิตช์

สิ่งนี้เชื่อมโยง R3, R4 กับเอาต์พุตบัส ขั้นตอนที่ 2 ประกอบด้วยเอาต์พุต 2 โวลต์ สำหรับพัลส์ที่ตามมาที่ได้รับผ่าน U3 พิน 4 ของ U2 จะหมุนสูงโดยกระตุ้นสวิตช์ที่ 3 (ใน U1) เพื่อเปิดใช้งานซึ่งตอบสนองต่อการสร้างเอาต์พุต 3 โวลต์สำหรับขั้นตอนที่ 3

พัลส์ที่ 4 ที่มาจาก U3 ส่งผลให้พิน 7 สูงขึ้นโดยเปิดสวิตช์สุดท้ายและสร้างเอาต์พุต 4 โวลต์สำหรับขั้นตอนที่ 4

พัลส์ที่ห้าป้อนค่าสูงถึงพิน 10 ของ U2 ซึ่งเคลื่อนที่โดยใช้ D4 ไปยังอินพุตควบคุมของสวิตช์ที่ 3 โดยเปิดสวิตช์ (เป็นครั้งที่สอง) และให้เอาต์พุต 3 โวลต์ไปยังขั้นตอนที่ 5

สำหรับพัลส์นาฬิกาที่ตามมาสวิตช์ที่ต่อกับพิน 6 ของ U1 จะถูกเปิดใช้งานอีกครั้งโดยสร้างเอาต์พุต 2 โวลต์สำหรับขั้นตอนที่ 6 ไม่นานหลังจากขั้นตอนที่หกเสร็จสิ้นตัวนับจะรีเซ็ตและเริ่มกลับจากจุดเริ่มต้นโดยการเปิดสวิตช์ที่ 1 เปลี่ยนสำหรับขั้นตอนที่ 1

แต่ละขั้นตอนรูปคลื่นสามารถจัดเรียงสำหรับแรงดันไฟฟ้าใดก็ได้ตั้งแต่ศูนย์ถึง 100% ของแรงดันไฟฟ้าโดยใช้ตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าเฉพาะสำหรับแต่ละขั้นตอน นอกจากนี้เอาท์พุตของเครื่องกำเนิดไฟฟ้ายังสามารถบัฟเฟอร์เพื่อส่งแรงดันไฟฟ้าและกระแสไฟฟ้าที่เพียงพอเพื่อจัดหาแรงดันไฟฟ้าหรือกระแสที่เพิ่มขึ้นสำหรับตัวตรวจวัดเส้นโค้งของเซมิคอนดักเตอร์

อีกวงจรกำเนิดแรงดันไฟฟ้าแบบขั้นบันไดอย่างง่าย

การออกแบบถัดไปด้านล่างนั้นง่ายกว่าในการสร้างเนื่องจากใช้ IC เพียงไม่กี่ตัวสำหรับการสร้างรูปคลื่นขั้นตอนที่ต้องการ

อย่างไรก็ตามการออกแบบจะนำไปใช้ในโหมดแมนนวลซึ่งขั้นตอนตามลำดับของรูปคลื่นได้รับการพัฒนาโดยการแตะปุ่มกด S1 ในอัตราเวลาที่กำหนด การกดแต่ละครั้งจะทำให้เอาต์พุตของ IC 4017 เลื่อนจากพิน 3 ขึ้นไปยังพิน 11

ในกระบวนการนี้จุดสิ้นสุดทั่วไปของตัวต้านทานเกิดขึ้นเพื่อพัฒนาแรงดันไฟฟ้าแบบก้าวขึ้นและลงตามลำดับเนื่องจากผลของตัวแบ่งที่มีศักยภาพที่แตกต่างกันซึ่งเกิดขึ้นจากปฏิสัมพันธ์ของลอจิก IC 4017 ที่เปลี่ยนไปทั่วตัวต้านทาน R2 --- R10 และกราวด์ ตัวต้านทาน R13.

เนื่องจากปลายรวมของตัวต้านทานถูกป้อนเข้าด้วยกันที่ฐานของขั้นตอน BJT ตัวปล่อยทั่วไปแรงดันไฟฟ้าแบบขั้นบันไดจะถูกจำลองแบบที่ตัวปล่อยของ ทรานซิสเตอร์ 2N2222 ด้วยระดับกระแสที่สูงขึ้นซึ่งสามารถรวมเข้ากับสเตจวงจรภายนอกที่เหมาะสมเพื่อการดำเนินการที่ต้องการ

สวิตช์ควบคุมด้วยตนเองสามารถถูกแทนที่ด้วยสเตจออสซิลเลเตอร์อัตโนมัติตามที่ระบุในตัวอย่างต่อไปนี้ซึ่งแสดงการใช้งานเครื่องกำเนิดแรงดันไฟฟ้าขั้นสูงข้างต้นในวงจรจำลองเอฟเฟกต์หลอดไฟของตำรวจ

การใช้งาน

คุณจะพบกับการใช้งานที่หลากหลายสำหรับวงจรนี้ เครื่องกำเนิดรูปคลื่นแบบสเต็ปสามารถนำไปใช้เพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าที่ก้าวหน้าจำนวนมากสำหรับการตรวจสอบจุดสวิตชิ่งเปิด / ปิดของหน่วย CMOS จำนวนมาก สามารถใช้ในการสร้างคลื่นไซน์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ อินเวอร์เตอร์ และตัวแปลง