步進電機又稱脈沖電動機或階躍電動機，是較早使用的典型機電一體化元件組件 例如，在機械裝置中可以用絲杠把角度變成直線位移，也可以用步進電機帶動螺旋電位器，調節電壓或電流，從而實現對執行機構的控制。

　　步進電機可以直接接收數字信號，不必進行數模轉換，使用起來非常方便，在閥門控制、數控機床、繪圖儀、打印機以及光學儀器中得到廣泛的應用。步進電機、步進電機驅動器構成了步進電機系統不可分割的兩大部分。本文介紹一種實用的三相反應式步進電機驅動電路的設計。

　　1 應用器件簡介

　　1.1 pmm8713芯片

　　pmm8713是由日本sanyo(三洋)電機公司生產的步進電機控制用脈沖分配器(又稱邏輯轉換器)，為雙列直插式16腳單片cmos集成芯片。pmm8713既可以用于3相控制，又可以用于4相控制。勵磁有1相、2相和1-2相3種方式，通過電路設計可任選其中的一種激勵方式。此外，pmm8713還具有單時鐘或雙時鐘工作方式，帶有正反轉控制功能以及初始化復位功能，其內部有時鐘選通、激勵方式控制、可逆環形計數、激勵方式判斷等電路。

　　因為pmm8713所有輸入端均采用施密特整形電路，因此抗干擾能力強。輸出電流大于20 ma，可直接驅動微型步進電機。邏輯框圖如圖1所示。

　　1.2 lm331芯片

　　lm331是美國ns公司生產的性能價格比較高的集成芯片。lm331可用作精密的頻率電壓(f/v)轉換器、a/d轉換器、線性頻率調制解調、長時間積分器以及其它相關的器件。lm331為雙列直插式8腳芯片，其邏輯框圖如圖2所示。

　　lm331內部有輸入比較電路、定時比較電路、r-s觸發電路、復零晶體管、輸出驅動管、能隙基準電路、精密電流源電路、電流開關、輸出保護電路等。輸出管采用集電極開路形式，因此可以通過選擇邏輯電流和外接電阻，靈活改變輸出脈沖的邏輯電平，從而適應ttl、dtl和cmos等不同的邏輯電路。此外。lm331可采用單/雙電源供電，電壓范圍為4～40 v，輸出也高達40 v。

　　1.3 電壓-頻率變換

　　lm331外接電路簡單，只需接入幾個外部元件就可以方便地構成電壓/頻率(v/f)或頻率/電壓(f/v)變換電路。本文選用lm331的電壓/頻率(v/f)轉換功能.結構如圖3所示。

　　外接阻容rt、ct和內部電路構成單穩定時電路。當輸入端vi+輸入正電壓 時，vi+大于vi-，輸入比較器輸出高電平，r-s觸發器置位，輸出高電平使輸出驅動管導通，從而第3腳f0輸出邏輯低電平。同時，電流源ir對電容cl充電。由于復零晶體管的基極接在r-s觸發器的反相輸出端，因此，復零晶體管截止，電源vcc通過電阻rt對電容ct充電。當uct大于2/3 vcc時，定時比較器輸入端(第5腳)為正，因而輸出邏輯高電平至r-s觸發器的復位端，使r-s觸發器復位。r-s觸發器正相輸出端輸出低電平使輸出驅動管截止，vdd通過上拉電阻r0使lm331第3腳f0輸出邏輯高電平。此時，r-s觸發器反相輸出端輸出高電平使復零晶體管導通，電容ct通過復零晶體管對地放電。

　　電流開關打向左邊，電容cl通過電阻rl對地放電。當電容cl放電電壓等于輸入比較器的正輸入端電壓vi時，輸入比較器再次輸出高電平，使r-s觸發器置位，輸出驅動管導通，f0輸出邏輯低電平。如此反復循環，從而在f0端輸出一定頻率的脈沖信號。根據電容上電荷平衡原理和相關電學知識，設電容的充電時間為t1，放電時間為t2。由c=q/u， i=q/t，q放=q充，可以得至i放t2=i充t1→t2ul/rl=(ir-ul/rl)t1→(t1+t2)= (irt1rl)/ul；又f=1/t，這里t=t1+t2，所以：

　　f0=1/(t1+t2)=ul/(irt1rl)

　　ul為電容c 兩端的電壓，因為ul在大約10 mv的范圍內波動，因此，ul=vi，故：

　　f0=vi/(irt1rl) (1)

　　從(1)式可以看出，lm331的輸出頻率. f0與輸入電壓vi成正比，從而實現了輸入電壓和輸出頻率的變換。t1由外接的定時元件rt和ct決定，其關系為t1=1.1rtct，這樣可以依據設計電路的要求相應地選取rt和ct的值。 由內部精密電流源提供.ir=1.9 v/rs。式(1)可變為

　　f0= virs/(2.09rlrtct) (2)

　　輸入電阻ri使7腳偏流抵消6腳偏流的影響，從而減小了頻率偏差。rs為可調電阻，它的作用是調整lm331的增益偏差。ci為濾波電容，一般為0.01～0.1 uf，在濾波效果較好的情況下，可使用1uf的電容。當6腳和7腳的rc時間常數匹配時，輸入電壓的階躍變化將引起輸出頻率的階躍變化。為了提高精度和穩定度，阻容元件選用低溫度系數的器件。

　　2 驅動器電路設計

　　驅動電路如圖4所示。外接電阻rt和電容ct 、內部定時比較器、復零晶體管、r-s觸發器等構成單穩定時電路。當輸入端vi+輸入的電壓大于vi-輸入端的電壓時，f