О ПРЕЦИЗИОННОМ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОГО КОДА В НАПРЯЖЕНИЕ
В статье изложена разработка высокоточного измерительного преобразователя сигналов широтно-импульсной модуляции в постоянное напряжение. Приводится обзор существующих типов преобразователей, анализируются их достоинства и недостатки. Обосновывается необходимость создания нового преобразователя. Предлагаемая схема устройства позволяет применять его в ряде специфических случаев, к примеру, для низкочастотных сигналов (вплоть до одиночных импульсов), а также для ШИМ с малой скважностью, без потери точности и разрешающей спосоисунокбности. В основу положен принцип заполнения импульса входного сигнала высокочастотными импульсами тактового генератора, последующим их подсчётом и преобразованием числа импульсов в напряжение посредством цифро-аналогового преобразователя с параллельным входом (резистивной матрице). В статье подробно рассмотрена работа преобразователя на примере структурной схемы, а также приведена его принципиальная электрическая схема, которая была протестирована средствами программного пакета Multisim. После проверки принципов работы преобразователя был собран его прототип. Сборка осуществлялась из готовых микросхем: счётчиков, регистров, элементов стандартной логики. Приводится описание его работы и характеристики, а также указываются отличительные особенности, в числе которых регулировка частоты тактового генератора, позволяющая контролировать заполнение входных импульсов отсчётами генератора, счетными импульсами независимо от частоты ШИМ. Это обеспечивает возможность применения преобразователя в обозначенных случаях. В заключение приведен расчёт погрешности. Среди факторов, оказывающих влияние на точность, выделены разрядность ЦАП, а также максимальная частота работы тактового генератора. Основной фактор, влияющий на нелинейность преобразователя, – разброс номиналов компонентов в резистивной матрице. Разработанная схема устройства отличается простотой, стабильностью работы, средствами программируемых логических интегральных микросхем (ПЛИС), что открывает широкие возможности по её внедрению в различные конструкции, где требуется с высокой точностью и скоростью осуществлять преобразование ШИМ сигнала в постоянное напряжение.
Пока никто не оставил комментариев к этой публикации.
Вы можете быть первым.
1.Слепов Н.Н., Дроздов Б.В. Широтно-импульсная модуляция. Анализ и применение в магнитной записи. М.: Энергия, 1978. 192 с.
2. Днищенко В.А. Дистанционное управление моделями. СПб.: Наука, 2007. 455 с.
3.Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники, Пер. с англ. М.: БИНОМ, 2016. 704 с.
4. M. Thoren., C. Steward. Accurate, fast setting analog voltages from digital PWM signals // Design notes 538 (from Linear technology).
5.David M. Alter. Using PWM Output as a Digital-to-analog converter on a TMS320F280 digital signal controller // Application report. September 2008.
6.Ревич Ю. Занимательная электроника. Спб.: БХВ-Петербург, 2007. 664 с.
7.Конвертер ШИМ-напряжение PLP-P1 [Руководство по эксплуатации]. https://purelogic.ru/data/docs/elektronika_chpu/modul_shim_plp_p1_user_manual_ru.pdf (дата обращения 28.08.2018).
8. Техническая документация LTC2645 [LinearTechnology]. http://www.farnell.com/datasheets/1841852.pdf (дата обращения 25.08.2018).
9. Кварцевый резонатор и кварцевый генератор [Практическая электроника]. https://www.ruselectronic.com/kvartsevyj-rezonator-i-kvartsevyj-generator/ (дата обращения 20.08.2018).
10. Техническая документация 74HC08 [TexasInstruments]. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd74hc08.pdf (дата обращения 26.08.2018).
11. Техническая документация 74HC191D [TexasInstruments]. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74hc191.pdf (дата обращения 26.08.208).
12. Техническая документация 74HC573D [PhilipsSemiconductors]. https://static.chipdip.ru/lib/225/DOC000225305.pdf (дата обращения 27.08.2018).
13. Basic DAC Architectures 2: Binary DACs [Analog Devices] http://www.analog.com/media/en/trainingseminars/tutorials/MT-015.pdf (дата обращения 27.08.2018).
14. R2R ЦАП. Практическое применение [AVRdevices]. http://avrdevices.ru/r-2r-cap-praktitcheskoeprimenenie (дата обращения 25.08.2018).
15. Техническая документация 74HC00D [TexasInstruments]. https://www.ti.com/lit/ds/symlink/cd54hc00.pdf (дата обращения 26.08.208).
16. Техническая документация 74HC04D [PhilipsSemiconductors]. https://static.chipdip.ru/lib/058/DOC000058311.pdf (дата обращения 28.08.2018).
17.Бахмутский А.А., Волков С.В., Колдов А.С. Реализация цифровых устройств на ПЛИС // Общие и комплексные проблемы естественных и точных наук: Тр. международного симпозиума. Пенза: 2007.