步进电机又称脉冲电动机或阶跃电动机，是较早使用的典型机电一体化元件组件 例如，在机械装置中可以用丝杠把角度变成直线位移，也可以用步进电机带动螺旋电位器，调节电压或电流，从而实现对执行机构的控制。

　　步进电机可以直接接收数字信号，不必进行数模转换，使用起来非常方便，在阀门控制、数控机床、绘图仪、打印机以及光学仪器中得到广泛的应用。步进电机、步进电机驱动器构成了步进电机系统不可分割的两大部分。本文介绍一种实用的三相反应式步进电机驱动电路的设计。

　　1 应用器件简介

　　1.1 pmm8713芯片

　　pmm8713是由日本sanyo(三洋)电机公司生产的步进电机控制用脉冲分配器(又称逻辑转换器)，为双列直插式16脚单片cmos集成芯片。pmm8713既可以用于3相控制，又可以用于4相控制。励磁有1相、2相和1-2相3种方式，通过电路设计可任选其中的一种激励方式。此外，pmm8713还具有单时钟或双时钟工作方式，带有正反转控制功能以及初始化复位功能，其内部有时钟选通、激励方式控制、可逆环形计数、激励方式判断等电路。

　　因为pmm8713所有输入端均采用施密特整形电路，因此抗干扰能力强。输出电流大于20 ma，可直接驱动微型步进电机。逻辑框图如图1所示。

　　1.2 lm331芯片

　　lm331是美国ns公司生产的性能价格比较高的集成芯片。lm331可用作精密的频率电压(f/v)转换器、a/d转换器、线性频率调制解调、长时间积分器以及其它相关的器件。lm331为双列直插式8脚芯片，其逻辑框图如图2所示。

　　lm331内部有输入比较电路、定时比较电路、r-s触发电路、复零晶体管、输出驱动管、能隙基准电路、精密电流源电路、电流开关、输出保护电路等。输出管采用集电极开路形式，因此可以通过选择逻辑电流和外接电阻，灵活改变输出脉冲的逻辑电平，从而适应ttl、dtl和cmos等不同的逻辑电路。此外。lm331可采用单/双电源供电，电压范围为4～40 v，输出也高达40 v。

　　1.3 电压-频率变换

　　lm331外接电路简单，只需接入几个外部元件就可以方便地构成电压/频率(v/f)或频率/电压(f/v)变换电路。本文选用lm331的电压/频率(v/f)转换功能.结构如图3所示。

　　外接阻容rt、ct和内部电路构成单稳定时电路。当输入端vi+输入正电压 时，vi+大于vi-，输入比较器输出高电平，r-s触发器置位，输出高电平使输出驱动管导通，从而第3脚f0输出逻辑低电平。同时，电流源ir对电容cl充电。由于复零晶体管的基极接在r-s触发器的反相输出端，因此，复零晶体管截止，电源vcc通过电阻rt对电容ct充电。当uct大于2/3 vcc时，定时比较器输入端(第5脚)为正，因而输出逻辑高电平至r-s触发器的复位端，使r-s触发器复位。r-s触发器正相输出端输出低电平使输出驱动管截止，vdd通过上拉电阻r0使lm331第3脚f0输出逻辑高电平。此时，r-s触发器反相输出端输出高电平使复零晶体管导通，电容ct通过复零晶体管对地放电。

　　电流开关打向左边，电容cl通过电阻rl对地放电。当电容cl放电电压等于输入比较器的正输入端电压vi时，输入比较器再次输出高电平，使r-s触发器置位，输出驱动管导通，f0输出逻辑低电平。如此反复循环，从而在f0端输出一定频率的脉冲信号。根据电容上电荷平衡原理和相关电学知识，设电容的充电时间为t1，放电时间为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，这里t=t1+t2，所以：

　　f0=1/(t1+t2)=ul/(irt1rl)

　　ul为电容c 两端的电压，因为ul在大约10 mv的范围内波动，因此，ul=vi，故：

　　f0=vi/(irt1rl) (1)

　　从(1)式可以看出，lm331的输出频率. f0与输入电压vi成正比，从而实现了输入电压和输出频率的变换。t1由外接的定时元件rt和ct决定，其关系为t1=1.1rtct，这样可以依据设计电路的要求相应地选取rt和ct的值。 由内部精密电流源提供.ir=1.9 v/rs。式(1)可变为

　　f0= virs/(2.09rlrtct) (2)

　　输入电阻ri使7脚偏流抵消6脚偏流的影响，从而减小了频率偏差。rs为可调电阻，它的作用是调整lm331的增益偏差。ci为滤波电容，一般为0.01～0.1 uf，在滤波效果较好的情况下，可使用1uf的电容。当6脚和7脚的rc时间常数匹配时，输入电压的阶跃变化将引起输出频率的阶跃变化。为了提高精度和稳定度，阻容元件选用低温度系数的器件。

　　2 驱动器电路设计

　　驱动电路如图4所示。外接电阻rt和电容ct 、内部定时比较器、复零晶体管、r-s触发器等构成单稳定时电路。当输入端vi+输入的电压大于vi-输入端的电压时，f