[Tuvalu 1]

Здравствуйте!

Хорошо известна схема генератора треугольного сигнала, построенная по принципу "интегратор-компаратор" - см. рисунок. Требуется подобный, но трёхфазный ИНЧ генератор (частотой 0,1...10 Гц) - три выхода с разностью фаз в 120°. Крайне желательно частоту (Rate) регулировать одинарным потенциометром, уровень вых. сигнала (Depth) - как получится; видимо, придётся ставить что-то вроде (синхронно) управляемых напряжением аттенюаторов (потенциометров, VCA...).

Изменено 2 мая, 2015 пользователем Tuvalu

[kovigor 5]

ИНЧ генератор

А что такое "ИНЧ" ? А так - проще всего сделать на МК, например, с тремя восьмиразрядными портами. На каждый порт по ЦАП'у на резисторах. Таблицы значений сигналов (три) в памяти МК. Дальше - циклический перебор и выдача на ЦАПы значений из таблиц. Для таких частот - самое лучшее и простое, ИМХО. Регулировать частоту программно, потенциометром, подключенным к АЦП МК, или же меняя тактовую частоту МК (тактируя его от внешнего генератора с изменяемой частотой) ...

[Меджикивис 0]

[Это смотря какая частота нужна автору. А то и быстродействия может не хватить.](зачеркнуто) Сорь, что-то невнимательно прочитал топик...

 

Таблицы значений сигналов (три) в памяти МК.

Одна. И затем циклический выбор из нее по трем указателям, смещенным на треть.

Но поскольку нужен треугольник, то можно сделать еще проще: просто инкремент-декремент трех переменных.

 

проще всего сделать на МК, например, с тремя восьмиразрядными портами.

Для 10 Гц проще взять ЦАПы с SPI, тогда и одним портом обойтись можно.

 

Изменено 2 мая, 2015 пользователем Меджикивис

[Tuvalu 1]

А что такое "ИНЧ" ?

Инфра Низко Частотный.

Это смотря какая частота нужна автору. А то и быстродействия может не хватить.

Я же написал: 0,1...10 Гц.

 

Так и знал. Я не разбираюсь в МК. Вообще. Требуется аналоговое решение.

Изменено 2 мая, 2015 пользователем Tuvalu

[Меджикивис 0]

Для низкочастотного диапазона микроконтроллер - вне конкуренции.

Аналоговое решение будет чрезвычайно громоздким и нестабильным.

 

Если Вы не можете программировать, то предлагаю собрать "на рассыпухе" - то есть на простых логических элементах, а-ля К155, К176 или К561.

Берете три реверсивных счетчика, подключаете к ним три ЦАП-а и еще немного логических элементов, переключающие счет вперед-назад.

 

Чисто аналоговое решение может быть таким:

Этот самый генератор, который на вашем рисунке. И к нему еще два таких же интегратора, но переключаемые не компараторами, а триггерами Шмитта, настроенными на срабатывание на 1/3 от величины тругольника, даваемого первым.

Один от прямого сигнала, другой - от инвертированного. Таким образом, один дополнительный интегратор будет срабытывать на 1/3 нарастания исходного треугольника, а другой - на 1/3 спада.

Оба дополнительных интегратора должны питаться тем же задающим напряжением с потенциометра, нужно только ввести ключи, перевертывающие полярность этого напряжения (заряд-разряд).

На приведенной схеме это автоматически получается от компаратора, но тут мы так прямо завести не можем, потому что для трех интеграторов переворот полярности происходит не одновременно, а у каждого в свой момент.

То есть надо полярность менять, а абс.величину оставить одну и ту же - задаваемую одною ручкой.

Но по точности, стабильности и габаритам аналоговое решение будет значительно проигрывать ЦАП-ам.

 

 

 

 

 

[Tuvalu 1]

Меджикивис, спасибо!

 

 

Для низкочастотного диапазона микроконтроллер - вне конкуренции.

Аналоговое решение будет чрезвычайно громоздким и нестабильным.

Да, уж... А насколько сложна поставленная задача для первого проекта на МК? Может, и правда, начать с этого, как по-вашему?

Сколько примерно потребуется времени при боле-менее регулярных занятиях "по вечерам" - неделя, месяц, год? Какой МК оптимален для этой задачи? Можно ли уложиться в 1мА потребления?

Изменено 2 мая, 2015 пользователем Tuvalu

[Меджикивис 0]

Я думаю, что взявшись за микроконтроллеры, Вы значительно выиграете: в дальнейшем МК дадут Вам много преимуществ.

Кроме того, нету лучшего способа изучить что-нибудь, чем иметь хорошую задачу, которую на практике хотелось бы решить. И такая задача у Вас как раз есть :)

"Рекомендовать" не буду, скажу только, как сам начинал.

Я работаю с микроконтроллерами PIC. Этот выбор сделал потому, что для них есть язык программирования Pic-Basic Pro, а Бейсик я уже знал хорошо.

Чтобы контроллер работал, созданный код программы надо поместить в его постоянную память, то есть запрограммировать контроллер, говорится "прошить" микросхему.

Для этого нужен программатор. Для PIC программатор чрезвычайно прост, пара транзисторов, несколько диодов. Подключается к компьютеру через COM-порт. Софт для такого программатора есть бесплатный, я пользуюсь "IC-prog".

Ну и на этом для начала достаточно. У меня ушла приблизительно неделя и по большей части на подборку программатора и софта к нему.

Продаются современные универсальные программаторы, подключаются через USB, к ним прилагается весь необходимый софт, но такая коробочка стоит дорого, под 10 тыс.руб. ориентировочно.

 

Сейчас еще появился модульный микроконтроллерный набор Ардуино, это вообще почти как кубики "Лего". Многим нравится, но я не пробовал никогда, так что об этом расскажут другие. Мне и PIC-ов вполне достаточно. Тем более, что давние (простые и дешевые) PIC-и, такие как PIC16F84A, весьма "дубовые" - в смысле устойчивы к помехам и как раз годятся для моих задач.

Для вашей тоже.

 

 

 

Можно ли уложиться в 1мА потребления?

Можно.

PIC-и с этой стороны не очень, есть другие серии микроконтроллеров, особо микромощные. Народ подскажет, надеюсь.

 

 

[stells 7]

PIC-и с этой стороны не очень, есть другие серии микроконтроллеров, особо микромощные.

сгенерить 10Гц особая скорость не нужна, а с часовым кварцем наверное любой контроллер в 1мА уложится

[Меджикивис 0]

Ему же не прямоугольник надо 10 Гц.

Пусть возьмем 10-разрядный ЦАП. Значит нужно сделать 1000 шагов за полупериод - 20кГц.

А если это ЦАП с последовательной загрузкой, 10 бит - еще в 10 раз больше - 200 кГц. Да еще на вычисления тоже что-то нужно оставить.

Вычисления по-минимуму следующие:

1. Переслать по указателю очередной бит в порт

2. Установить клок

3. Сбросить клок

4. Инкрементировать указатель

5. Проверить, все ли биты переданы

6. если нет, перейти к п.1

Если каждая из команд выполняется только за один такт, то 200кГц * 6 = 1200кГц

Всё это- на 3 ЦАПа - 3.6 Мгц итого.

Как раз в 100 раз поболее часового кварца :)

 

 

Изменено 2 мая, 2015 пользователем Меджикивис

[kovigor 5]

А насколько сложна поставленная задача для первого проекта на МК?

Тривиальная задача. Берете какую-нибудь ATMega8515 и делаете сначала один канал, а не три, это совсем просто. Сделаете и все сами поймете. Программатор - PonyProg или AVReal. Среда разработки - Codevision. С нуля (полного) можно сделать недели за две - три ...

 

[Plain 165]

Возвращаясь к тематике раздела форума, т.е. первоначально запрошенному аналоговому способу — например, решение в лоб:

 

1) регуляторы частоты и амплитуды буферируются — сигналы +F и +A соответственно;

 

2) инвертирующими усилителями (инверторами) создаются сигналы –F и –A;

 

3) +F и –F, через аналоговый ключ SW1, переключающий между ними, поступают на вход интегратора (резистор);

 

4) +A и ноль, через аналоговый ключ SW2, переключающий между ними, поступают на вход компаратора интегратора;

 

5) выход этого компаратора соответствующе переключает SW1 и SW2;

 

6) полученный таким образом на выходе интегратора треугольник вдвое ниже рабочей частоты преобразуется в пилу номинальной частоты — посредством добавления инвертора относительно A/2 и аналогового ключа SW3, переключающего компаратором интегратора между ними;

 

7) из полученного таким образом линейного сигнала фазы S1 создаётся сдвинутый на 120° сигнал S2 — прибавлением к нему одним суммирующим усилителем X2a=S1–A/3, а вторым X2b=S1+2A/3, и компаратора X2a>0, переключающего аналоговым ключом SW4 между ними;

 

8) аналогично создаётся и сигнал S3, т.е. сдвинутый на 240° — прибавлением X3a=S1–2A/3 и т.п.;

 

9) сигналы S1, S2 и S3 одинаковым образом преобразовываются в треугольные — посредством добавления к ним инверторов относительно A/2 и компараторов Sx>A/2, переключающих аналоговыми ключами между ними.

[agregat 0]

У решения с микроконтроллером есть один недостаток, это дискретность выходного сигнала. Неизвестно до какой гармоники автору нужен чистый сигнал пилы.

А вот аналоговое решение по моему довольно простое. Ставим три генератора пилы. И зажимаем входы компараторов аналоговыми ключами. В начальном положении компараторы не работают так как их входы подключены на землю аналоговыми ключами.

Далее берем конденсатор и к нему источник тока который его заряжает. Получаем линейно растущее напряжение по времени.

Подключаем к нему три компаратора,у каждого свой порог соответствует фазе. Конденсатор в начальном положении подключен кнопкой к земле, то есть разряжен.

После чего отпускаем кнопку пуска.

1. Конденсатор начинает заряжаться постоянным током и на нем линейно растет напряжение по времени. Компараторы срабатывают один за другим и отпускают по очереди генераторы пилы. Генераторы пилы запущенные в разные моменты времени вырабатывают пилу со сдвигом по фазе.

2. Разброс по фазе регулируется порогами срабатывания компараторов подключенных к конденсатору.

 

Если задача сделать разбег по фазе регулируемым одним резистором тут нана подумать.

Все.

[stells 7]

Генераторы пилы запущенные в разные моменты времени вырабатывают пилу со сдвигом по фазе.

чем обеспечивается постоянство фазы?

[Меджикивис 0]

У решения с микроконтроллером есть один недостаток, это дискретность выходного сигнала.

Да, есть такое, и это принципиально. Цифровые схемы всегда работают шажками, ступенчато. Но размер этих шагов (дискрету) можно сделать достаточно мелким, чтобы он был на уровне допустимого шума.

В противном случае, сгладить гармоники, начинающиеся с двухсотой - не составляет значительной проблемы.

 

 

 

чем обеспечивается постоянство фазы?

Тогда уж проще получить со счетчика Джонсона три строго смещенных прямоугольника и пропустить их через интеграторы.

Однако, тогда встает задача поддержания постоянства амплитуды с изменением частоты. Видимо, придется вводить следящую схему на каждом интеграторе. А ведь должны быть такого рода специализированные микросхемы... АРУ это частая задача.

 

 

 

[Меджикивис 0]

Итак, целый день ломания головы дал изумительно простое и красивое решение :)

 

 

Я думаю, всё понятно без особых слов. Со сдвигового регистра в режиме деления на 3 получаем три прямоугольника, смещенные на 120 град.

Идея заключается в том, чтобы сложить их на элементах "исключающее или" с частотой, немного отличающейся. В результате того, что частоты медленно "плывут" друг по другу, на выходах "исключающего или" создается ШИМ, который надо сгладить - и получатся медленные треугольники, смещенные на треть, с частотой, равной разнице исходных частот.

 

Триггер Шмитта применен в качестве инвертора потому, что дальше на них можно сделать генераторы частот.

Как и требовалось, перестройка одной частоты, одной ручкой.

 

 

примечание: Частота сравнения (10.01 кГц по рис.) должна иметь скважность строго 2, иначе треугольник не получится.

Точную скважность 2 проще всего получить, пропустив сигнал через счетный триггер.

 

 

Изменено 4 мая, 2015 пользователем Меджикивис