Projek Reka Bentuk: Modul Pulse-Width Modulation (PWM) Generator Sinyal

Section 10 (Jun 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Projek Reka Bentuk: Modul Pulse-Width Modulation (PWM) Generator Sinyal

Litar Bersepadu Analog


soalan 1

Apakah bentuk gelombang voltan yang anda jangkakan untuk mengukur (menggunakan osiloskop) merentasi kapasitor C 1 "# 1"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Bentuk gelombang akan menjadi bentuk "gergaji". Apabila dibandingkan dengan voltan rujukan DC pada pengelap R pot2 oleh IC comparator LM339, hasilnya adalah gelombang persegi kitaran tugas yang berbeza-beza.

Nota:

Ramai pelajar pada mulanya akan terkejut dengan prinsip operasi litar ini. Cara terbaik yang saya dapat menjawab soalan-soalan mereka, saya dapati, adalah dengan osiloskop multi-jejak (sebaik-baiknya satu yang dapat menunjukkan tiga jejak serentak). Sambung satu saluran ke bahagian atas C 1, saluran seterusnya ke wiper R pot2, dan yang ketiga ke terminal output komparator. Satu gambar, seperti yang mereka katakan, bernilai seribu perkataan.

Soalan 2

Arah yang manakah akan anda perlu menggerakkan pengelap pada potentiometer R pot2 untuk meningkatkan kitaran tugas output gelombang? Terangkan jawapan anda.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Memindahkan penapis (seperti yang ditunjukkan dalam skema) menghasilkan kitaran tugas yang lebih besar.

Nota:

Perhatikan bahawa saya tidak membayangkan mengapa ini. Tanya pelajar anda untuk menerangkan sepenuhnya jawapan mereka!

Soalan 3

Cadangan reka bentuk untuk litar ini adalah untuk membuat resistor R 2 dan R 3 sama dengan rintangan potentiometer R pot2 . Dengan cara ini, rangkaian mekanik potensiometer penuh akan berguna untuk menyesuaikan kitaran tugas: dengan sepenuhnya mengubahnya satu cara hanya akan menghasilkan kitaran tugas 0%, sementara mengubahnya dengan cara yang lain akan menghasilkan kitaran tugas 100%.

Terangkan mengapa nilai-nilai resistor ini perlu sama dengan mencapai penggunaan optimum julat periuk ini. Petunjuk: ia mempunyai kaitan dengan kerja dalaman IC pemasa 555.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Isyarat gerimit yang dilihat pada kapasitor C 1 (dengan merujuk kepada tanah) berayun antara voltan bekalan 1/3 dan 2/3.

Nota:

Persoalan ini memaksa pelajar untuk meneroka apa yang benar-benar dilakukan oleh 555, dan untuk mengenali fungsi komparator dalam menghasilkan gelombang persegi PWM.

Soalan 4

Adalah penting untuk tidak membuat resistor R 1 terlalu kecil dalam nilai. Terangkan mengapa, dan apa yang mungkin berlaku jika ia berlaku.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Dalam kitaran pelepasan 555, perintang R 1 akan menurun (hampir) voltan bekalan kuasa penuh apabila R pot1 ditetapkan untuk rintangan minimum. Bukan sahaja ini dapat mengatasi R 1, tetapi ia juga boleh merosakkan transistor pembuangan dalam pemasa 555.

Nota:

Untuk memahami mengapa rintangan yang tidak mencukupi pada R1 adalah perkara yang buruk, pelajar mesti memahami kitaran operasi astable pemasa 555. Soalan ini memberikan konteks yang sangat praktikal untuk meneroka dan / atau mengkaji semula!

Soalan 5

Bagi anda yang biasa bekerja dengan opamp biasa, kehadiran resistor R 4 mungkin misteri. Ia adalah perlu kerana had khas jenis IC comparator LM339. Penyelidikan dan terangkan apa batasan ini.

Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Perbandingan LM339 hanya dapat mengalir semasa pada outputnya. Oleh itu, R 4 bertindak sebagai perintang pullup .

Soalan susulan: apakah ini (keseluruhan) litar yang mampu menjana arus ke beban? Terangkan mengapa atau mengapa tidak.

Nota:

Ciri-ciri LM339 ini menyebabkan masalah untuk saya beberapa kali pertama saya cuba menggunakannya dalam reka bentuk saya. Walau bagaimanapun, walaupun batasan ini, LM339 sangat sesuai untuk aplikasi ini dengan tindak balas pantas dan had voltan bekalan kuasa yang sangat luas.

Soalan 6

Pengubahsuaian berikut boleh dibuat ke litar untuk menyediakannya dengan keupayaan semasa output tambahan:

Di sini, enam penyongsang CMOS (nombor bahagian IC 4049) diserang bersama-sama selari untuk membekalkan keupayaan semasa yang semakin banyak dan menenggelamkan daripada LM339-dengan-pullup-resistor sendiri. Oleh kerana pintu logik CMOS secara inheren adalah peranti on-or-off, mereka tidak menghadapi masalah mengatasi keluaran gelombang persegi LM339.

Dua soalan di sini: pertama, mengapa semua perintang pada output pintu masuk penyongsang "# 6"> Mendedahkan jawapan Sembunyikan jawapan

Resistor menghalang kejadian (tidak mungkin) litar pintas di antara dua atau lebih pintu penyongsang, jika satu pintu gerbang berlaku gagal tinggi atau rendah, atau jika sesetengah pintu jauh lebih perlahan daripada yang lain (dan dengan itu akan "bertarung" dengan pintu lebih cepat semasa setiap peralihan).

Soalan cabaran: menambah gerbang inverter ke output litar ini mempunyai kesan yang menarik pada kawalan kitaran tugas. Potentiometer kini akan bertindak mundur dari dahulu sebelum (kitaran tugas menurun apabila ia dahulunya meningkat kitaran tugas, dan visa-versa). Terangkan mengapa.

Nota:

Soalan ini mungkin atau mungkin tidak sesuai untuk pelajar anda, bergantung kepada sama ada atau tidak mereka telah mempelajari pintu masuk logik lagi. Jika mereka belum mempelajari litar digital, mungkin bijak untuk melangkau soalan ini!

Perhatikan bahawa saya tidak menjawab persoalan saiz resistor. Bincangkan ini dengan pelajar anda, dan biarkan mereka menentukan bagaimana perintang ini harus bersaiz. Biarkan mereka mempunyai akses kepada lembaran data untuk IC penyongsang 4049, dan tanya kepada mereka apa parameter yang paling penting dalam keputusan ini.

Sekiranya tidak ada notis, tunjukkan bagaimana wayar bekalan kuasa ditarik untuk inverter enam pintu (hex). Ini adalah cara yang biasa untuk menunjukkan pendawaian kuasa untuk pelbagai pintu (atau opamps, atau mana-mana jenis IC lain di mana unsur kompleks diduplikasi).

  • ← Lembaran Kerja Sebelumnya

  • Indeks Lembaran Kerja

  • Lembaran kerja seterusnya →