晶体控制斜坡发生器
文章作者：加文·沃特金斯
此处描述的斜坡发生器使用标准10MHz时钟，允许将其集成到现有测试设置中。
该项目源于需要生产用于HP 8620C RF扫描振荡器的线性晶体控制斜坡信号。它是由先前发布的斜坡发生器设计的启发[1]。这种设计虽然遭受了两个问题：它使用了非标准16.384 MHz晶体振荡器，斜坡的跌倒/返回/消隐时间为零。
为了解决第一个问题，这里描述的斜坡发生器使用标准10 MHz时钟，允许将其集成到现有测试设置中。其次，大多数设备在开始新的扫描之前需要一段有限的时间才能恢复到初始状态。图中所示的设计图1和2.（见下文），克服这些问题。斜坡发生器部分将首先描述，因为其要求推动了时钟发生器的设计。
斜坡发电机
斜坡发生器的核心是一个由二进制计数器驱动的12位数模转换器（DAC）。DAC为离散R-2R型，因为在开发时，没有合适的IC DAC。这是由一组与门（三个74HC08）驱动的，它们依次由两个74HC393双4位二进制计数器驱动，不使用1的一半。12位给出了4096个状态的最大可能计数。坡道生成器的简化示意图如所示图1.
图1斜坡发生器示意图。
为了定义消隐时间，DAC仅输出前4000个状态的斜坡。对于剩余的96伏，其输出保持在0伏，这足以使HP 8620C恢复到启动频率并稳定下来。在斜坡阶段，“与”门将计数器输出传递给DAC。在消隐阶段，“与”门被驱动为低电平，将输入拉至DAC低电平，并将其输出拉至0 V。消隐期间，一个双输入“或”门（两个1N4148二极管和一个电阻器）和一个五输入“与”门（74HC30，其三个输入连接在一起）监控计数器的输出，并驱动“与”门的公共输入。还有一个由或非门（74HC02）形成的反相器，用于产生正向消隐脉冲，该脉冲可用于调制示波器的Z输入。
独特的设计让工程界惊叹不已：设计理念提交指南
A resistor-diode switch on the output of the DAC is also enabled during the blanking phase to pull the DAC’s output to 0 V. During the ramping phase, the DAC’s output is amplified by an op-amp to provide the 10 V signal required by the HP 8620C.
斜坡发生器可以在自由运行和外部触发之间切换 - 它在外部触发模式下显示图1. 在触发模式下，由两个或非门组成的set reset闩锁检测消隐输出的上升沿，以重置12位计数器。只有当外部触发器到达时，set reset闩锁才会复位，以便12位计数器可以再次开始计数。
时钟发生器
内部或外部10 MHz晶体基准被分成12个单独的频率，并由12路旋转开关选择，用于馈送至斜坡发生器。由于斜坡生成器仅为前4000个状态而不是4096个状态产生斜坡输出，因此可以使用74HC390双十年计数器的标准2、5和10除法比，如中所示图2.74HC390由两个单独的副2和除5个计数器组成，如图所示配置。每个输出处的时钟频率随着其在括号中的相应扫描时间和其相应的扫描时间。
图2时钟发生器原理图。
上述说明的例外是1 ms扫描时间，这需要4 MHz时钟。因此，第一分隔阶段是逐个2.5分。这是通过敲击除去-5计数器的最小有效位来实现的。对于每五个输入脉冲，它产生两个输出脉冲：000,001,010,011,100,000,001,010,011等。该4 MHz时钟的占空比将变化到循环到循环导致较小的抖动1 MS扫描时间，但这只会在斜坡发生器计数器的最低有效位置上表现出来不显着。可用的替代除法 - 2.5S具有固定的50％占空比，但更复杂[2]
后果
测量的输出波形如所示图3对于斜坡和消隐输出，可以看到它们具有100ms的精确周期，并且斜坡具有高线性。
图3测量波形：斜坡输出黄色，绿色的消隐脉冲。
完整的斜坡发电机建造在带状板上，安装在一个带有集成电源的设备箱中，形成一个有用的实验室设备。
参考
- Neil Johnson，“斜坡发电机”，每天和实用电子产品，1995年7月，PP。546-550。
永平夏，“除以2.5”，电子世界+无线世界，1991年12月，第1051页。
这篇文章最初发表在埃德恩.
加文·沃特金斯是东芝在英国布里斯托尔的电子工程师，终身硬件黑客。他主要从事高级功率放大器和射频工程的其他方面的工作。在业余时间，他最开心的事就是在他空闲的卧室实验室里摆弄音响电子设备和老式测试设备。
