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

7 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

59718. на тему: Структура уроку української мови проблема структури уроку вимагає переосмислення Основною мето. 87.5 KB
  Сказане насамперед стосується таких модулів як принципи і методи навчання урок зокрема структурування уроку. Організація такого процесу значною мірою залежить від структурування уроку.
59719. Тарас Шевченко — видатний художник. Цінність його живописної спадщини (урок української літератури у 9 класі) 62.5 KB
  Обладнання: портрет Тараса Шевченка репродукції Шевченкових картин таблиці слівтермінів і дат визначних подій в житті поета малюнки учнів. Шевченка працювали над розкриттям ідейного змісту його поезій вивчали напамять його твори.
59721. Урок-мандрівка «Історія кобзарства в Україні» 92 KB
  На ній фотопортрети кобзарів. Пригадайте що ви вже знаєте про кобзарів звертається до класу вчитель. А тих хто грав на щипкових можливо кобзоподібних інструментах і під їх супровід виконував старовинні епічні твори билини старини вважають прототипами кобзарів бандуристів лірників.
59722. Музи генія (інтимна лірика Тараса Шевченка) 68.5 KB
  Стіл накритий скатертиною на ньому ваза з квітами люстерко свічка чорнильниця перо папір та конверт для листа томик Шевченкової поезії. Тарас Шевченко виходить до столу на якому підсвічник Запалює свічку читає на фоні музики...
59723. Шевченківський вечір (методичні рекомендації на допомогу вчителям-словесникам) 64.5 KB
  І все це він Тарас Григорович Шевченко. Але на превеликий жаль не всі розуміли Тарас Шевчека. Тарас Шевченко боровся за визволення України з-під гніту Імперії тому намагалися принизити його гідність показати що це не талановитий письменник а ворог народу.
59724. А. Де Сент-Екзюпері. Життєпис письменника. «Маленький принц» 76.5 KB
  Засвоїти поняття філософська казкапритча; допомогти школярам зрозуміти ідейнохудожній зміст твору Маленький принц його філософський зміст та гуманістичну спрямованість; сприяти моральноетичному вихованню учнівОбладнання...
59725. Літературний вечір: День святого Валентина 90.5 KB
  Кохання одна з магістральних тем світової літератури від самого початку її існування. Знайомлячись із шедеврами скарбниці світової культури захоплюємося античною любовною лірикою; дивуємося глибині проникнення й відображення людських почуттів...
59726. Інсценізація казки: Пан Коцький 40.5 KB
  На дворі на лавочці біля хати сидить дід та баба а біля її ніг лежить кіт. Залишив кота під дубом Кіт сидить сумує Коли дивиться лисички весело мандрують. Що тут робиш поробляєш куди шлях ти держиш Кіт.