LTC6993：高精度可编程单稳态多谐振荡器的卓越之选

在电子设计领域，单稳态多谐振荡器（即“单触发脉冲发生器”）是一种常见且重要的电路，用于产生可编程持续时间的脉冲信号。今天要给大家介绍的LTC6993，就是这样一款性能卓越的器件，它属于TimerBlox®系列多功能硅定时设备，具有广泛的应用前景。

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特性亮点

宽脉冲宽度范围

LTC6993的脉冲宽度范围为1µs至33.6秒，能满足各种不同的应用需求。无论是需要短脉冲进行快速信号处理，还是长脉冲用于定时控制，它都能轻松胜任。

低误差高精度

脉冲宽度误差控制出色，对于脉冲宽度大于512µs的情况，误差小于2.3%；8µs至512µs时，误差小于3.4%；1µs至8µs时，误差小于4.9%。这种高精度特性确保了在对时间精度要求较高的应用中，LTC6993能稳定可靠地工作。

多种配置选项

它有四种型号可供选择，能实现上升沿或下降沿触发，并且支持可重触发或不可重触发模式。同时，输出脉冲的极性也可配置为正或负，为设计带来了极大的灵活性。

低功耗与快速恢复

工作在2.25V至5.5V的单电源下，在10µs脉冲宽度时，电源电流仅70µA，非常适合便携式和电池供电设备。而且它具有快速恢复时间，能迅速响应下一次触发信号。

宽温度范围与多样封装

工作温度范围为–55°C至125°C，可适应各种恶劣环境。提供低剖面（1mm）SOT - 23（ThinSOT™）和2mm × 3mm DFN两种封装形式，方便不同的PCB布局需求。此外，它还通过了AEC - Q100认证，可用于汽车应用。

工作原理

LTC6993围绕一个最小周期为1µs的主振荡器构建。通过SET引脚的电流（ISET）和电压（VSET）来控制振荡器，其转换因子为1µs/50kΩ，在典型条件下精度可达±1.7%。 反馈回路将VSET维持在1V ± 30mV，因此ISET成为控制脉冲宽度的主要因素。最简单的方法是在SET和GND之间连接一个电阻（RSET），使ISET = VSET / RSET，此时主振荡器方程简化为： [t{MASTER }=1 mu s cdot frac{R{SET }}{50 k Omega}] 触发信号（TRIG引脚的上升或下降沿）将输出锁存到激活状态，启动输出脉冲。同时，主振荡器开始计时，当达到所需脉冲宽度时，主振荡器重置输出锁存器。 此外，LTC6993还包含一个可编程分频器，可将频率进一步除以1、8、64、512、4096、(2^{15})、(2^{18})或(2^{21})，从而扩展脉冲宽度。分频比NDIV由连接到DIV引脚的电阻分压器设置，输出脉冲宽度公式为： [t{OUT }=frac{N{DIV } cdot R_{SET }}{50 k Omega} cdot 1 mu s]

引脚功能

V +（引脚1/引脚5）

电源电压输入，范围为2.25V至5.5V。需使用0.1µF电容直接旁路到GND引脚，以减少噪声和纹波。

DIV（引脚2/引脚4）

可编程分频器和极性输入。DIV引脚电压（VDIV）内部转换为4位结果（DIVCODE），可通过(V^{+})和GND之间的电阻分压器生成。使用1%电阻确保结果准确，同时要屏蔽DIV引脚和电阻，避免受到OUT引脚或其他快速边沿信号的干扰。DIVCODE的最高位（POL）决定OUT引脚的极性。

SET（引脚3/引脚3）

脉冲宽度设置输入。SET引脚电压（VSET）被调节到高于GND 1V，从SET引脚流出的电流（ISET）对主振荡器频率进行编程。ISET电流范围为1.25µA至20µA，当ISET低于约500nA时，输出脉冲将持续，直到ISET增加。为获得最佳性能，建议使用精度为0.5%或更高、温度系数为50ppm/°C或更好的精密金属或薄膜电阻。

TRIG（引脚4/引脚1）

触发输入。根据型号不同，TRIG引脚的上升或下降沿将启动输出脉冲。LTC6993 - 1和LTC6993 - 2对上升沿敏感，LTC6993 - 3和LTC6993 - 4对下降沿敏感。LTC6993 - 2和LTC6993 - 4支持重触发功能。

GND（引脚5/引脚2）

接地引脚，连接到低电感接地平面以获得最佳性能。

OUT（引脚6/引脚6）

输出引脚，输出从GND到(V^{+})摆动，输出电阻约为30Ω。当驱动LED或其他低阻抗负载时，应使用串联输出电阻将源/灌电流限制在20mA。

设计步骤

选择POL位设置

根据需要的输出脉冲极性，选择POL位。当DIVCODE ≥ 8时，POL = 1，输出负脉冲；否则输出正脉冲。

选择LTC6993型号

根据TRIG输入是上升沿还是下降沿，以及是否需要重触发功能，从四种型号中选择合适的器件。

选择NDIV分频器值

对于给定的输出脉冲宽度tOUT，NDIV应满足： [frac{t{OUT }}{16 mu s} leq N{DIV } leq frac{t_{OUT }}{1 mu s}] 为了最小化电源电流，应选择最低的NDIV值，但在某些情况下，较高的NDIV值可能提供更好的精度。

计算并选择RSET

使用公式： [R{S E T}=frac{50 k}{1 mu s} cdot frac{t{OUT }}{N_{D I V}}] 计算出RSET的值，然后选择最接近的标准电阻值。

应用案例

缺失脉冲检测器

使用可重触发的单触发模式，并将输出反相。只要在(t_{OUT}) = 64µs内发生重触发，输出就保持低电平。

无线电控制伺服参考脉冲发生器

产生1.5ms的参考脉冲，用于无线电控制伺服系统。

脉冲延迟发生器

实现脉冲的延迟输出，可用于测试设备或信号处理系统。

注意事项

ISET极端情况

当ISET超出1.25µA至20µA的推荐范围时，主振荡器的精度会降低。当ISET约为500nA时，振荡器将停止工作。

建立时间

ISET发生2倍或0.5倍阶跃变化后，输出脉冲宽度大约需要六个主时钟周期（(6 cdot t_{MASTER})）才能稳定到最终值的1%以内。

耦合误差

SET引脚对数字信号（如TRIG输入）的耦合比较敏感，即使良好的布局也会存在一定耦合。在PCB布局时，应避免将SET引脚与TRIG引脚或其他快速边沿信号的走线相邻。

电源旁路和PCB布局

为确保性能，应使用0.1µF陶瓷电容对电源进行旁路，将所有无源元件放置在电路板顶层，尽量缩短RSET与SET引脚的连接距离，并使用接地走线屏蔽SET引脚。

总之，LTC6993是一款功能强大、性能出色的单稳态脉冲发生器，在众多领域都有广泛的应用前景。在设计过程中，只要充分了解其特性和工作原理，并注意相关的设计要点，就能发挥出它的最佳性能。大家在实际应用中遇到过哪些问题呢？欢迎一起交流探讨。