全油门（PWM占空比= 1）当前输出精度完全由R4的精度和LM337内部参考的±2％（保证，通常更好，通常更好）的精度确定。因此，它独立于逻辑供应...
通过 MPLAB 在 8 位 PICMCU 上使用可编程斜坡发生器
接线图
2025年02月15日 13:01 22
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PRG 能够在软件的控制下在其输出上产生上升、下降或交替上升/下降斜坡。然而，一旦配置完成，外设就能够独立于内核运行，从而释放中央处理单元 (CPU) 来处理其他任务、进入较低功耗模式或以其他方式在系统中承担更多监管角色。 通过控制集成恒流源可以动态调整上升和下降时间。灵活的输入和输出选项使设计人员可以自由地与片外信号源或来自微控制器上其他外设的信号互连。这通常可以提供响应速度更快的系统，同时通过减少外部组件数量来最大限度地减少潜在的噪声源和应用程序尺寸。图 1 显示了外设的框图。
MPLAB 代码配置器 (MCC) 是配置 PRG 的一个有用工具，它是 MPLAB X 集成开发环境 (IDE) 的用户友好型插件（见图 3）。它生成用于控制和驱动 Microchip PIC 微控制器（例如 PRG）外设的驱动程序。可以使用 PRG 实现不同的功能，并且每个功能都可以使用 MCC 进行设置。
三角波发生器
三角波发生器 (TWG) 产生具有相等上升和下降时间的三角形的周期性非正弦波形。要产生三角波，PRG 必须配置为交替上升和下降模式。 MCC 允许配置上升沿 (RS) 和下降沿 (FS) 时序输入源。 PRG 使用这两个触发斜坡上升和下降的参考电压来确定输出振荡频率。这些参考还确定三角波信号的最小和最大电压峰值。
当 PRG 输出低于数模转换器 (DAC) 设置的电压电平时，PRG 的 RS 输入被触发，内部电容器由电流源充电。当 PRG 输出超过固定参考电压 (FVR) 时，FS 输入被触发，内部电容器由电流吸收器充电。
由于 PRG 没有指定的输出引脚，因此 PRG 的输出通过单位增益配置的运算放大器进行缓冲。输出频率可以计算，但其精度可能会受到不同因素的影响，例如电容器的寄生电阻、噪声、生产差异和温度。
频率值通过改变 DAC 的输出电平或 PRG 的斜率 (SR) 来改变。输出斜坡的 SR 通过 PRG 的当前设置进行配置。
图 4 显示了实现的理想行为。一般来说，生成的三角波由周期性且对称的交替上升和下降斜坡组成。
最大和最小电压分别由V FVR和V DAC定义。当信号达到最大或最小电压时，设置上升和下降触发器。更改 MCC 中的斜率设置可用于调整频率。 V DAC的变化也会导致频率的变化，但最小电压会相应增加或减少。
PRG 的振荡频率取决于所选的电流吸收器和电流源、内部电容以及设置的上升和下降触发器。通过在 PRG 的输出上放置额外的电容，可以实现较低的频率范围。
通过添加可配置逻辑单元 (CLC) 和外部电容器 C1，DAC 和 FVR 设置的电压跳变点可以分别触发上升和下降事件。 C1 添加在运算放大器的输出端，并与 PRG 的内部电容器有效并联。附加电容会拉长触发事件之间的时间，从而产生较低的 F OUT频率。
将 CLC 连接到比较器的输出端可让波形发生器产生方波和脉冲。 CLC 配置为 SR 锁存器，低频 F OUT取自其输出。与 PRG 类似，参考电压触发置位和复位输入。当 C1 (OPA OUT )处的电压低于 DAC 电压电平时，F OUT被置位。一旦 OPA OUT上升到 FVR 以上，F OUT就会被清除。
压控振荡器
压控振荡器 (VCO) 是一种电子振荡器，其中输入控制电压决定其振荡频率。 VCO的瞬时频率通常设计成与瞬时电压成线性比例；输入电压越高，其振荡频率越大。 VCO 实现的 PRG 操作与 TWG 类似，不同之处在于输出频率取自 CLC 的斜率锁存器，并且可变电压 V CNTRL设置 PRG 的 RS 输入。
V CNTRL的较高输入会减少重新触发上升沿事件所需的时间。因此，电流源和接收器之间的切换变得更快并且振荡频率增加。
控制电压和输出频率之间的关系如图7所示，具有三个PRG斜率值。 SR 值可以根据所需的频率范围而变化。较低的 SR 值可以产生从几赫兹到 500 kHz 左右的频率。然而，较大的 SR 值可以达到兆赫范围。
通过两个控制电压值和恒定斜率，V CNTRL的减小会降低 CLC 外的 VCO 频率。
压控占空比振荡器
标准 VCO 电路直接修改振荡器频率。对于压控占空比振荡器 (VCDCO)，其控制电压会修改输出脉冲的占空比。
VCDCO 实现了与 VCO 类似的设置，不同之处在于时基触发输出脉冲的开始。 PWM 和 TMR 模块确定振荡器的周期和频率，而 PRG 通过 V CNTRL确定其占空比。
PWM 的上升沿触发 PRG RS 输入并设置 CLC。当PRG输出超过V CNTRL时，FS输入被触发，PRG电容被短路并且CLC被复位。 PRG 和 CLC 输出将保持低电平，直到下一个 TMR 溢出和 PWM 上升沿。
增加 V CNTRL可延长斜坡的上升时间和输出的正脉冲宽度。
占空比计算为 V CNTRL与 V MAX的比率。为了增加占空比范围，定时器周期应等于斜坡在给定斜率下达到 V MAX时的上升时间。
当使用两个不同的V CNTRL值时，由于定时器和PWM 的周期恒定，RS 触发序列在两种情况下都可以是一致的。然而，由于恒定的斜率和较高的 V CNTRL ，在 FS 触发之前可能会有额外的延迟。
PRG 斜率和 TMR2 周期值取决于 VCDCO 所需的频率和占空比范围。 PWM 的占空比可以设置得足够低以触发 PRG 的 RS 输入。 F OUT仍然取自 CLC SR 锁存器。 PWM 和 CMP 输出还为 CLC 提供置位和复位输入。
异步单次
异步单触发 (AOS) 在外部触发时会产生单输出脉冲。 AOS 通常称为单稳态多谐振荡器，具有一种稳定状态。如果其稳定状态为低电平，则外部触发器会在特定时间内将输出驱动为高电平。在一个周期结束时，AOS恢复到稳定状态并等待下一个触发事件。
CLC的复位状态是AOS的稳定状态。外部触发器设置 PRG 的 RS 输入并设置 CLC 之外的 AOS 输出。当PRG达到FVR时，FS输入源被触发，PRG中的内部电容器被短路并且CLC输出被复位。脉冲宽度的持续时间取决于 FVR 电压和 PRG 斜率。
外部电压触发器可以取代 PWM 和 TMR 模块，以消除 PRG RS 输入和 CLC 设置源的周期性触发序列。输出脉冲取自 CLC 输出。
电压控制单次
下一个示例是前一个一次性示例的升级。一个输入充当触发器，而另一个输入则确定单次周期。一次性应用的一项应用是控制临界导通模式 (CrCM) PFC 控制器的导通时间。
输入电压V CNTRL决定输出的单触发周期或导通时间。 V CNTRL的值越高，导通时间越长。当 PRG 的上升斜坡信号达到 V CNTRL时，PRG 电容器短路，互补输出发生器 (COG) 占空比完成。输出保持低电平，直到信号重新触发 PRG 上升斜坡和 COG 周期开始。
在临界导通控制器中，COG 控制功率金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的开关。来自误差放大器的反馈信号被馈送到V CNTRL。恒定的反馈信号将导致固定的接通时间。在导通和关断状态期间，电感器电流分别上升至输入参考电压并回落至零。图 11 显示了 CrCM 控制器的电感器电流的典型行为。
要使用 MCC 配置外设，请用第二个 CMP 替换 PWM 和 TMR 模块。在正输入源和负输入源列表中，分别选择 CINx+ 引脚和 FVR。选择一个 COG 模块来代替 CLC，并将比较器设置为上升沿和下降沿事件源。对于电源转换器应用，COG 外设更适合作为输出驱动器。
简化的 PRG 模块框图
MPLAB 代码配置器 (MCC) 是配置 PRG 的一个有用工具，它是 MPLAB X 集成开发环境 (IDE) 的用户友好型插件（见图 3）。它生成用于控制和驱动 Microchip PIC 微控制器（例如 PRG）外设的驱动程序。可以使用 PRG 实现不同的功能，并且每个功能都可以使用 MCC 进行设置。
MCC – PRG 模块硬件设置
三角波发生器
三角波发生器 (TWG) 产生具有相等上升和下降时间的三角形的周期性非正弦波形。要产生三角波，PRG 必须配置为交替上升和下降模式。 MCC 允许配置上升沿 (RS) 和下降沿 (FS) 时序输入源。 PRG 使用这两个触发斜坡上升和下降的参考电压来确定输出振荡频率。这些参考还确定三角波信号的最小和最大电压峰值。
三角波发生器的外围集成
当 PRG 输出低于数模转换器 (DAC) 设置的电压电平时，PRG 的 RS 输入被触发，内部电容器由电流源充电。当 PRG 输出超过固定参考电压 (FVR) 时，FS 输入被触发，内部电容器由电流吸收器充电。
由于 PRG 没有指定的输出引脚，因此 PRG 的输出通过单位增益配置的运算放大器进行缓冲。输出频率可以计算，但其精度可能会受到不同因素的影响，例如电容器的寄生电阻、噪声、生产差异和温度。
频率值通过改变 DAC 的输出电平或 PRG 的斜率 (SR) 来改变。输出斜坡的 SR 通过 PRG 的当前设置进行配置。
图 4 显示了实现的理想行为。一般来说，生成的三角波由周期性且对称的交替上升和下降斜坡组成。
三角波发生器时序图
最大和最小电压分别由V FVR和V DAC定义。当信号达到最大或最小电压时，设置上升和下降触发器。更改 MCC 中的斜率设置可用于调整频率。 V DAC的变化也会导致频率的变化，但最小电压会相应增加或减少。
PRG 的振荡频率取决于所选的电流吸收器和电流源、内部电容以及设置的上升和下降触发器。通过在 PRG 的输出上放置额外的电容，可以实现较低的频率范围。
添加 CLC 和电容器以实现较低频率输出
通过添加可配置逻辑单元 (CLC) 和外部电容器 C1，DAC 和 FVR 设置的电压跳变点可以分别触发上升和下降事件。 C1 添加在运算放大器的输出端，并与 PRG 的内部电容器有效并联。附加电容会拉长触发事件之间的时间，从而产生较低的 F OUT频率。
将 CLC 连接到比较器的输出端可让波形发生器产生方波和脉冲。 CLC 配置为 SR 锁存器，低频 F OUT取自其输出。与 PRG 类似，参考电压触发置位和复位输入。当 C1 (OPA OUT )处的电压低于 DAC 电压电平时，F OUT被置位。一旦 OPA OUT上升到 FVR 以上，F OUT就会被清除。
压控振荡器
压控振荡器 (VCO) 是一种电子振荡器，其中输入控制电压决定其振荡频率。 VCO的瞬时频率通常设计成与瞬时电压成线性比例；输入电压越高，其振荡频率越大。 VCO 实现的 PRG 操作与 TWG 类似，不同之处在于输出频率取自 CLC 的斜率锁存器，并且可变电压 V CNTRL设置 PRG 的 RS 输入。
压控振荡器的配置
V CNTRL的较高输入会减少重新触发上升沿事件所需的时间。因此，电流源和接收器之间的切换变得更快并且振荡频率增加。
控制电压和输出频率之间的关系如图7所示，具有三个PRG斜率值。 SR 值可以根据所需的频率范围而变化。较低的 SR 值可以产生从几赫兹到 500 kHz 左右的频率。然而，较大的 SR 值可以达到兆赫范围。
VCO 输出频率与控制电压
通过两个控制电压值和恒定斜率，V CNTRL的减小会降低 CLC 外的 VCO 频率。
压控占空比振荡器
标准 VCO 电路直接修改振荡器频率。对于压控占空比振荡器 (VCDCO)，其控制电压会修改输出脉冲的占空比。
VCDCO 实现了与 VCO 类似的设置，不同之处在于时基触发输出脉冲的开始。 PWM 和 TMR 模块确定振荡器的周期和频率，而 PRG 通过 V CNTRL确定其占空比。
使用基于时间的触发器实现电压控制占空比
PWM 的上升沿触发 PRG RS 输入并设置 CLC。当PRG输出超过V CNTRL时，FS输入被触发，PRG电容被短路并且CLC被复位。 PRG 和 CLC 输出将保持低电平，直到下一个 TMR 溢出和 PWM 上升沿。
增加 V CNTRL可延长斜坡的上升时间和输出的正脉冲宽度。
占空比计算为 V CNTRL与 V MAX的比率。为了增加占空比范围，定时器周期应等于斜坡在给定斜率下达到 V MAX时的上升时间。
当使用两个不同的V CNTRL值时，由于定时器和PWM 的周期恒定，RS 触发序列在两种情况下都可以是一致的。然而，由于恒定的斜率和较高的 V CNTRL ，在 FS 触发之前可能会有额外的延迟。
PRG 斜率和 TMR2 周期值取决于 VCDCO 所需的频率和占空比范围。 PWM 的占空比可以设置得足够低以触发 PRG 的 RS 输入。 F OUT仍然取自 CLC SR 锁存器。 PWM 和 CMP 输出还为 CLC 提供置位和复位输入。
异步单次
异步单触发 (AOS) 在外部触发时会产生单输出脉冲。 AOS 通常称为单稳态多谐振荡器，具有一种稳定状态。如果其稳定状态为低电平，则外部触发器会在特定时间内将输出驱动为高电平。在一个周期结束时，AOS恢复到稳定状态并等待下一个触发事件。
使用外部触发器进行单次触发
CLC的复位状态是AOS的稳定状态。外部触发器设置 PRG 的 RS 输入并设置 CLC 之外的 AOS 输出。当PRG达到FVR时，FS输入源被触发，PRG中的内部电容器被短路并且CLC输出被复位。脉冲宽度的持续时间取决于 FVR 电压和 PRG 斜率。
外部电压触发器可以取代 PWM 和 TMR 模块，以消除 PRG RS 输入和 CLC 设置源的周期性触发序列。输出脉冲取自 CLC 输出。
电压控制单次
下一个示例是前一个一次性示例的升级。一个输入充当触发器，而另一个输入则确定单次周期。一次性应用的一项应用是控制临界导通模式 (CrCM) PFC 控制器的导通时间。
电压控制单次触发的配置
输入电压V CNTRL决定输出的单触发周期或导通时间。 V CNTRL的值越高，导通时间越长。当 PRG 的上升斜坡信号达到 V CNTRL时，PRG 电容器短路，互补输出发生器 (COG) 占空比完成。输出保持低电平，直到信号重新触发 PRG 上升斜坡和 COG 周期开始。
在临界导通控制器中，COG 控制功率金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET) 的开关。来自误差放大器的反馈信号被馈送到V CNTRL。恒定的反馈信号将导致固定的接通时间。在导通和关断状态期间，电感器电流分别上升至输入参考电压并回落至零。图 11 显示了 CrCM 控制器的电感器电流的典型行为。
固定导通时间 CrCM 控制器的电感电流波形
要使用 MCC 配置外设，请用第二个 CMP 替换 PWM 和 TMR 模块。在正输入源和负输入源列表中，分别选择 CINx+ 引脚和 FVR。选择一个 COG 模块来代替 CLC，并将比较器设置为上升沿和下降沿事件源。对于电源转换器应用，COG 外设更适合作为输出驱动器。
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