斜坡线性控制

只取一瓢

产生斜波波形最直接的方法是从恒流源驱动一个电容。如果恒流源是理想的，即其源阻抗无穷大，那么电容两端的电压将随时间线性上升。我们可以设计一个线性斜波发生器，通过调整电阻来调节其线性度，用于系统设计中其它部分的非线性补偿。
产生斜坡波形最直接的方法是从恒流源驱动一个电容。如果恒流源是理想的，即源阻抗无穷大，那么电容两端的电压将随时间线性上升。有各种方法可以产生电流源，这个话题先前已经探讨过。
使用那篇文章中介绍的一个电流源，我们可以制作一个线性斜坡发生器，如图2的理想示意图所示。


图1：线性斜坡发生器，其中R1=R2=R3=R4。
对线性度的要求是，由两个理想运算放大器和电阻R1至R5组成的电流源，从电容C1的角度看，呈现无限大的源阻抗。理论上，这可通过平衡R1至R4，即使R2/R1=R4/R3来实现。为简单起见，我们让R1~R4这四个电阻相等，而R5则随电流变化而改变。如图所示，变化比例因子是，通过R5流入C1的10mA电流可得到1V的V1电压。
接下来，我们故意打破这4个电阻的平衡。我们将讨论调整R3和R4的情况，调整R1和R2的情况也一样。


图2：R4>R3时的非线性斜坡发生器。
我们如果增大R4，使R4>R3，电流源的源阻抗将从无穷大下降到某个正的欧姆数。斜坡波形经过一个时间常数后呈现出下凹的形状。电压上升期间的二阶导数是负值。


图3：当R3<R4时的非线性斜坡发生器。
相反，如果我们减小R3，使之小于R4，但保持与上面相同的电阻比，那么它对斜坡波形的影响跟前面的完全相同。斜坡波形经过一个时间常数后呈现出下凹的形状。
然而，如果我们在另一个方向上移动R3/R4的比率，事情会变得有趣！


图4：当R4<R3时的非线性斜坡发生器。
当降低R4使电阻在这个方向上失去平衡时，电流源的源阻抗从无穷大下降，但现在是负值。其影响是使斜坡波形呈现上凹形状。电压上升期间的二阶导数是正值。


图5：当R3>R4时的非线性斜坡发生器。
与以前一样，通过R3而不是R4来调整电阻比具有完全相同的效果，即上凹形状。
将所有这三个波形放在一起可能有助于我们更直观地理解。

如果使R3和/或R4可变，则可以使用这一排列作为线性度调整。如果您需要在系统设计的其它部分补偿非线性度，该功能可能会有所帮助。
（原文刊登在ASPENCORE旗下EDN美国网站，参考链接：Ramp linearity control。）
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