一款实用的20kHz脉冲电流源的制作

时间:2014-02-05 11:21 | 来源:金桥电子网 | 点击: 次 [去老版] [去论坛] [去网店]

核心提示:就目前的技术条件,信号的频率完全可以设计得十分稳定、准确,如采用CD4060芯片加10.240MHz晶体谐振器实现,电路也相当简单。CD4060芯片是内带振荡电路的二进制计数器,采用晶体谐振


就目前的技术条件,信号的频率完全可以设计得十分稳定、准确,如采用CD4060芯片加10.240MHz晶体谐振器实现,电路也相当简单。CD4060芯片是内带振荡电路的二进制计数器,采用晶体谐振器可以得到很高的频率稳定度。10.240MHz晶振频率经过512分频后,就可以获得准确的20kHz方波,不必再在使用中进行频率调整。用CD4060芯片输出20kHz方波的电路原理如下图所示。

 

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  CD4060芯片输出的20kHz脉冲需要经过电流激励后再输出。后续的驱动电路如果借用L298N芯片,则必须将20kHz脉冲信号分成两路互为反相的TTL电平脉冲,再送入L298芯片的两个成对的输入端。信号分路的方法可以通过D触发器CD4013实现,如下图所示。

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但D触发器已经具有二分频的作用,因而CD4060芯片只须要完成256分频,即从芯片的第14端输出分频后的脉冲至D触发器,再由D触发器的两个输出端接入L298N的输入端。

  L298N本来是用于步进电机驱动的芯片,内部有两路独立的全桥电流驱动电路,可以构成两路BTL输出结构,对称地输出脉冲电流。在这里只需要用到其中的一路,如5、7端与2、3端。当V5=V7时,2、3端电平相等,无电流输出;当V5≠V7时,2、3端电平不相等,输出电流。L298N芯片设有供电电源,输入电路的电源与输出电路的电源相互独立,入口的逻辑控制电路的电源从9端输入,电压Vss一般为5V;功率输出电路的电源从4端输入,电压Vs-般为7~46V之间,在此取为12V。8端接电源负极,1端接输出电流限制电路,使能端6接逻辑高电平,使能端11接逻辑低电平,10、12接地,13、14、15端悬空不用。完整的脉冲电流源电路如下图所示。

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  上图中电阻R5、R6、R7、电位器Rw、晶体三极管Q1等组成基本的脉冲电流限制电路。调整电位器Rw,可以改变限流值。电流表连接于发射极可以利用其内阻构成电流负反馈,起到稳定电流的作用。当输出电流大小不变,方向突变时,有较大的电流突变量,其中包含丰富的高次谐波成份,除了20kHz的频率成分外,所产生的产生高次谐波电磁辐射成分也丰富。为了减小对外界不必要的电磁干扰,并不希望功率电路输出恒定的电流值。实际负载是带有感性的,输出电流值并非恒定。但仅是这一基本结构的限流电路只能起到瞬时限流作用,将使输出电流的突变量增大。为此,加入电容C7,构成准平均电流值限制,适应输出电流值瞬间变化的要求。输出端口的四个二极管D2、D3、D4、D5是构成感性负载的续流回路,用于L298N芯片的输出电路保护。CD4060和L298N由12V电源供电,CD4013由5V电源供电。5V电压通过三端稳压器从12V电源中获得。

  这种结构的20kHz脉冲电流源输出频率唯一确定为标准值,只有一个电流调节部件,在实际应用中十分稳定、可靠、易于操作。

  元件选择:电流指示采用指针式的500mA电流表,如85C1-A型:输出电流的精度要求不高,电流调整电位器Rw的选择以安装调节方便为原则,可以采用WH148型;指示灯D1采用红色的发光二极管。以上三者均安装在外壳上。限流用三极管的最大集电极电流应该在500mA以上,其电流放大倍数以大为好,一般要求在150倍以上,这里可选择为C25000其它元件按照原理图上的规格确定,工作电源可以采用12V的蓄电池,也可以采用220V交流电转换后供电。

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(责任编辑:JQDZW)
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