17523

Формування аналогового сигналу з заданими параметрами з допомогою широтно-імпульсного модулятора

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Тема: Формування аналогового сигналу з заданими параметрами з допомогою широтноімпульсного модулятора. Мета: Ознайомлення з роботою широтноімпульсного модулятора. Завдання:Сформувати вихідний сигнал ШІМ з частотою та формою заданими згідно варіанту: Варіант:...

Украинкский

2013-07-01

416.35 KB

6 чел.

Тема: Формування аналогового сигналу з заданими параметрами з допомогою широтно-імпульсного модулятора.

Мета: Ознайомлення з роботою широтно-імпульсного модулятора.

Завдання:Сформувати вихідний сигнал ШІМ з частотою та формою заданими згідно варіанту:

Варіант: 20

Частота ШІМ : 140, Гц

Форма вихідного аналогового сигналу: Синусоїда

Теоретичні відомості

Широтно-імпульсна модуляція (ШІМ, англ. Pulse-width modulation (PWM)) — наближення бажаного сигналу (багаторівневого або неперервного) до дійсних бінарних сигналів, таким чином, щоби, в середньому, за деякий відрізок часу, їхні значення булли рівними. Формально, це можна записати наступним чином:

,

де x(t) - бажаний вхідний сигнал на проміжку часу від t1 до t2, а ∆Ti - тривалість i -го ШІМ імпульсу, кожного з амплітудою A. ∆Ti підбирається таким чином, щоби сумарні площі (енергії) обох величин були приблизно рівні за досить тривалий проміжок часу, також рівні і середні значення величин за період:

.

Керованими "рівнями", як правило, є параметри живлення силової установки, наприклад, напруга імпульсних перетворювачів /регуляторів постійної напруги/або швидкість електродвигуна. Для імпульсних джерел x(t) = Uconst стабілізації.

ШІП — широтно-імпульсний перетворювач, що генерує ШІМ-сигнал за заданим значенням керуючої напруги. Основною перевагою ШІМ — високий коефіцієнт корисної дії його підсилювачів потужності, який досягається за рахунок їх роботи винятково в ключовому режимі. Це значно зменшує потужність, яка виділяється на силовому керуючому елементі (як правило транзисторі).

При широтно-імпульсній модуляції як несуча частота використається періодична послідовність прямокутних імпульсів, а інформаційним параметром, пов'язаним з дискретним модулюючим сигналом, є тривалість цих імпульсів. Періодична послідовність прямокутних імпульсів однакової тривалості має постійну складову, обернено пропорційну шпарності імпульсів, або прямо пропорційну їхній тривалості. Пропустивши імпульси через фільтр низьких частот з частотою зрізу меншою, ніж частота вихідних імпульсів ШІП, цю постійну складову можна легко виділити, одержавши постійну напругу. Якщо тривалість імпульсів буде різною, ФНЧ виділить напругу, яка плавно змінюється, і яка відслідковує закон зміни тривалості імпульсів. Таким чином, за допомогою ШІМ можна створити нескладний цифро-аналоговий перетворювач, вихідна величина якого задається тривалістю імпульсів, а ФНЧ перетворить імпульсну послідовність у неперервний вихідний сигнал.

ШІМ використають транзистори, які працюють в ключовому режимі, тобто коло струму, яке проходить через транзистор увесь час або розімкнуте (транзистор працює в закритому режимі), або замкнуте (транзистор - в стані насичення). У першому випадку транзистор має нескінченний опір, тому струм в колі не тече, а отже і потужність, яка виділяється на цьому транзисторі рівна нулю.

.

В другому випадку опір транзистора є мінімальним, це призводить, до того, що і спадання напруги на ньому є близьким до нуля, отже потужність, яка виділяється теж мала.

.

Вихідним сигналом ШІМ є імпульсний сигнал постійної частоти й змінної шпарності, тобто відношення тривалості імпульсу до його періоду. За допомогою задання шпарності (тривалості імпульсів) можна міняти середню напругу на виході ШІМ.

В аналогових системах вихідним сигнал ШІМ може генеруватися аналоговим компаратором, на інвертуючий вхід якого подається опорний сигнал у вигляді напруги пилоподібної або трикутної форми, а на неінвертуючий - власне сам аналоговий сигнал, який необхідно модулювати. Частота імпульсів відповідає частоті опорного сигналу. Ту частину періоду, коли вхідний сигнал є більшим ніж вище опорний, вихідний синал рівний одиниці, коли меншим – нуль.

У цифровій техніці, виходи якої можуть приймати тільки одне із двох значень. Схема реалізації ШІМ містить генератор опорного сигналу на базі N-бітного лічильника. Цифрові ШІП працюють на фіксованій частоті, яка зазвичай значно перевищує реакцію керованих установок (передискретизація). У періоди між фронтами тактових імпульсів, вихід ШИП залишається стабільним, на ньому діє або низький рівень або високий, залежно від виходу цифрового компаратора, що порівнює значення лічильника з рівнем очікуваної вихідної напруги V(n).

Безперервний аналоговий сигнал може відновлюватися усередненням імпульсів ШІМ на протязі багатьох періодів за допомогою фільтра низьких частот. Хоча зазвичай навіть цього не потрібно, оскільки об'єкти керування – мають інерцією, тому імпульси з виходу ШІП згладжуються, і при достатній частоті ШІМ - сигналу, поводиться як при керуванні звичайним аналоговим сигналом.

Схеми перевірки функціонування ШІМ

Програма

#include <REGX51.H>

#define F_clk 14000000

#define Freq 100

#define P_OUT P1_2

bit PWM_out;

#define vawe_count_MAX 8

unsigned char code vawe[vawe_count_MAX]={10,20,50,80,90,80,50,20};

unsigned char vawe_count;

unsigned char TL1_t;

unsigned char TH1_t;

unsigned char TL0_t;

unsigned char TH0_t;

void init_T0(void);

void init_T1(void);

/*---------------------------------*/

void main(void)

{

init_T0();

init_T1();

EA=1;

while(1);

}

/*---------------------------------*/

void init_T0(void)

{

ET0=1;

PT0=1;

TMOD &= 0XF0;                    /* clear Timer 0   */

TMOD |= 0X2;

PWM_out=1;

P_OUT=PWM_out;

TH0=0xff-200+2*vawe[vawe_count];

TL0=0xff-2*vawe[vawe_count];

TR0=1;

}

/*---------------------------------*/

void int_T0(void) interrupt 1

{

//P1_4=!P1_4;

TR0=0;

if(!PWM_out)

 {

 TH0=TH0_t;

 TL0=TL0_t;

 }

PWM_out=!PWM_out;

P_OUT=PWM_out;

TR0=1;

}

/*---------------------------------*/

void init_T1(void)

{

unsigned long t;

vawe_count=0;

t=0xffff-F_clk/12/Freq/vawe_count_MAX;

TL1_t=t;

TH1_t=(t&0xff00)>>8;

TL1=TL1_t;

TH1=TH1_t;

ET1=1;

TMOD &= 0XF;                    /* clear Timer 1   */

TMOD |= 0X10;

TR1=1;

}

/*---------------------------------*/

void int_T1(void) interrupt 3

{

TR1=0;

TL1=TL1_t;

TH1=TH1_t;

vawe_count++;

if(vawe_count==vawe_count_MAX)vawe_count=0;

TH0_t=0xff-100+vawe[vawe_count];

TL0_t=0xff-vawe[vawe_count];

if(TH0_t>0xE0)TH0_t=0xE0;

if(TL0_t>0xE0)TL0_t=0xE0;

P1_3=!P1_3;

TR1=1;

}

/*---------------------------------*/

Осцилограма роботи схеми

Міністерство освіти І науки України

національний університет “Львівська політехніка”

Лабораторна робота з дисципліни:

“ Дослідження і проектування вбудованих комп'ютерних систем 

на тему:

«Формування аналогового сигналу з заданими параметрами з допомогою широтно-імпульсного модулятора.»

Виконав:

студент групи СКСм-11з

Сулипа Анатолій

Прийняв:

Кочан Роман Володимирович

                  

ЛЬВІВ 2012


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44529. Іш аймақтары. Тік бұлықеттің қынаптарының пайда болуы 15.85 KB
  Жоғарғы іштік аймақ-regio epigasrtium, қабырғалардың шеміршекастылық оң жіне сол жақтық аймғына-regio hypohondrica dextra et sinisrta, бөлінеді
44530. Мойын, cervix, артқы, латеральды, төс-бұғана-емізікті бұлшықет аймағы ж/е алдыңғы деп 4 аймаққа бөледі 15.59 KB
  Латеральды аймақ, regio cervicalis lateralis, m. sternocledomastoideus-тің артында орналасқан ж/е оны алдыңғы жағынан аталған бұлшықет, астыңғы жағынан бұғана ж/е артқы жағынан m. trapezius шектейді үшбұрышты бөледі. Жауырын-бұғана үшбұрышы, trigonum omoclaviculare
44531. Мойын шандырлары 16.3 KB
  Беткей мойын шандыры, fascia colli superficialis, дененің жалпы беткей(теріасты) шандырының бөлігі болып табылады ж/е бірден үзіліссіз көрші аймақтарға ауысады. Дененнің басқа теріасты шандырынан айырмашылығы: онда теріасты бұлшықеті
44532. Ас қорыту жүйесінің жалпы құрылысы, әрбір бөлімнің қызметтері 15.17 KB
  Ас қорыту жүйесі (көне грекше: systema digestoria; көне грекше: systema — бүтін, байланысқан, жүйе; лат. digestoria — асқорыту) - адам мен жануарлар организмдеріндегі асты (азықты) қабылдау, өндеу, қорыту, сіңіру және жын қалдығын сыртқы ортаға шығару қызметтерін атқаратын мүшелердің жүйесі
44533. ТАТЬЯНА ТОЛСТАЯ: ТЕКСТ СЕМЬИ И СЕМЬЯ В ТЕКСТЕ 187.3 KB
  Татьяна Толстая. В предисловии к одной из своих последних публикаций Толстая рассматривает литературу как дело сугубо семейное как нечто напоминающее надомный промысел. Опубликовав свои эссе в одном томе с рассказами своей сестры Наталии Толстая комментирует это собрание текстов под названием Сестры следующим образом: Наша книга – отклик на происходящее вокруг.
44534. ФОРМЫ ГОСУДАРСТВ, ФОРМЫ «СЕМЬИ» 377.14 KB
  При этом по крайней мере в идеале социалистические государства Центральной и Восточной Европы являлись формой государства всеобщего благосостояния. Относительная обеспеченность едой и жильем полная занятость высокие – по сравнению с другими стратами – зарплаты для рабочих и обеспечение номинально бесплатного или дешевого здравоохранения образования ухода за детьми материнскими льготами и культурными мероприятиями – все это могло бы служить основанием для того чтобы рассматривать эти государства в качестве примера государства...
44535. Старая идеология новой семьи: демографический национализм России и Украины 262.55 KB
  В средствах массовой информации в политических и академических дискуссиях даже в документах женского движения подчеркивается возрастание социальной значимости традиционных женских ролей жены и матери возвращение мужчине экономической ответственности за обеспечение семьи важная роль традиционно крепкой украинской семьи в процессах консолидации и возрождения нации значение женской репродуктивной функции для усиления позиций украинского этноса. Идеализация традиционной семьи предполагает дистанцирование от коммунистического опыта...
44536. Их нравы: американская семья в зеркале советской пропаганды холодной войны 142.76 KB
  Брат –дегенерат†–так портретируется “светская американская семья†в одном из выпусков советского сатирического журнала “Крокодил†за 1949 год илл. Основными источниками стали журналы “Крокоди놓Работница†и “Семья и школа†а также пропагандистские брошюры о семье относящиеся в целом к периоду “холодной войны†т. В результате заморский гость приходит к выводу что “ему не повезло что он нарвался на двух опытных агентов советской пропаганды†Крокодил 1947 № 29 8. Главным мотивом...
44537. Право матери солдата: инстинкт заботы или гражданский долг? 202.84 KB
  В связи с этим общественные объединения “солдатских матерей†представляют интересный объект для социологического анализа так как их деятельность затрагивает одновременно интересы семьи роли матери и становления принципов правового государства и развития гражданского общества в России. Социологические основания деятельности организаций “солдатских матерей†как в рамках гендерной теории так и теории военногражданских отношений и стали предметом научной рефлексии в представленной статье. Эмпирическим материалом в данной статье...