Projekt projektowy: Generator sygnału modulacji szerokości impulsu (PWM)

Oglądanie produkcji DRAM w Kingston (Lipiec 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Projekt projektowy: Generator sygnału modulacji szerokości impulsu (PWM)

Analogowe układy scalone


Pytanie 1

Jakiego kształtu fali napięcia chciałbyś zmierzyć (używając oscyloskopu) na kondensatorze C 1 "# 1"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Kształt fali będzie miał kształt "piłokształtny". W porównaniu z napięciem odniesienia DC w wycieraczce R pot2 za pomocą komparatora LM339 IC, wynikiem jest fala prostokątna o zmiennym cyklu pracy.

Uwagi:

Wielu studentów początkowo będzie zaskoczony zasadą działania tego obwodu. Najlepszym sposobem, jaki znalazłem, aby odpowiedzieć na ich pytania, jak stwierdziłem, jest oscyloskop wielościeżkowy (najlepiej taki, który może pokazać trzy ślady jednocześnie). Podłącz jeden kanał na początek C 1, następny kanał do wycieraka R pot2, a trzeci do zacisku wyjściowego komparatora. Obraz, jak mówią, jest wart tysiąca słów.

pytanie 2

W którym kierunku musiałbyś przesunąć wycierak na potencjometrze R pot2, aby zwiększyć cykl pracy kształtu wyjściowego? Wyjaśnij swoją odpowiedź.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Przesunięcie wycieraczki w górę (zgodnie z rysunkiem na schemacie) powoduje zwiększenie cykli roboczych.

Uwagi:

Zauważ, że nawet nie wskazałem, dlaczego tak jest. Poproś uczniów, aby w pełni wyjaśnili swoje odpowiedzi!

pytanie 3

Zalecenia projektowe dla tego obwodu powodują, że oba rezystory R2 i R3 są takie same jak rezystancja potencjometru R pot2 . W ten sposób pełen zakres mechaniczny potencjometru będzie przydatny do regulacji cyklu pracy: całkowite obrócenie go w jedną stronę spowoduje tylko zrobienie cyklu roboczego 0%, natomiast całkowite obrócenie go w drugą stronę spowoduje po prostu 100% cykl pracy.

Wyjaśnij, dlaczego te wartości rezystorów muszą być równe, aby osiągnąć to optymalne wykorzystanie zakresu puli. Podpowiedź: ma to coś wspólnego z wewnętrznym działaniem układu scalonego 555 zegara.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Sygnał piłokształtny widziany na kondensatorze C 1 (w odniesieniu do masy) oscyluje pomiędzy napięciem zasilającym 1/3 a 2/3.

Uwagi:

To pytanie zmusza uczniów do zbadania, co naprawdę robi 555, i do rozpoznania funkcji komparatora w generowaniu fal kwadratowych PWM.

Pytanie 4

Ważne jest, aby nie zwiększać wartości rezystora R 1 . Wyjaśnij, dlaczego i co może się stać, jeśli tak się stanie.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

W cyklu rozładowania 555 rezystor R 1 będzie obniżał (prawie) pełne napięcie zasilania, gdy R pot1 jest ustawione dla minimalnego oporu. Może to nie tylko spowodować przegrzanie R 1, ale może również uszkodzić tranzystor rozładowania w czasomierzu 555.

Uwagi:

Aby naprawdę zrozumieć, dlaczego niewystarczająca oporność na poziomie R 1 byłaby zła, uczniowie muszą rozumieć możliwy do utrzymania cykl operacyjny zegara 555. To pytanie stanowi bardzo praktyczny kontekst do zbadania i / lub przeglądu!

Pytanie 5

Dla tych z was, którzy są przyzwyczajeni do pracy z regularnymi opampami, obecność rezystora R 4 może być tajemnicą. Jest to konieczne ze względu na specjalne ograniczenie typu IC komparatora LM339. Zbadaj i wyjaśnij, co to ograniczenie.

Ujawnij odpowiedź Ukryj odpowiedź

Komparator LM339 może tylko zanurzyć prąd na wyjściu. Dlatego R 4 działa jako rezystor pullupowy .

Pytanie uzupełniające: czy jest to (ogólnie) obwód zdolny do pobierania prądu do obciążenia? Wyjaśnij dlaczego lub dlaczego nie.

Uwagi:

Ta charakterystyka LM339 sprawiała mi problemy, gdy próbowałem go użyć w moich projektach. Pomimo tego ograniczenia, LM339 jest bardzo odpowiedni do tego zastosowania dzięki szybkiej reakcji i bardzo szerokim ograniczeniom napięć zasilających.

Pytanie 6

Następująca modyfikacja może być dokonana w obwodzie, aby zapewnić mu dodatkową zdolność prądu wyjściowego:

Tutaj sześć inwerterów CMOS (numer części IC 4049) jest połączonych równolegle, aby zapewnić znacznie więcej możliwości pozyskiwania i obniżania prądu niż sam LM339 z rezystorem pullup. Ponieważ bramki logiczne CMOS są z natury urządzeniami włączanymi lub wyłączanymi, nie mają problemów z obsługą wyjściowej fali prostokątnej LM339.

Dwa pytania tutaj: po pierwsze, dlaczego wszystkie rezystory na wyjściach falownika otwierają "# 6"> Odsłoń odpowiedź Ukryj odpowiedź

Rezystory zapobiegają (mało prawdopodobne) wystąpieniu zwarcia między dwiema lub większą liczbą bramek inwertera, jeśli jedna bramka ulegnie awarii na wysokim lub niskim poziomie lub jeśli niektóre bramki będą znacznie wolniejsze niż inne (i tym samym będą "walczyć" z szybszymi bramkami podczas każdego przejścia).

Pytanie dotyczące wyzwania: dodanie bramek inwertera do wyjścia tego obwodu ma interesujący wpływ na sterowanie cyklem pracy. Potencjometr będzie teraz działał wstecz od poprzedniego stanu (zmniejszanie cyklu pracy, gdy poprzednio zwiększał cykl pracy i odwrotnie). Wyjaśnij dlaczego.

Uwagi:

To pytanie może, ale nie musi być odpowiednie dla twoich uczniów, w zależności od tego, czy już studiowali bramy logiczne. Jeśli nie badali jeszcze obwodów cyfrowych, może warto pominąć to pytanie!

Zauważ, że nie odpowiedziałem na pytanie o rozmiary rezystorów. Porozmawiaj o tym ze swoimi uczniami i pozwól im określić, jak powinny być dobrane wymiary tych rezystorów. Niech mają dostęp do arkuszy danych dla układu IC 4050 falownika i zapytaj ich, jakie parametry będą najważniejsze w tej decyzji.

Jeśli nikt tego nie zauważy, zwróć uwagę na sposób, w jaki przewody zasilające są rysowane dla sześcio-bramkowego (szesnastkowego) falownika. Jest to popularny sposób pokazywania okablowania zasilania dla wielu bramek (lub opampów lub dowolnego innego układu scalonego, w którym powtarza się złożone elementy).

  • ← Poprzedni arkusz roboczy

  • Indeks arkusza roboczego

  • Następny arkusz roboczy →