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模拟脉冲计数器电路
接线图
2024年01月26日 10:50 188
admin
虽然这是一个功能齐全的电路，但它包含几个有趣的部分：在细节上，它可能没有什么特别的原创之处，但从整体上看，它是对所提出问题的富有想象力的解决方案，
它是为焊接机中的应用而设计的：有许多机械零件是圆柱形的，表面磨损严重。例如矿石破碎机，以及在土方移动中广泛使用的履带式铺设车辆的惰轮和滚轮。这些磨损很快，因此用硬金属重新表面处理部件具有合理的经济意义。这通常通过使用硬面合金的焊接工艺来完成。
当物品以稳定的速度旋转时，焊头左右摆动，以锯齿形或方波模式放置焊缝。在一个完整的转弯结束时，焊头向侧面移动的距离或多或少等于摆动宽度，允许有一些重叠。在最后一圈，头部不得向侧面移动，但焊缝必须稍微“超程”以与新表面重叠。有些机器设计用于处理直径范围很广的部件。这些机器使用步进电机进行旋转，因为它们的速度范围很广。
该电路是用于此类步进旋转器的模拟超限计数器！作为这样的应用程序，这是一个不常见的要求！但电路可能是普遍感兴趣的。
该电路包含元素：
楼梯生成器
模拟“计数器”
具有受控迟滞的比较器
杯斗式增压泵
该电路实际上是两个主要模块，每个模块都可能在其他方面有用。左边的第一个块，直到并包括 Tr5，是一个杯桶式电荷泵。如果您不知道这个术语，它指的是一个小电容器（杯子 - C1）将其电荷倾倒到一个更大的电容器（桶）中。在特定级别，桶溢出并触发其他事情。如果你愿意的话，它是一种模拟分频器！
桶是连接到 BF244 (J-FET) 栅极的 100n 电容器。输入应该是输入计数输入的具有可重复幅度的脉冲序列（方波或类似的）。
要启动电路，启动输入必须足够高以打开关闭 Tr2 的 Tr1。Tr5 的收集器现在可以自由向上浮动。
每次计数输入上升时，C1 通过二极管向预置的抽头放电。当计数变低时，C1 通过 Tr3 的发射极充电。但 Tr3 的发射极电流必须从集电极流入，因此 Tr4 栅极上的电压略有下降。因此 Tr4 停止导通，电流流过 3M3 电容器并打开 Tr5，导致 Tr5 的集电极上升到足以恢复栅极电压。杯子里的电荷已经流入桶中，改变了它的电压。
现在，如果杯子是 100pf，输入电压摆幅（进入“计数”）是 10v，那么 Tr5 集电极上的变化将为 10mV。您可以调整值以适应。换句话说，水桶和水杯的比例是 1000:1，那么我们需要 1000 个 10v 输入脉冲来使输出摆动 10 伏
您可以选择适合自己的杯子和桶尺寸。请记住，桶必须是低泄漏的 - 这就是为什么我使用 JFET 作为输入，但该电路也可以使用 NPN 晶体管作为输入。对于 JFET，“夹断”电压（电路工作时的电压）是可变的，因此我们提供一个预设值来调整电路的工作点。使用 NPN 晶体管作为输入，您可以移除预设和附加件并将 Tr3 的基极连接到 +ve 线。晶体管会稍微泄漏桶中的电荷。
比较器
现在我们来到电路的后半部分，它是一个 3 晶体管电压比较器。但我希望我检测到的电平是完全可变的，基本上是从 0v 到全电源电压。您通常通过从输出到非反相输入的反馈电阻器（即通过 100K 到 Tr6 的基极）对比较器应用迟滞。但存在一个问题，因为当 Adjust 输入为低电平时，反馈的电流比 Adj 输入为高电平时大得多 - 因此迟滞随调整电压而变化。
这是狡猾的设计点：Tr6/Tr7 的尾部是电流源 Tr8、Tr9（请参阅电流源和镜像。当输出变高时，这里的尾电流增加了 4K7 的 5 倍。现在增加晶体管电流使它需要额外的基极驱动电流。但是两个基极电阻是不同的，因此额外的基极驱动会导致 Tr7 更难关闭和 Tr7 更难打开，这会产生与工作点无关的滞后现象。
它是为焊接机中的应用而设计的：有许多机械零件是圆柱形的，表面磨损严重。例如矿石破碎机，以及在土方移动中广泛使用的履带式铺设车辆的惰轮和滚轮。这些磨损很快，因此用硬金属重新表面处理部件具有合理的经济意义。这通常通过使用硬面合金的焊接工艺来完成。
当物品以稳定的速度旋转时，焊头左右摆动，以锯齿形或方波模式放置焊缝。在一个完整的转弯结束时，焊头向侧面移动的距离或多或少等于摆动宽度，允许有一些重叠。在最后一圈，头部不得向侧面移动，但焊缝必须稍微“超程”以与新表面重叠。有些机器设计用于处理直径范围很广的部件。这些机器使用步进电机进行旋转，因为它们的速度范围很广。
该电路是用于此类步进旋转器的模拟超限计数器！作为这样的应用程序，这是一个不常见的要求！但电路可能是普遍感兴趣的。
该电路包含元素：
楼梯生成器
模拟“计数器”
具有受控迟滞的比较器
杯斗式增压泵
该电路实际上是两个主要模块，每个模块都可能在其他方面有用。左边的第一个块，直到并包括 Tr5，是一个杯桶式电荷泵。如果您不知道这个术语，它指的是一个小电容器（杯子 - C1）将其电荷倾倒到一个更大的电容器（桶）中。在特定级别，桶溢出并触发其他事情。如果你愿意的话，它是一种模拟分频器！
桶是连接到 BF244 (J-FET) 栅极的 100n 电容器。输入应该是输入计数输入的具有可重复幅度的脉冲序列（方波或类似的）。
要启动电路，启动输入必须足够高以打开关闭 Tr2 的 Tr1。Tr5 的收集器现在可以自由向上浮动。
每次计数输入上升时，C1 通过二极管向预置的抽头放电。当计数变低时，C1 通过 Tr3 的发射极充电。但 Tr3 的发射极电流必须从集电极流入，因此 Tr4 栅极上的电压略有下降。因此 Tr4 停止导通，电流流过 3M3 电容器并打开 Tr5，导致 Tr5 的集电极上升到足以恢复栅极电压。杯子里的电荷已经流入桶中，改变了它的电压。
现在，如果杯子是 100pf，输入电压摆幅（进入“计数”）是 10v，那么 Tr5 集电极上的变化将为 10mV。您可以调整值以适应。换句话说，水桶和水杯的比例是 1000:1，那么我们需要 1000 个 10v 输入脉冲来使输出摆动 10 伏
您可以选择适合自己的杯子和桶尺寸。请记住，桶必须是低泄漏的 - 这就是为什么我使用 JFET 作为输入，但该电路也可以使用 NPN 晶体管作为输入。对于 JFET，“夹断”电压（电路工作时的电压）是可变的，因此我们提供一个预设值来调整电路的工作点。使用 NPN 晶体管作为输入，您可以移除预设和附加件并将 Tr3 的基极连接到 +ve 线。晶体管会稍微泄漏桶中的电荷。
比较器
现在我们来到电路的后半部分，它是一个 3 晶体管电压比较器。但我希望我检测到的电平是完全可变的，基本上是从 0v 到全电源电压。您通常通过从输出到非反相输入的反馈电阻器（即通过 100K 到 Tr6 的基极）对比较器应用迟滞。但存在一个问题，因为当 Adjust 输入为低电平时，反馈的电流比 Adj 输入为高电平时大得多 - 因此迟滞随调整电压而变化。
这是狡猾的设计点：Tr6/Tr7 的尾部是电流源 Tr8、Tr9（请参阅电流源和镜像。当输出变高时，这里的尾电流增加了 4K7 的 5 倍。现在增加晶体管电流使它需要额外的基极驱动电流。但是两个基极电阻是不同的，因此额外的基极驱动会导致 Tr7 更难关闭和 Tr7 更难打开，这会产生与工作点无关的滞后现象。
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