اتصال کوتاه

این مدار اطلاعات پهنای پالس ورودی به آن را، پس از پایان پالس، به ولتاژ مستقیم (DC) تمیزی تبدیل می‌کند

.

.

این مدار اطلاعات پهنای پالس ورودی به آن را، پس از پایان پالس، به ولتاژ مستقیم (DC) تمیزی تبدیل می‌کند.

در فناوری‌های معمول، یک فیلتر RC سیگنال «مدوله‌شده در پهنای باند» (PWM) را به یک میانگین ولتاژ DC تبدیل می‌کند، اما در این روش پاسخ مدار کُـند است. برای چیره شدن بر کندی این روش، مدار زیر پیشنهاد می شود:

.

.

مدار ما از دو تقویت‌کننده‌ی عملیاتی IC_۲ و IC_۳ با جریان بایاس ورودی کم از نوع LT۱۸۸۰ و یک مدار مجتمع شامل ۴ کلید آنالوگ (IC_۱A تا IC_۱D) از تیپ LTC۲۰۲ برای ساخت طبقات «انتگرال‌گیر» (Integrator) و «نمونه‌گیر-نگه‌دار» (Sample-and-Hold) بهره برده است که در کنار هم پالس ورودی را به یک ولتاژ مستقیم تبدیل می‌کنند. خروجی مدار در پایان هر پالس ورودی، مقدار ثابتی خواهد داشت. در این مدار تبدیل یک پالس مثبت با نسبت یک به صفر یا «کارچرخه» (Duty cycle)‌ی کم را که پهنای آن بین ۱ تا ۲ میلی‌ثانیه در یک چرخه (پریود) ۲۵ میلی‌ثانیه‌ای است، به یک ولتاژ مستقیم تمیز نشان می‌دهد. پالس ورودی مدار انتگراتور را روشن، خاموش و بازنشانی (ریست) کرده و ورودیِ طبقه‌ی نمونه‌گیر-نگه‌دار را کنترل می‌کند. پس از اجرای بازنشانی، دامنه‌ی پالسِ مثبت، مدار انتگرال‌گیر متشکل از R_۱، C_۱ و IC_۲ را راه‌اندازی می‌کند. بخش نمونه‌گیر-نگه‌دار شامل IC_۱B، C_۲ و IC_۳ در حالت نمونه‌گیری است، و در طول زمان “یک” بودن پالس، از خروجی انتگرال‌گیر نمونه‌برداری می‌کند.

هنگامی که پالس ورودی “صفر” می‌شود، این مدار ارتباط ورودی به طبقه‌ی نمونه‌گیر-نگه‌دار را قطع کرده و آن را به وضعیت “نگه‌داری” می‌برد. سپس مدار انتگرال‌گیر، تا زمان رسیدن پالس مثبت بعدی، در حالت بازنشانده باقی می‌ماند. در طول این زمان، کلید آنالوگ IC_۱A باز می‌شود و ورودی انتگرال‌گیر را قطع می‌کند، IC_۱C را می‌بندد تا خازن انتگراتور (C_۱) تخلیه شود، و IC_۱B را باز می‌کند تا ورودی به مدار نمونه‌گیر-نگه‌دار را قطع کند و نهایتاً آن را در حالت «نگه‌داری» قرار دهد. کلید آنالوگ IC_۱D حالت‌های روشن/خاموش کلید  IC_۱Cرا وارونه می‌کند.

تقویت‌کننده ی عملیاتی LT۱۸۸۰ انتخاب خوبی برای طبقات انتگرال‌گیر و نمونه‌گیر-نگه‌دار است، زیرا بیشینه‌ی جریان بایاس ورودی آن در دمای ۲۵ درجه سانتی‌گراد فقط ۹۰۰ پیکوآمپر، و در گام حرارتی میان ۴۰- و ۸۵+ درجه‌ی سانتی‌گراد دمای محیط، از بیشینه ۱۵۰۰ پیکوآمپر تجاوز نمی‌کند. برتری دیگر LT۱۸۸۰ این است که بیشینه‌ی انحراف ولتاژ افست ورودی آن تنها µV/°C 1/۲ است. «بهره‌ی تبدیل» (Conversion gain) مدار را خازن و مقاومت بخش انتگرال‌گیر (C_۱, R_۱) تعیین می‌کنند.

برای به کمینه رساندنِ انحرافِ انتگرال‌گیر و «نرخ افت» (Drop rate) مدارِ نمونه‌بردار-نگه‌دار، باید خازن‌های C_۱ و C_۲ را از یکی از انواع پلی‌پروپیلن، پلی‌استایرن یا تفلون انتخاب نمود. نسبتِ ولتاژی که توسطِ مقدارهای R_۳ و R_۴ برقرار می‌شود، دامنه‌ی DC متناظر بر مقدارِ میانه‌ی پهنایِ پالسِ مثبت را تعیین می‌کند، که در این مثال ۱/۵ میلی‌ثانیه است.

.

.

در تصویر بالا ولتاژ خروجی مدار به عنوان تابعی از پهنای پالس نشان داده شده است. مدار را می‌توان به سادگی طوری تغییر داد که بهره‌ی تبدیل، و یا دامنه‌ی خروجی دیگری به دست آید، و یا مدار در محدوده‌ی دیگری از پهناهای پالس عمل کند. توجه داشته باشید که این مدار با پهنای پالس کار می کند و نه با مقدار «کارچرخه» (Duty cycle)‌ی پالس. طبقه‌ی نمونه‌گیر-نگه‌دار یک مدار حافظه‌ی آنالوگ است که ولتاژ مستقیم معادل با این پهنای پالس را نمایش می‌دهد.

.

.

.