Введення
Широтно-імпульсна модуляція полягає в зміні ширини (Тривалості) імпульсів, наступних один за одним з постійною частотою. Широтно-імпульсна модуляція (ШІМ, англ. Pulse-width modulation (PWM)) - наближення бажаного сигналу (багаторівневого або безперервного) дійсним бінарним (з двома рівнями - вкл/викл), так що в середньому, за відрізок часу, їх значення рівні. Основним регулюючим фактором виступає відносна тривалість імпульсів або коефіцієнт заповнення
,
де Т - період проходження імпульсів. При односторонній ШІМ, опорна напруга являє собою періодичні пилкоподібні коливання. В цьому випадку модуляція здійснюється зміною положення тільки одного фронту імпульсу. Для двосторонньої ШІМ, потрібно трикутне (бажано рівносторонній) опорне напруга. Двостороння ШІМ, має більш високим швидкодією, ніж одностороння, тому її застосовують частіше. Якщо вхідний сигнал - біполярний, то повинні змінюватися полярність і середнє значення вихідного напруги. При цьому можливі два типи модуляції різнополярних ШІМ і однополярна ШІМ.
1. Формулювання завдання
У цій роботі розробляється широтно-імпульсний модулятор з наступними параметрами:
Таблиця 1. Зміст завдання
Параметр
Значення
Тип модуляції
двотактний
Рід модуляції
першого роду
Період модулируемого сигналу
5 мс
Діапазон зміни відносної тривалості вихідних імпульсів
0.05 Г· 0.95
Амплітуда імпульсів
10, В
Опір навантаження
0,5 кОм
Похибка перетворення
0.1%
2. Розробка функціональної схеми пристрої
Розглянемо функціональну схему і принцип роботи пристрої.
-->>
Рисунок 1 - Функціональна схема Генератор прямокутних імпульсів необхідний для освіти імпульсів на наступному блоці - глина.
Виходячи з завдання, визначаємо, що в якості опорного напруги повинні бути В«трикутникиВ». На виході глини маємо трикутні імпульси, які є тим самим опорним напругою, що подається на компаратор.
Компаратор пристрій, на негативний вхід якого подається опорний сигнал у вигляді трикутників, а на позитивний - модульований безперервний аналоговий сигнал.
За завданням, модульованим сигналом є синусоїда з частотою 200Гц.
Так само згідно із завданням, амплітуда вихідних сигналів, повинна бути 10В. Потрібну амплітуду забезпечує електронний ключ.
3. Функціональні блоки
3.1 Генератор прямокутних імпульсів
Кварцовий генератор - генератор коливань, синтезованих кварцовим резонатором, входять до складу генератора. Зазвичай володіє невеликою вихідною потужністю.
Зовнішнє напруга на кварцовою платівці викликає її деформацію. А вона, в свою чергу, призводить до появи зарядів на поверхні кварцу (п'єзоелектричний ефект). В результаті цього механічні коливання кварцовою пластини супроводжуються синхронними з ними коливаннями електричного заряду на її поверхні і навпаки. [1]
Для забезпечення зв'язку резонатора з іншими елементами схеми безпосередньо на кварц наносяться електроди, або кварцова пластинка міститься між обкладками конденсатора.
Використовуємо Генератор Пірса. У схемі використовується мінімум компонентів: один цифровий інвертор, один резистор, два конденсатора і кристал кварцу, який діє як Високовибірково елемент фільтра.
Генератор з RC частотно-задаючої ланцюгом, принцип його роботи заснований на процесі зарядки-розрядки конденсатора С через резистор R. Через цей резистор здійснюється ООС по постійному струму, а через конденсатор-ПОС по змінному.
Другий інвертор в схемі генератора призначений для зменшення тривалості фронтів формованого прямокутного коливання. Це необхідно для зменшення впливу подальшою схеми на стабільність коливань задаючого генератора, а також для більш надійної роботи цифрових лічильників дільника частоти.
Малюнок 2 - Блок 1. Генератор прямокутних напружень
Схема дільника частоти до значення потрібної частоти. Для реалізації дільника буде потрібно мікросхема 561ІЕ16.
3.2 Генератор лінійно змінюється напруги
Цей блок являє собою генератор трикутного напруги. В даний час генератори з малим коефіцієнтом нелінійності (Оµ <0,0) і слабким впливом навантаження на форму вихідної напруги створюються з використанням операційних підсилювачів. [7]
Зокрема, поширені генератори на основі інтегратора, керованого вхідним імпульсом напруги прямокутної форми. Елементами схеми є джерело живлення, зарядний резистор R 6 , конденсатор С3 і розрядний транзистор VT1. Вихідна напруга генератора являє собою, посилене операційним підсилювачем, напруга на конденсаторі. ОУ охоплений негативною (R 5 і R 9 ) і позитивною (резистор R 10 ) зворотними зв'язками.
Рисунок 3 - ГЛИН
Генератор працює таким чином. У момент, коли польовий транзистор VT1 закритий, відбувається заряд конденсатора С3 через резистори R10 і R7. Як тільки ми подаємо імпульс на VT1, відбувається розряд конденсатора цей польовий транзистор. [3]
3.3 Компаратор
Даний блок представляє собою компаратор, суть роботи якого полягає в порівнянні двох вхідних сигналів, і отриманні на виході імпульсів різної тривалості. На негативний вхід подається опорний сигнал, тобто В«Трикутні імпульсиВ», а на позитивний - сам модульований безперервний аналоговий сигнал. Частота імпульсів відповідає частоті трикутних імпульсів. Ту частину періоду, яку вхідний сигнал вище опорного, на виході виходить одиниця, нижче - нуль.
Малюнок 4 - Компаратор
3.4 Електронний ключ
Для отримання на виході імпульсів потрібної амплітуди використовуємо транзистор VT2 і елемент В«І-НЕВ» DD5. Резистор R13 обмежує ток на вхід бази транзистора. Резистор R15 є навантаженням.
Рисунок 5 - Схема електронного ключа
4. Розрахункова частина і вибір елементів схеми
4.1 Розрахунок генератора імпульсів
На малюнку 6 показано генератор, зі стоїть з активного елемента - інвертора - і пасивного елемента - кварцового резонатора.
Малюнок 6 - Кварцовий генератор
Замість одного інвертора можна поставити будь непарна кількість інверторів.
Малюнок 7 - Еквівалентна схема заміщення
Еквівалентна схема кварцевого резонатора показана на малюнку 7.
Генератор Пірса - одна з найбільш популярних схем. Вона є основою практично всіх генераторів на одному вентилі. Кварц поводиться як велика індуктивність, так як він підключений паралельно. Роль навантаження на вихід резонатора грають конденсатори C1 і C2. Конденсатори C1 і C2 грають роль навантажувальної ємності кварцового резонатора.
В якості резонатора вибираємо кварцовий резонатор: KX-49 номінальна частота якого - 2.4576 МГц. У таблиці 2 наведено параметри кварцового резонатора.
Таблиця 2 Параметри KX-49
|
 Український реферат переглянуто разів: |  Коментарів до українського реферату: 0 |
|
