正確的時序

作者: 歐洲分公司的電源管理技術專家Frederik Dostal


許多類比電路需要一種時脈訊號,或者要求能在一定時間後執行某項任務。對於這樣的應用,有各式各樣適用的解決方案。對於簡單的時序任務,可以使用標準的555電路。使用555電路和適當的外部元件,可以執行許多不同的任務。

然而,使用相當廣泛的555計時器有一個缺點,就是設定不太精準。555計時器透過給外部電容充電和檢測電壓閾值來工作。這種電路很容易製作,但它的精度在很大程度上取決於其電容的實際值。

晶體振盪器適用於精度要求較高的應用。它們的精度可能很高,但它們有一個缺點:可靠性。參與電氣設備維修的人都知道,故障通常是由大型電解電容所引起的。晶體振盪器是引起故障的第二大原因。

第三種測量時間長度或生成時脈訊號的方法,是使用一個簡單的小型微控制器。當然,可供選擇的元件數量繁多,且可以選擇各自不同的優化方法。但是,這些元件需要編程,使用者需要掌握一定的知識才能使用它;此外,由於其採用數位設計,在關鍵應用中使用時,必須非常小心謹慎。例如,如果微控制器發生故障,整個系統會出現問題。

除了這三種基本的時脈產生構建模塊之外,還有其他不太為人所知的替代方案。ADI公司所提供的TimerBlox模組就是這樣的一種替代方案。它們是基於矽的時序模組,與微控制器不同,它們在運行中是完全類比的,可以透過電阻進行調整。所以,它不需要軟體編程,功能也非常可靠。圖1對不同的TimerBlox模組進行了概述,且介紹了它們各自的基本功能。使用這些基本構建模組可以生成無數其他功能。

圖1.用於生成各種時序功能的TimerBlox電路

相較於廣泛使用的555計時器電路,TimerBlox電路不依賴外部電容充電。所有的設定都是在電阻中所完成的,因此其功能更精準。精度可達到1%至2%。晶體振盪器的精度更高,約為100倍,但隨之而來的是各種缺點。

時序模組的應用非常多樣化。ADI已經發表了許多示例電路。圖2顯示了一個包絡檢波器。幾個快速脈衝結合在一起形成一個較長的脈衝。 LTC6993-2 的外部元件對於這個應用來說是最少的。電路中的電容只是一個支援電源電壓的備用電容,對定時模組的精度沒有影響。

圖2.採用LTC6993 TimerBlox積體電路的包絡檢波器

其他有趣的應用,還包括用於電源的多個開關穩壓器的相移同步,或將擴頻調變添加到具有同步輸入的開關穩壓器IC中。另一個典型的應用是部署指定的延遲,也就是計時器為特定的電路段提供延遲開啟的功能。

有許多不同的技術解決方案用於產生時脈訊號和執行各種基於時間的任務。每種方案各有其優缺點。例如TimerBlox模組之類的矽振盪器,就因為使用可變電阻代替電容,所以具備易於使用、精度高、可靠性高等特點。

Author

Frederik Dostal

Frederik Dostal

Frederik Dostal studied microelectronics at the University of Erlangen in Germany. Starting work in the power management business in 2001, he has been active in various applications positions including four years in Phoenix, Arizona, working on switch mode power supplies. He joined Analog Devices in 2009 and works as a Field Application Engineer for Power Management at Analog Devices in München.