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(多图) 采用TL431基准的压控振荡器

ROOcaya?? 2014年01月22日 ?? 收藏2

充电与放电时间估算

由于充电和放电电流为已知量,可得出充电期间获得的电荷及流入TL431输出极的电荷的近似表达式。在稳态振荡(类似于两步斗链式器件的过程)期间,这两个表达式是相等的。也就是说,充电期间获得的电荷与放电期间损耗的电荷相等。在图1中,

TL431中IBIAS的值高出VCTRL约260μA。根据第一性原理,可得出下列微分方程式:

电阻Rs为连接至控制电压的串联电阻。在稳态振荡期间,对含VC(从低阈值到高阈值)的微分方程进行求解,可得出充电时间:

放电时间的估算要稍微复杂一些,因为放电是通过动态电阻来实现的。在放电期间,所获得的电荷通过有效电阻释放,而有效电阻的估算方式见后。仿真与实验结果显示,在稳态振荡期间,VKA的值不会低于1.60V或超过2.74V。仔细查看TL431数据表,图1展示了诸如二极管等器件的动态电阻是如何变化的。

该特性为类似二极管的正向偏压特性,可依据其功能得出近似值

和正常的结式二极管不同的是,由于TL431位于带隙基准源附近,其电流没有明显的温度系数。动态电阻计算方式如下:

依据数据表特征的线性拟合方法可得出R0≈135.9kΩ,α≈2.304V/kΩ。因此,在振荡区域,电阻值会在1.7kΩ~246Ω这一范围内变动。在电容性放电的情况下,这就意味着,当控制电压值增大时,放电速度就会更快,因为有效放电通路的电阻值较低。因此,预计放电时间将缩短,即:频率会随着控制电压值的增大而增大。事实上,这一点是通过实际使用的振荡器观察得出。仿真结果显示,放电会涉及源自电容器的大电流,因此,放电时间通常极短,可以忽略不计。

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