ШИМ, или как подойти к вопросу

Хейтэм

Добрый день, форумчане. Очень сильно необходима ваша помощь, хоть какаято, т.к. я уже абсолютно выбился из сил.
Собственно проблема в написании курсового проекта, вернее в том, как его закончить.

Собственно задание на КП такое: Тип входного сигнала - ток 0-5 мА, функциональный блок - управляемый функциональный генератор с частотой до 30 Гц, на выходе же схемы необходимо получить ШИМ, нагрузка - 35 Ом.

С входным блоком проблем никаких не испытал, подобрав резистор чтобы падение при 5мА было 0.5В, после же усилил по схеме инструментального усилителя по Гутникову, стр. 30 рис 1.11(а) до 5 Вольт.

После же эти 5 В загнал на функциональный генератор по схеме в Титце, Шенке стр. 308, Рис 18.27, при 5В получил 30 герцовый симметричный треугольник на одном выходе, правда амплитуда его почемуто стала 4 Вольта, почему - понять даже не знаю как, ну и собственно на другом выходе получил прямоугольное напряжение с амплитудой в напряжение питания(12В) и так же симметричный.

После расчёта всего предыдущего и моделирования в Multisim 10, удостоверившись что вроде как все работает, возник вопрос, ответ на который найти никак не могу... Как можно из всего этого получить ШИМ, не используя логических элементов и прочего прочего, что читается после аналоговой электроники, так как цифру только-только мы начали проходить. Везде где я находил инфу в интернете, описывалось все с помощью микропроцессоров и чего-то там еще, что вообще мне не подходит... а в книгах, которые рекомендовал препод для КП, я что-то ничего не нашел, либо если и нашел что-то, то в непрямой\непонятной абсолютно форме... В общем, очень нужна ваша помощь, при необходимости результаты моделирования, или схемы которые использовал могу выложить.

Реклама

DrGandalf

Не совсем понял задание, да и книжек, на которые вы ссылаетесь, у меня конечно нет. Приведите что сделали. Так могу только один ответ дать.

Хейтэм писал(а):Как можно из всего этого получить ШИМ, не используя логических элементов и прочего прочего

Мне нравится решение на ОУ, описанное здесь. Может быть это окажется полезным для вас.

Реклама

Хейтэм

Вот собственно то, на чем я закончил..

Слева усилитель, на выходе него у меня 5В. На U4 у меня треугольник (4В, 30 гЦ, при 5В на входе генератора), на U5 прямоугольник (12В, 30 Гц), на осциллограмме собственно изображен треугольник.

Меня вот интересует какие требования к ШИМ, ведь как я понимаю, ШИМ - сигнал дискретный, у которого два уровня 0 и 1, низкий и высокий...читал что Низкий около 0 вольт, высокий около 5 вольт, т.е. прямоугольник у которого и + и - полуволны - не является ШИМом?

Данную статью видел, но вот этот вопрос меня мучает ужасно, моделировал - получал прямоугольник той же частоты что и треугольник, но амплитуда какаято, как падение напряжения на диоде - 700мВ, и скважность чтоб регулировать, от 0 до 100% необходимо было изменять постоянное напряжение от -4 до 4 Вольт, в данном случае.

DrGandalf

Суть ШИМ в том, что управляющий сигнал между Vmin и Vmax (вовсе не обязательно 0 и 5В) преобразуется в меандр с минимальным напряжением Vmin и максимальным Vmax с такой скважностью, что при интегрировании этого сигнала получается исходный сигнал управления. Частота при этом не так важна.

т.е. прямоугольник у которого и + и - полуволны - не является ШИМом?

Если меняется скважность этого прямоугольника - то ШИМ. Однако, относительно нулевого уровня такой ШИМ бесполезен.

Вас смущает то, что амплитуда выходного меандра меньше, чем амплитуда управляющего аналогового сигнала?

Реклама

Хейтэм

DrGandalf писал(а):Суть ШИМ в том, что управляющий сигнал между Vmin и Vmax (вовсе не обязательно 0 и 5В) преобразуется в меандр с минимальным напряжением Vmin и максимальным Vmax с такой скважностью, что при интегрировании этого сигнала получается исходный сигнал управления. Частота при этом не так важна.

Вас смущает то, что амплитуда выходного меандра меньше, чем амплитуда управляющего аналогового сигнала?

Допустим, вот я в данном случае воспользовался компаратором на базе идеального ОУ, на И-вход подал свой треугольник с генератора, на Н-вход подал постоянное напряжение, в данном случае 2 Вольта. Когда потенциалы входов принимают равное значение, сигнал на выходе скачком меняет своё значение, и в данном случае я получил одну определённую скважность выходного сигнала, мой треугольник имеет постоянную амплитуду, независимо от амплитуды входного сигнала, меняется лишь частота.Значит изменяя постоянное напряжение на Н-входе, я могу регулировать скважность выходного сигнала, не цепляя его амплитуду и частоту, является ли это ШИМом?

И да, амплитуда смущает... но вот вы говорите что использовав интегратор, в принципе, можно же вернуть свой аналоговый сигнал в первоначальное состояние? В плане и амплитуды, и частоты, то есть, исходя из этого, на на амплитуду можно вообще глубоко забить?

Реклама

DrGandalf

Да, это уже ШИМ. Однако, выходной сигнал (меандр) возможно еще требуется дополнительно обработать (сдвинуть, усилить). Ну и наконец, в чем суть ШИМ управления - в том, чтобы этот сигнал подать на управляемый ключ (например, полевой транзистор), который подает усиленный сигнал питания уже на нагрузку.

Хейтэм писал(а):И да, амплитуда смущает... но вот вы говорите что использовав интегратор, в принципе, можно же вернуть свой аналоговый сигнал в первоначальное состояние? В плане и амплитуды, и частоты, то есть, исходя из этого, на на амплитуду можно вообще глубоко забить?

Сигнал ШИМ должен соответствовать характеристикам управляемого ключа. Для MOSFET транзистора это обычно меандр с пределами [0 - 10] В.

Да, можно вернуть. Интегратором в данном случае служит RC-цепочка.

PS. Переделайте схему. Скопируйте тупо то что в той статье приведено. Разве что генератор поставьте уже готовый. А дальше уже поможем допилить.

Реклама

Хейтэм

DrGandalf писал(а):Да, это уже ШИМ. Однако, выходной сигнал (меандр) возможно еще требуется дополнительно обработать (сдвинуть, усилить). Ну и наконец, в чем суть ШИМ управления - в том, чтобы этот сигнал подать на управляемый ключ (например, полевой транзистор), который подает усиленный сигнал питания уже на нагрузку.

Эхх, если бы я еще все ваши слова понимал, я же студент, не ходящий на лекции, осваивающий самостоятельно

Ну на счет усиления и сдвига, это уже я уточню у преподавателя, надо ли, или оставить все в таком состоянии, в общем и целом - я вам премного благодарен, за то что развеяли мои сомнения. Кстати, что понимается под сдвигом? Сдвиг по фазе, или что?

DrGandalf

Хейтэм писал(а):Эхх, если бы я еще все ваши слова понимал, я же студент, не ходящий на лекции, осваивающий самостоятельно

В этом я от вас ничем не отличаюсь.

Хейтэм писал(а):Ну на счет усиления и сдвига, это уже я уточню у преподавателя, надо ли, или оставить все в таком состоянии, в общем и целом - я вам премного благодарен, за то что развеяли мои сомнения. Кстати, что понимается под сдвигом? Сдвиг по фазе, или что?

В таком состоянии точно оставлять нельзя, на данный момент оно все еще не работает (нет, меандр есть, вот только нагрузке скорее всего на него пофигу), да и схема ваша, с кучей источников, смущает

. См. PS к предыдущему сообщению.
Под сдвигом я понимаю "вертикальный сдвиг" - по напряжению. Когда у вас не [-5V; +5V] на выходе, а, скажем, [0; 10V].

Хейтэм

DrGandalf писал(а): В таком состоянии точно оставлять нельзя, на данный момент оно все еще не работает, да и схема ваша, с кучей источников, смущает .
Под сдвигом я понимаю "вертикальный сдвиг" - по напряжению. Когда у вас не [-5V; +5V] на выходе, а, скажем, [0; 10V].

Куча источников это лишь проблема программы, каждый ОУ нужно запитывать отдельно, на чертеже который будет в КП входить, естественно, такого не будет.
И от чего же оно не работает? Вроде осциллограф не дурит. Как вы и сказали, усилить и сдвинуть, т.е. привести в соответствующий вид:) Насчет сдвига, как это можно реализовать? Чувствую, возникнет необходимость.

А тупо со статьи скопировать, не мой вариант, т.к. там простейший генератор прямоугольника и треугольника, частота выходных сигналов для них определяется чисто параметрами интегратора, и не зависит от величины входного сигнала. Мой же генератор, генерит частоту при входном токе всей схемы в диапазоне [0,5мА] частота соответсвенно - [0,30Гц], что собственно и есть задание моего курсовика, в данной теме меня уже больше интересует реализация выходного блока.

DrGandalf

Сдвиг до Vmin = 0 на таком сигнале просто делается так:

1) Обрезаем "нижнюю" половину сигнала диодиком (Шоттки)
2) Усиливаем по напряжению двукратно верхнюю "полуволну". Это можно сделать обычным транзистором и парой резисторов.

Не работает сейчас именно потому что вы через резистор туда-сюда ток гоняете. А надо только "туда". При сглаживании (=интегрировании) ШИМ сигнала он попросту в 0 превратится.

Хейтэм

DrGandalf писал(а):Сдвиг до Vmin = 0 на таком сигнале просто делается так:

1) Обрезаем "нижнюю" половину сигнала диодиком (Шоттки)
2) Усиливаем по напряжению двукратно верхнюю "полуволну". Это можно сделать обычным транзистором и парой резисторов.

Не работает сейчас именно потому что вы через резистор туда-сюда ток гоняете. А надо только "туда". При сглаживании (=интегрировании) ШИМ сигнала он попросту в 0 превратится.

Насчет диода, что еще может быть проще, не нужна нижняя полуволна - режешь, была такая мысль)

Через какой резистор, простите?

DrGandalf

Хейтэм писал(а):Через какой резистор, простите?

Который у вас роль нагрузки играет.
Да, про генератор сначала неправильно понял - ок, оставляйте свой. Думал, что он уже реализован *где-то*, и у вас на входе подключается. Тем не менее, мне совершенно непонятен смысл управлять его частотой в данном проекте. Просто я более практически смотрю на задачу.

PS. Не цитируйте мои сообщения полностью, это нарушение правила 2.7 форума

.

Хейтэм

DrGandalf писал(а): Тем не менее, мне совершенно непонятен смысл управлять его частотой в данном проекте. Просто я более практически смотрю на задачу.

PS. Не цитируйте мои сообщения полностью, это нарушение правила 2.7 форума .

Мне после вашей помощи, теперь, тоже не совсем понятно

Но что требуют - то и делаю

Рекомендуете усиливать ШИМ по схеме с ОЭ?

PS. Исправляюсь

DrGandalf

Хейтэм писал(а):Мне после вашей помощи, теперь, тоже не совсем понятно Но что требуют - то и делаю Рекомендуете усиливать ШИМ по схеме с ОЭ?

Дано ли вам напряжение питания? Рекомендую усиливать по схеме с полевым транзистором (MOSFET), а не биполярным.

Хейтэм

DrGandalf писал(а):
Дано ли вам напряжение питания? Рекомендую усиливать по схеме с полевым транзистором (MOSFET), а не биполярным.

Напряжение питание не дано, вроде как нужно разработать источник питания, но препод не заставляет это делать. Так что взял 12В.
В чем преимущество? Просто не сильно с полевыми транзисторами и работали, больше с биполярными, и их там куча разных, слабовато я в них разбираюсь

DrGandalf

Берите биполярный, по схеме с ОЭ. Без проблем.
Полевики просто для решения этой задачи более распространены. Именно для управления мощной нагрузкой посредством ШИМ. У них в среднем лучше характеристики - сопротивление открытого канала, скорость переключения, максимальный ток. КПД, в конце концов.

Хейтэм

DrGandalf писал(а):Берите биполярный, по схеме с ОЭ. Без проблем.
Полевики просто для решения этой задачи более распространены. Именно для управления мощной нагрузкой посредством ШИМ. У них в среднем лучше характеристики - сопротивление открытого канала, скорость переключения, максимальный ток. КПД, в конце концов.

В общем, сильно вам благодарен, попытаюсь на полевом сделать, раз рекомендуете.

Хейтэм

Здравствуйте, собственно преп попросил сравнить свой 30 Гц треугольник с 3х кГц треугольником, получил ШИМ, нормально. Теперь сказал, что необходим мне усилитель мощности на полевике, при чем на обычном, n-канальном(ну, а чего-то везде, где не смотрел, приводится для MOSFET'ов методики расчета теплового режима и прочего, возник ряд вопросов:

Схема я так понимаю по аналогии с ОЭ (общий исток вроде бы)?. Выбор полевика для данного случая, по каким параметрам? Так же для этого полевика нужно подобрать драйвер.
Не знаю насколько глупы эти вопросы, но как по мне, самое ужасное, когда не знаешь с чего начать

И, если можно, пару слов про драйверы, далек я от понимания что это вообще за звери.

DrGandalf

Про это доходчиво написано тут.

Параметры для выбора полевого транзистора те же что и у биполярного - ток открытого канала, рабочее напряжение (напряжение открытия), скорость переключения в зависимости от частоты ШИМ. Драйвер - микросхема, которая формирует правильный сигнал, контролирует напряжение, и если надо его повышает сверх напряжения питания. На вход драйвера подается выходной шим сигнал, выход подключается к затвору ПТ.

Хейтэм

Я так понял, сначало подбираем транзюк, потом драйвер? Если да, то по какому критерию... дубина я еще та

Упс, уже разобрался