非線性系統(tǒng)經(jīng)常需要變?yōu)榫�性的才能有用，圖1中的電路提供了一個用于PWM(脈沖寬度調(diào)制)的非線性鋸齒脈沖，可以用于補償傳感器、控制器或系統(tǒng)中的非線性特性。電路在一個外部觸發(fā)脈沖后，會輸出一個線性的鋸齒脈沖、一個二次拋物線脈沖，以及一個立方拋物線脈沖，它們均有相同并恒定的脈寬。所有脈沖都有相等的峰值幅度。
電路采用了三個同步開關(guān)積分器的級聯(lián)方式。IC3的S2D2開關(guān)用于切換鏈中第一只積分器IC2D的輸入，到基準電壓源VREF。需要用IC2D和IC2C兩只積分器來生成一個二次拋物線脈沖。第三只積分器使用IC2B，用于同步生成一個立方拋物線脈沖。每只積分器都有一個串行輸入開關(guān)和一個復位開關(guān)，并聯(lián)了一只適當?shù)姆e分電容。 IC4中的S1AD1開關(guān)是積分器IC2D的復位開關(guān)。互補S1BD1開關(guān)作為積分器IC2C的一個串聯(lián)輸入開關(guān)。同樣，S2AD2開關(guān)是積分器IC2C的復位開關(guān)。S2BD2開關(guān)是積分器IC2C的串聯(lián)輸入開關(guān)。在所有控制輸入端，所有開關(guān)的位置都為邏輯高：IC3的IN1到IN4，以及IC4的IN1和IN2 。 積分器IC2D和IC2C也分別在IC3、S1D1和S3D3中有輸入接地開關(guān)。接地開關(guān)確保了串聯(lián)開關(guān)的泄漏電流比沒有接地開關(guān)的設(shè)計約小50%。 積分邏輯信號控制著所有串聯(lián)開關(guān)。當信號為高時，它接通所有復位與接地開關(guān)。因此，積分器IC2B、IC2C和IC2D都對其相應(yīng)的模擬輸入信號做積分，或復位成0V輸出。積分器IC2D的輸入切換為精密電壓基準IC2A的輸出。于是，信號VOUTL變?yōu)橐粋�負的鋸齒脈沖。該脈沖在其周期T1內(nèi)變化，如下：
反相器IC2A轉(zhuǎn)換這個脈沖。IC2A有-1的電壓增益，因為正脈沖更常用。積分器IC2B對鋸齒脈沖VOUTL做積分；因此IC2B輸出一個二次拋物線脈沖：
下式描述了一個積分器IC2B同時積分的脈沖，產(chǎn)生一個立方拋物線脈沖：
VOUTLPEAK、VOUTQPEAK和VOUTCPEAK是其相應(yīng)積分器輸出的負電壓或正電壓峰值。T1是積分脈沖的寬度。理論上，要實現(xiàn)VREF=VOUTLPEAK=VOUTQPEAK= VOUTCPEAK，就必須錯開相應(yīng)積分器的積分時間常數(shù)，如分別為1到1/2到1/3。不過這種情況下，VREF=3V，而VOUTLPEAK=VOUTQPEAK= VOUTCPEAK="5V"。 3/5的交錯率中必須乘以1。對于積分器IC2C的時間常數(shù)，得到的交錯率為6/5到1到2/3。對于等值的積分電阻RIL=RIQ=RIC，這種交錯也適用于相應(yīng)積分電容的值。電路使用了一只高質(zhì)量的SMD(表面安裝器件)瓷片電容CIQ，容值為2.3692nF。為獲得所需的精密交錯，CIL采用2.4016nF、343pF和79pF三只電容并聯(lián)。CIC則是由1067pF和499pF并聯(lián)而成。
觸發(fā)輸入的上升沿拉低積分信號，從而關(guān)閉復位與接地開關(guān)，而打開串聯(lián)開關(guān)。積分持續(xù)到VOUTQPEAK=5V，使IC5的輸出為低，從而將積分設(shè)為高。于是，串聯(lián)開關(guān)關(guān)閉，復位與接地開關(guān)打開。電路保持這種穩(wěn)定狀態(tài)，直到觸發(fā)輸入端出現(xiàn)下一個上升沿。本設(shè)計用Analog Devices公司的ADG1213和ADG1236開關(guān)能很好地工作，因為它們的電荷注入為1pC或更低。圖2給出了電路的高精度，顯示出線性與二次拋物線脈沖的形狀。 |
