Цифровые микросхемы транзисторы.
Поиск по сайту
Микросхемы ТТЛ (74…).
На рисунке показана схема самого распространенного логического элемента — основы микросхем серии К155 и ее зарубежного аналога — серии 74. Эти серии принято называть стандартными (СТТЛ). Логический элемент микросхем серии К155 имеет среднее быстродействие tзд,р,ср.= 13 нс. и среднее значение тока потребления Iпот = 1,5…2 мА. Таким образом, энергия, затрачиваемая этим элементом на перенос одного бита информации, примерно 100 пДж.
Для обеспечения выходного напряжения высокого уровня U1вых. 2,5 В в схему на рисунке потребовалось добавить диод сдвига уровня VD4, падение напряжения на котором равно 0,7 В. Таким способом была реализована совместимость различных серий ТТЛ по логическим уровням. Микросхемы на основе инвертора, показанного на рисунке (серии К155, К555, К1533, К1531, К134, К131, К531), имеют очень большую номенклатуру и широко применяются.
| ТТЛ серия | Параметр | Нагрузка | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Российские | Зарубежные | Pпот. мВт. | tзд.р. нс | Эпот. пДж. | Cн. пФ. | Rн. кОм. |
| К155 КМ155 | 74 | 10 | 9 | 90 | 15 | 0,4 |
| К134 | 74L | 1 | 33 | 33 | 50 | 4 |
| К131 | 74H | 22 | 6 | 132 | 25 | 0,28 |
| К555 | 74LS | 2 | 9,5 | 19 | 15 | 2 |
| К531 | 74S | 19 | 3 | 57 | 15 | 0,28 |
| К1533 | 74ALS | 1,2 | 4 | 4,8 | 15 | 2 |
| К1531 | 74F | 4 | 3 | 12 | 15 | 0,28 |
При совместном использовании микросхем ТТЛ высокоскоростных, стандартных и микромощных следует учитывать, что микросхемы серии К531 дают увеличенный уровень помех по шинам питания из-за больших по силе и коротких по времени импульсов сквозного тока короткого замыкания выходных транзисторов логических элементов.
При совместном применении микросхем серий К155 и К555 помехи невелики.
| Нагружаемый выход |
Число входов-нагрузок из серий | ||
|---|---|---|---|
| К555 (74LS) | К155 (74) | К531 (74S) | |
| К155, КM155, (74) | 40 | 10 | 8 |
| К155, КM155, (74), буферная | 60 | 30 | 24 |
| К555 (74LS) | 20 | 5 | 4 |
| К555 (74LS), буферная | 60 | 15 | 12 |
| К531 (74S) | 50 | 12 | 10 |
| К531 (74S), буферная | 150 | 37 | 30 |
Выходы однокристальных, т.
| Параметр | Условия измерения | К155 | К555 | К531 | К1531 | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Мин. |
Тип. | Макс. | Мин. | Тип. | Макс. | Мин. | Тип. | Макс. | Мин. | Макс. | ||
| U1вх, В схема |
U1вх или U0вх Присутствуют на всех входах | 2 | 2 | 2 | 2 | |||||||
| U0вх, В схема |
0,8 | 0,8 | 0,8 | |||||||||
| U0вых, В схема | Uи.п. |
0,4 | 0,35 | 0,5 | 0,5 | 0,5 | ||||||
| I0вых= 16 мА | I0вых= 8 мА | I0вых= 20 мА | ||||||||||
| U1вых, В схема |
Uи. п.= 4,5 В |
2,4 | 3,5 | 2,7 | 3,4 | 2,7 | 3,4 | 2,7 | ||||
| I1вых= -0,8 мА | I1вых= -0,4 мА | I1вых= -1 мА | ||||||||||
| I1вых, мкА с ОК схема | U1и.п.= 4,5 В, U1вых=5,5 В | 250 | 100 | 250 | ||||||||
| I1вых, мкА Состояние Z схема |
U1и.п.= 5,5 В, U1вых= 2,4 В на входе разрешения Е1 Uвх= 2 В | 40 | 20 | 50 | ||||||||
| I0вых, мкА Состояние Z схема |
U1и. п.= 5,5 В, Uвых= 0,4 В, Uвх= 2 В |
-40 | -20 | -50 | ||||||||
| I1вх, мкА схема | U1и.п.= 5,5 В, U1вх= 2,7 В | 40 | 20 | 50 | 20 | |||||||
| I1вх, max, мА | U1и.п.= 5,5 В, U1вх= 10 В | 1 | 0,1 | 1 | 0,1 | |||||||
| I0вх, мА схема |
U1и.п.= 5,5 В, U0вх= 0,4 В | -1,6 | -0,4 | -2,0 | -0,6 | |||||||
Iк. з., мА | U1и.п.= 5,5 В, U0вых= 0 В | -18 | -55 | -100 | -100 | -60 | -150 | |||||
14-разрядный двоичный счетчик-делитель 561ИЕ16 = CD4020A
ИЕ16 — 14-разрядный двоичный счетчик-делитель 561ИЕ16 = CD4020A
| en | ||||
|
.. »
.. »
Cl — производится потенциалом «H». 
-Ck — активный фронт \_.
|
|
8
5-2.5-широтно-импульсный модулятор.
Широтно-импульсный модулятор или
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, англ. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) ) — приближение полезного сигнала (многоуровневого или непрерывного) к реальным двоичным сигналам (с двумя уровнями — на / на ), так что в среднем , за определенный период времени их значения равны. Формально это можно записать так:
,
Где х ( т ) — желаемый входной сигнал в пределе от t1 до t2 и ∆ T i — длительность i -й импульс ШИМ, каждый с амплитудой A . ∆ T i выбирается таким образом, чтобы суммарные площади (энергии) обеих величин были примерно равны на достаточно длительном промежутке времени, а также средние значения величин за период равно:
.
Контролируемыми «уровнями» обычно являются параметры источника питания электростанции, например, преобразователи импульсов напряжения/регуляторы напряжения постоянного тока/или скорость двигателя.
Для импульсных источников x ( t ) = U const стабилизация.
THORN — широтно-импульсный преобразователь, формирующий сигнал ШИМ по заданному значению управляющего напряжения. Основным преимуществом ШИМ является высокий КПД его усилителей мощности, что достигается использованием их исключительно в ключевом режиме. Это значительно снижает энерговыделение на силовом преобразователе (СП).
Приложение
При широтно-импульсной модуляции в качестве несущей волны прямоугольных импульсов используется периодическая последовательность, а информационным параметром, связанным с дискретным модулирующим сигналом, является длительность этих импульсов. Периодическая последовательность прямоугольных импульсов одинаковой длительности имеет постоянную составляющую, обратно пропорциональную скважности импульсов, то есть прямо пропорциональную их длительности. Пропуская импульсы через ФНЧ с частотой среза, значительно меньшей частоты следования импульсов, эту постоянную составляющую можно легко выделить, получив постоянное давление.
Если длительность импульсов разная, ФНЧ будет выделять медленно меняющееся напряжение, которое следует закону изменения длительности импульсов. Таким образом, с помощью ШИМ можно создать простой ЦАП: значения отсчетов сигнала кодируются длительностью импульсов, а фильтр нижних частот преобразует последовательность импульсов в плавно изменяющийся сигнал.
Широтно-импульсная модуляция заключается в изменении ширины (длительности) импульсов, следующих друг за другом с постоянной частотой. Широтно-импульсная модуляция (ШИМ) — аппроксимация полезного сигнала (многоуровневого или непрерывного) реальным бинарным (с двумя уровнями — вкл/выкл), так что в среднем за промежуток времени их значения равны. Основным регулирующим фактором является относительная длительность импульсов или коэффициент заполнения
,
где T — период повторения импульсов. При односторонней ШИМ опорное напряжение представляет собой периодические пилообразные колебания.
В этом случае модуляция осуществляется изменением положения только одного фронта импульса. Для двунаправленного ШИМ требуется треугольное (предпочтительно равностороннее) опорное напряжение. Двусторонняя ШИМ имеет более высокую скорость, чем односторонняя, поэтому используется чаще. Если входной сигнал двухполярный, то полярность и среднее значение выходного напряжения должны измениться. При этом возможны два вида модуляции — биполярная ШИМ и униполярная ШИМ.
1. Формулировка задания
Таблица 1. Содержание задания
Рассмотреть функциональную схему и принцип работы устройства.
|
|
Рисунок 1 — Функциональная схема
Генератор прямоугольных импульсов необходим для формирования импульсов на следующем блоке — ГЛИНЕ.
Исходя из поставленной задачи, определяем, что в качестве опорного напряжения следует использовать «треугольники». На выходе CLAY имеем треугольные импульсы, которые и являются тем самым опорным напряжением, подаваемым на компаратор.
Компаратор — устройство, на отрицательный вход которого подается опорный сигнал в виде треугольников, а на положительный вход — модулированный непрерывный аналоговый сигнал.
По назначению модулированный сигнал представляет собой синусоиду частотой 200 Гц.
Также по заданию амплитуда выходных сигналов должна быть 10В. Необходимая амплитуда обеспечивается электронным ключом.
3. Функциональные блоки
Кварцевый генератор — генератор колебаний, синтезируемых кварцевым резонатором, входящим в состав генератора. Обычно имеет небольшую выходную мощность.
Внешнее воздействие на кварцевую пластину вызывает ее деформацию. А это, в свою очередь, приводит к возникновению зарядов на поверхности кварца (пьезоэлектрический эффект). В результате механические колебания кварцевой пластины сопровождаются синхронными с ними колебаниями электрического заряда на ее поверхности и наоборот.
Для обеспечения связи резонатора с остальными элементами схемы электроды накладывают непосредственно на кварц, либо между пластинами конденсатора помещают кварцевую пластину.
Используйте генератор Пирса. В схеме используется минимум компонентов: один цифровой инвертор, один резистор, два конденсатора и кварцевый кристалл, выполняющий роль высокоселективного фильтрующего элемента.
Генератор с RC-частотозадающей схемой, принцип его работы основан на процессе заряда и разряда конденсатора С через резистор R. Через этот резистор осуществляется ООС по постоянному току, а через конденсатор-ПОС в переменной.
Второй инвертор в цепи генератора предназначен для уменьшения длительности фронтов генерируемых прямоугольных импульсов. Это необходимо для уменьшения влияния последующего контура на стабильность колебаний задающего генератора, а также для более надежной работы цифровых счетчиков делителя частоты.
Рисунок 2 — Блок 1. Генератор напряжения прямоугольной формы
Схема делителя частоты на значение требуемой частоты. Для реализации делителя необходима микросхема 561ИЕ16.
3.2 Генератор рампы
Этот блок представляет собой генератор напряжения треугольной формы.
В настоящее время генераторы с малым коэффициентом нелинейности (ε
В частности, распространены генераторы на основе интегратора, управляемого прямоугольным импульсом входного напряжения. Элементами схемы являются источник питания, зарядный резистор R 6 , конденсатор С3 и разрядный транзистор VT1. Выходное напряжение генератора, усиленное операционным усилителем, равно напряжению на конденсаторе. ОУ покрывается отрицательными (R 5 и R 9) и положительной (резистор R 10) обратной связи.
Рисунок 3 — ГЛИНА
Генератор работает следующим образом. В момент, когда полевой транзистор VT1 закрыт, конденсатор С3 заряжается через резисторы R10 и R7. Как только мы подаем импульс на VT1, конденсатор разряжает этот полевой транзистор.
Этот блок представляет собой компаратор, суть которого заключается в сравнении двух входящих сигналов, и получении на выходе импульсов разной длительности. На отрицательный вход подается опорный сигнал, т.е. «треугольные импульсы», а на положительный — сам модулированный непрерывный аналоговый сигнал.
Частота импульсов соответствует частоте треугольных импульсов. Та часть периода, на которой входной сигнал выше опорного, на выходе равен единице, ниже — нулю.
Рисунок 4 – Компаратор
3.4 Электронный ключ
Для получения нужной амплитуды на выходе импульсов используем транзистор VT2 и элемент «И-НЕ» DD5. Резистор R13 ограничивает ток на базовом входе транзистора. Резистор R15 является нагрузкой.
Рисунок 5 – Схема электронного ключа
4. Расчетная часть и выбор элементов схемы
4.1 Расчет генератора импульсов
На рис. 6 показан генератор, состоящий из активного элемента — инвертора — и пассивного элемента — кварцевого резонатора.
Рисунок 6 – Кварцевый генератор
Вместо одного инвертора можно поставить любое нечетное количество инверторов.
Рисунок 7 – Эквивалентная схема замещения
Эквивалентная схема кварцевого резонатора показана на рисунке 7.
Генератор Пирса – одна из самых популярных схем. Он лежит в основе практически всех генераторов на одном клапане. Кварц ведет себя как большая индуктивность, поскольку он подключен параллельно. Роль нагрузки на выходе резонатора играют конденсаторы С1 и С2. Конденсаторы С1 и С2 играют роль нагрузочной емкости кварцевого резонатора.
В качестве резонатора выбираем кварцевый резонатор: КХ-49 номинальная частота которого 2,4576 МГц. В табл. 2 приведены параметры кварцевого резонатора.
Таблица 2 Параметры KX-49
| C L | Р1 | С0 | Ф |
| 30 пФ | 200 Ом | 7пФ | 2,4576 МГц |
Резистор R1 предназначен для автоматического запуска генератора при включении питания. Этот же элемент определяет коэффициент усиления инвертора, и чем больше этот коэффициент, тем больше прямоугольных колебаний будет формироваться на его выходе, а это, в свою очередь, приведет к уменьшению тока, потребляемого кварцевым генератором.
Выбираем номинал резистора R1 равным 1 МОм.
Резистор R2 вместе с конденсатором C2 увеличивает импеданс цепи для увеличения фазового сдвига. Это нужно для того, чтобы генератор работал на нужной, а не на большей частоте. Резистор также изолирует выход инвертора от цепи резонатора и, таким образом, поддерживает прямоугольность импульса. Номинал резистора должен быть примерно равен сопротивлению нагрузки Z L, которое можно рассчитать по приведенной выше формуле:
Импульсы с частотой f = 2,4576 МГц подаются на счетчик IE16, с выхода Q7 счетчика получаем импульсы с частотой f/256=90,6 кГц.
4.2 Расчет генератора рампы
Схема на рисунке 5 выбрана как генератор линейно изменяющегося напряжения.
Рассматриваемый ГЛИН выполнен на базе интегратора напряжения (DD2, RC-цепочка, источник питания U1), управляемого генератором прямоугольных импульсов и источником питания U1. Когда транзистор закрыт, через него протекает неуправляемый (начальный) ток стока.
При открытом транзисторе ток через транзистор должен определяться величиной сопротивления нагрузки и напряжением питания.
При достижении линейно изменяющимся напряжением Uc(t) на выходе интегратора значения напряжения срабатывания подается управляющий сигнал, под действием которого ключевой транзистор VT1 открывается, разряжая конденсатор. Затем процесс повторяется с периодом:
Выставляем частоту 9,6 кГц.
Напряжение Uсм целесообразно выбирать минимальным, чтобы исключить влияние разброса параметров используемых резисторов на коэффициент нелинейности формируемого напряжения.
Максимальное напряжение на конденсаторе связано с зависимостью от продолжительности
t
Выберите U1 = 5В, U2=0В, тогда Ucm = 5В.
Выбираем R 6 = R 5 = 10 кОм, тогда С 3 = 96нФ.
Исходя из следующего, находим R9.
Uвых = 10 В, тогда: R 9 = Ucmax * R 6 / Uвых = 5 * 10000 / 10≈ 2 кОм, берем ближайшее значение
R 9 = R 10 = 2 кОм
В качестве ОУ DD3 выбран 140УД7.
Питание ±10В.
4.3 Выбор компаратора
Аналог LM111 Входной ток менее 100 нА Коэффициент усиления не менее 200000 Ток нагрузки до 50 мА Питание +5…+30 или ±3…±15 В
Области применения
Детекторы перехода через нуль Детекторы перенапряжения Широтно-импульсные модуляторы Прецизионные выпрямители Аналого-цифровые преобразователи
Резистор R12 в сочетании с диодами D1 и D2 ограничивает размах входного сигнала. Благодаря диодам в ограничим диапазон входного напряжения от -12,6 В до +12,6 В, условие — отрицательное входное напряжение не должно достигать значения напряжения пробоя (например, для диода 9 типа0005 КД510А это значение — 50 В).
Таблица 3 Параметры выбранного транзистора
| имя | У обр. ,В | I пр. макс, А | I обр. не более, мкА | F d max, кГц |
| КД510А | 50 | 0,2 | 5 | 200000 |
4.
4 Расчет электронного ключа
В качестве ключа выбрана следующая схема:
Рисунок 9 — Схема электронного ключа
Rн = 0,5 кОм, Uвых = 10В.
Ik=Uвых/Rn=10/500=50мА
По справочнику ищем транзистор, выдерживающий заданный ток коллектора (0,05А). Транзистор КТ315А держит постоянный ток до 0,1 А.
Из справочника — h31э, для КТ315А
Считаем ток базы Iб = Iк/h31э = 0,05/30 ≈ 1,67 мА, ток не менее 167 мкА должен подаваться на базу.
R14 — согласующее сопротивление между компаратором DD3 и транзистором VT2. Выберем R16 = 200 Ом.
R вых = R 15 = 500 Ом по заданию выбираем из ряда 510 Ом. на выходе нужно получить 10 В, тогда вычисляем номинал резистора R 14
(U пит -U вых) / R 14 = U вых / R 15,
откуда R 14 = 2R 15 / 10 = 102 Ом, из стандартного диапазона выбираем номинал 100 Ом. Рассеиваемая мощность 10 В*1,25 мА≈0,0125 Вт
Таблица 4. Параметры выбранного транзистора КТ315А. 002
Период вывода:
Минимальная длительность импульса:
Длительность должна быть равна 5,12 мкс.
На графике видно, что оно равно 5,56 мкс.
Длительность импульса должна быть 97,37 мкс. На графике видно, что оно равно 97,74 мкс.
В данной курсовой работе мы разработали принципиальную схему и рассчитали схему широтно-импульсного модулятора. На вход устройства ШИМ подается синусоида с частотой по заданию — 200 Гц, на выходе имеем преобразованный сигнал ШИМ, амплитуда которого 10 В. Диапазон изменения относительной длительности выходных импульсов этого ШИМ составляет — 0,05 ÷ 0,95. Разработанный широтно-импульсный модулятор достаточно прост. Схема была смоделирована с помощью пакета CircuitMaker.
1. Альтшуллер Г.Б., Елфимов Н.Н., Шакулин В.Г. Кварцевые резонаторы: справочник. М.: Радио и связь, 1984.-232с., ил.
2. Хорвиц П., Хилл В. Искусство схемотехники: пер. с английского. – Ред. шестой. М.: Мир, 2001.
3. Курс лекций по ECiMS (преподаватель Андреев И.Б.).
4. Микросхемы цифровые КМОП, справочник, Партала О.Н. — СПб: Наука и техника, 2001.
— 400 стр. с иллюстрациями.
5. Лабутин Л. Кварцевые резонаторы. — Радио, 1975, № 3.
6. Генераторы прямоугольных импульсов на КМОП-микросхемах. В. Стрижов, Схемотехника, 2000, № 2, с. 28
7. Забродин Ю.С. Промышленная электроника: Учебник для вузов. — М.: Высшее. Школа, 1982. — 496с., ил.
LFM FM (PM) SKM AMn FMn KAM FSK GMSK
OFDM COFDM TCM AIM DM PCM ΣΔ PWM PFM FIM FHSS DSSS CSS
График, иллюстрирующий использование трехуровневого ШИМ для управления двигателем, который используется в асинхронном двигателе с переменной частотой диски. Напряжение от модулятора ШИ, подаваемое на обмотку машины, показано синим цветом (В). Магнитный поток в статоре машины показан красным (B). Здесь магнитный поток имеет примерно синусоидальную форму из-за соответствующего закона ШИМ.
Широтно-импульсная модуляция (ШИМ, англ. широтно-импульсная модуляция (ШИМ) ) — процесс управления мощностью, подаваемой на нагрузку, путем изменения скважности импульсов, при постоянной частоте.
Различают аналоговый ШИМ , цифровой ШИМ , двоичный (двухуровневый) ШИМ и троичный (трехуровневый) ШИМ .
Причины распространения ШИМ
Основной причиной использования ШИМ является стремление повысить эффективность при построении электронной аппаратуры и в других компонентах, например, ШИМ используется для регулировки яркости подсветки ЖК-мониторов и дисплеи в телефонах, КПК и т. д.
Тепловая мощность, выделяемая на ключе с ШИМ
В ШИМ в качестве ключевых элементов используются транзисторы (можно использовать и другие полупроводниковые приборы) не в линейном, а в ключевом режиме, то есть транзистор либо открыт ( выключен) или замкнут (находится в состоянии насыщения) все время. В первом случае транзистор имеет почти бесконечное сопротивление, поэтому ток в цепи очень мал, и хотя на транзисторе падает все напряжение питания, мощность, рассеиваемая на транзисторе, практически равна нулю. Во втором случае сопротивление транзистора крайне мало, а, следовательно, и падение напряжения на нем близко к нулю — невелика и выделяемая мощность.
В переходных состояниях (переход ключа из проводящего состояния в непроводящее и наоборот) мощность, выделяющаяся в ключе, значительна, но поскольку длительность переходных состояний чрезвычайно мала по отношению к периоду модуляции, средняя мощность коммутационных потерь незначительна. 9(2)R\rightarrow 0)
Принцип работы ШИМ
Аналоговый ШИМ
Аналоговый ШИМ реализован с помощью компаратора, на один вход которого подается треугольный или пилообразный периодический сигнал от вспомогательного генератора, а на другой — модулирующий сигнал. На выходе компаратора формируются периодические прямоугольные импульсы переменной ширины, скважность которых изменяется по закону модулирующего сигнала, а частота равна частоте треугольного или пилообразного сигнала и обычно постоянна .
Аналоговый ШИМ используется в усилителях низкой частоты класса « D ».
Цифровой ШИМ
В двоично-цифровой технике, где выходы могут принимать только одно из двух значений, приближая желаемый средний уровень выходного сигнала с помощью ШИМ совершенно естественен.
Схема так же проста: формируется пилообразный сигнал N -разрядный счетчик.Цифровые устройства (ЦШИП) работают на фиксированной частоте, обычно значительно превышающей отклик управляемых установок ( повторная выборка ). В периоды между тактовыми фронтами выход DSCH остается стабильным, либо низким, либо высоким, в зависимости от выхода цифрового компаратора, который сравнивает значение счетчика с уровнем приближающегося цифрового сигнала V ( n ). Выход в течение многих циклов можно интерпретировать как серию импульсов с двумя возможными значениями 0 и 1, сменяющих друг друга каждый такт T . Частота появления одиночных импульсов получается пропорциональная уровню приближающегося сигнала ~ В ( n ). Единицы, следующие друг за другом, образуют контур одного, более широкого импульса. Длительность принимаемых импульсов переменной ширины ~ В ( n ) кратна периоду тактирования T , а частота равна 1/( T *2 N ).
Низкая частота означает длительные, относительно Т , периоды постоянства сигнала одного уровня, что дает низкую равномерность распределения импульсов.
Описываемая схема цифровой генерации подпадает под определение однобитной (двухуровневой) импульсно-кодовой модуляции ( ПКМ ). 1-битный ИКМ можно рассматривать с точки зрения ШИМ как серию импульсов с частотой 1/ T и шириной 0 или T . Добиться усреднения за более короткий промежуток времени позволяет доступная передискретизация. Высокое качество имеет такая разновидность однобитовой ИКМ, как плотностно-импульсная модуляция ( модуляция плотности импульсов ), которую также называют частотно-импульсная модуляция .
Непрерывный аналоговый сигнал восстанавливается путем арифметического усреднения импульсов за многие периоды с помощью простого фильтра нижних частот. Хотя обычно даже этого не требуется, так как электромеханические узлы привода имеют индуктивность, а объект управления (ОУ) инерционность, импульсы с выхода ШИМ сглаживаются и ОУ, при достаточной частоте ШИМ сигнала ведет себя как при управлении обычным аналоговым сигналом.
(n)(A*(\mathcal (4))T_(i)) \over (t2-t1)),)
Где x ( t ) — входной сигнал в диапазоне от t1 до t2 , и ∆ T i = t 2 − t 1 n (\displaystyle (\frac (t2- t1)(n)))- длительность i -й субимпульс ШИМ, каждый с амплитудой A . п выбирается таким образом, чтобы за период разница между суммами площадей (энергий) обоих значений была меньше допустимой:
∫ t 1 t 2 x (t) d t − ∑ i = 1 n A ∗ 4 T i Контролируемыми «уровнями», как правило, являются параметры мощности электростанции, например, напряжения импульсных преобразователей / регуляторов постоянного напряжения / или скорость электродвигателя. Для импульсных источников x Ссылки
Уважаемый микропрогер, мы будем говорить с вами как можно больше простым языком :
представьте себе электрический импульс А с амплитудой напряжения от 0В до 5В, длительностью 1мс и периодом повторения 10мс (т.
е. за 1 мс напряжение на линии, по которой проходит импульс А, равно 5В, затем за 9мс 0В, и так повторяется каждые 10мс). А теперь представим, что мы увеличиваем длительность импульса А до 2мс (теперь пусть это будет импульс Б), а он повторяет точно такие же каждые 10 мс. Задание изменяет ширину импульса А от 1 мс до импульса В 2 мс идет ШИМ задание .
Вообще говоря, слово «модуляция» означает изменение параметров вибрации (частота, амплитуда, фаза). Широтно-импульсная модуляция — изменение скважности импульсов на постоянной частоте. Скважность такая же, как и длина, т.е. в нашем примере это изменение длины импульса от 1мс до 2мс.
ШИМ 9Регулятор 0006
Работа ШИМ Регулятор четко показан на этом рисунке-графике.
На графике мы видим три сигнала. Сигналы модулированные ШИМ Ом, формирующие и регулирующие скважность импульсов.
Рабочий цикл на графике выше составляет 15%.
То есть за один период, равный 100%, 15% времени выдается логическая единица (уровень напряжения ТТЛ +3В или +5В). 75% времени выдается логический ноль (отсутствие сетевого напряжения — 0В).
На среднем графике рабочий цикл составляет 50% — 50% времени выдачи логической 1, 50% времени выдачи логического 0.
На графике ниже рабочий цикл равен 90%. 90%-1. 100.
Если подключить светодиод к нашему, то в случае с первой графой светодиод будет слабо светиться. При графике 2 свечение светодиода будет ярче, чем при графике 1, но сам светодиод будет светиться на 50% своей мощности. В случае 3-го графика яркость светодиода будет установлена на уровне 90%, близком к максимальному.
Как видим, с PWM очень удобно регулировать яркость светодиода, а так же работу шагового двигателя.
Еще раз вспомнил наши импульсы А и В. Они идут по проводу к потребителю электрического тока и представляют собой электрический ток с определенным напряжением (Вольты) и определенной силой (Амперами), которая зависит от потребителя.
Потребители обычно питаются фиксированным током (например 300мА ). То есть, если импульс А или В длился все 10мс и не прерывался, то ток потребления у потребителя был ровно 300мА. Если прерывать ток длительностью импульса, то ток потребления при активном импульсе А будет 300мА*(1/10)= 30 мА , с импульсом B 300 мА * (2/10) = 60 мА .
Генераторы ШИМ применяются в задачах управления светодиодными лампами. Все ограничивается просто: чем больший ток мы подаем на светодиод, тем ярче он светится. То же и с RGB-светодиодами — подаем красный (R) импульс А (30 мА), синий импульс В (60 мА), зеленый 0 — получаем тусклый фиолетовый свет, который получается из менее яркого красного и более яркого синего цветов.
ШИМ применялся в задачах управления вращающимися двигателями — чем больше ток подается на контакты двигателя, тем быстрее он вращается. А если у нас три двигателя, а вдобавок куча идей и целая программа для последовательной подачи на их обмотки импульсов типа А и В? Здесь можно собрать целый 3D-принтер!
Для микропрограммного понимания сути словосочетания « ШИМ-регулятор » достаточно понимания общего назначения опорной частоты и способов выдачи последовательности логических нулей и единиц на одну ножку микросхемы
Допустим у нас есть микроконтроллер или ПЛИС и такой же вращающийся движок, который потребляет 300мА при постоянном токе 5В и при этом вращении своей оси 10 раз в секунду.
двигатель сделает 5 оборотов с частотой 1 оборот в секунду, затем сделает еще 2 оборота за 1 секунду и выключится.Оценка: 0
Schaltkreis / IC / Halbleiter / EPROM — DDR RFT UDSSR ab0,20 € R в Тюрингии — Гера
Кляйнанцайген Гера Электроник Weitere Электроник
- по электронной почте
- через Facebook
- через Твиттер
- через Pinterest
1 € VB
Версанд Мёглих07545 Тюринген — Гера
16.
