[Гость TSerg]

Ok

[Меджикивис 0]

Дальнейшее развитие идеи.

Можно заметить, что получение достаточно высокой, но стабильно отличающейся на сотые доли частоты, на практике представляет собой определенную трудность. И если 10.01 кГц получить еще можно, то 10.001 это уже большая проблема.

Я бы предложил сделать так: поставить на вход каждой частоты по счетчику-делителю, например 4024 (на 128), а на вход частоты сравнения - еще и делитель на 3 (проще всего - такой же сдвиговый регистр).

В результате обе линии можно запустить от одного генератора частоты - и они, имея одинаковый коэффициент деления, будут работать синхронно.

А к одному из счетчиков на вход добавлять поштучно дополнительные импульсы. Для этого можно использовать оставшийся (четвертый) элемент "исключающее или"

 

С каждым дополнительным импульсом частоты на выходе будут сдвигаться на 1/384 периода ШИМ. То есть маленькими такими шажками, которые должен давать низкочастотный мультивибратор. Его частотой и будет определяться частота треугольников.

А высокая частота, питающая оба счетчика, определит период ШИМа.

 

Впрочем, автор может пойти в формировании частот аналоговым путем и добавить к частоте маленькую дробь при помощи однополосного модулятора например, но так он в 1 мА вряд ли уложится, мне думается.

 

[Tuvalu 1]

Спасибо всем за идеи!

 

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

Меджикивис, спасибо за такое деятельное участие и за очень оригинальную идею!

Пока только осваиваю смешанное а/ц моделирование, поэтому спрошу: а сигнал точно должен получиться треугольным?

 

Чистота треугольника не очень важна, 10% отклонения от идеала - с головой. Это, помимо прочего, означает, что тактовую частоту можно смело понижать на полтора-два порядка. Правда, для идеи №2 (назовём её так) это уже не важно.

 

Я бы предложил сделать так: поставить на вход каждой частоты по счетчику-делителю, например 4024 (на 128), а на вход частоты сравнения - еще и делитель на 3 (проще всего - такой же сдвиговый регистр).

Что такое "вход каждой частоты" - входы "искл. ИЛИ"?

 

А как такая идея. Четверть периода сформировать простейшим ЦАП-ом - двоично-десятичным дешифратором CD4028 с R-цепочкой на выходах. Вторая четверть - реверсирование. 3 и 4 - то же самое + аналоговое инвертирование. Итого 40 ступеней на период. Можно ли всё это как-то упростить (уменьшить кол-во корпусов), учитывая, что таких блоков должно быть 3?

Изменено 4 мая, 2015 пользователем Tuvalu

[Меджикивис 0]

а сигнал точно должен получиться треугольным?

При скважности сигнала, равной 2, будет точно треугольным. А после триггеров и регистров он как раз и есть 2.

 

Чистота треугольника не очень важна, 10% отклонения от идеала - с головой.

Тогда варианта дешевле и беспроблемнее, чем с выше сказанным сглаживанием ШИМ - сомневаюсь чтоб можно было найти.

 

Что такое "вход каждой частоты"

Это линии, где подписано на рисунке: "30 кГц" и "10.01 кГц".

 

А как такая идея. Четверть периода сформировать простейшим ЦАП-ом - двоично-десятичным дешифратором CD4028 с R-цепочкой на выходах.

Можно использовать его, но он даст только 10 ступеней и потребует подбора 10 резисторов.

А можно навесить резисторы без дешифратора - прямо на выходы двоичного счетчика. И если эти резисторы будут в пропорции 1кОм, 2кОм, 4кОм, 8кОм (8 - на младший разряд), то вместе они обеспечат 16 ступеней выходного напряжения.

Собственно, это и будет простенький самодельный ЦАП. Но больше 16 ступеней сделать уже трудно: придется подгонять резисторы очень точно.

 

Вторая четверть - реверсирование. 3 и 4 - то же самое + аналоговое инвертирование. Итого 40 ступеней на период.

Если учесть, что 3 является линейным продолжением 2, то проще формировать полупериод целиком. А количество ступеней наращивать, увеличивая разрядность счетчика. Понадобится всего еще один разряд, чтобы увеличить количество ступеней вдвое.

В любом случае, даже плохо фильтрованный ШИМ будет качественнее, чем зубчатая линия с 40 ступенями.

 

Можно ли всё это как-то упростить (уменьшить кол-во корпусов), учитывая, что таких блоков должно быть 3?

Реверсивные счетчики не настолько сложны, сколько по мелочам громоздки. Потребуется "обвязка" из логических элементов, определяющая, достиг ли уже счетчик конца или начала, и при переключении направления не получится ли дополнительный перепад, по которому счетчик перекинется в следующее или предыдущее состояние, когда не надо. Мелочи конечно, но схема разрастается в некоторый "огород".

Кроме того, в КМОП-сериях реверсивные только четырехразрядные, это маловато; придется состыковывать их по два последовательно. В принципе не проблема, но опять же, лишний огород.

Счет в обратную сторону можно имитировать, подключив на выходы нереверсивного счетчика элементы "исключающее или" и получая при их помощи дополняющий код. Но - какая разница - все равно лишние корпуса микросхем-то ставить придется.

В сумме меньше по кол-ву корпусов, чем с ШИМ-ом, не получается, я уже это продумывал...

 

[добавлено:] А ведь со счетчиками придется продумывать еще - как заставить 3 счетчика считать синхронно, но с постоянным рассогласованием в 1/3? На это тоже логические элементы понадобятся вероятно...

 

 

ЦАПы хороши тем, что могут синтезировать произвольную форму, а решение с ШИМ-ом - треугольник только! - и баста. Но ведь в данном случае именно он Вам и нужен?

 

[добавлено:] ЦАП (не самодельный, а микросхема-ЦАП) хорош еще тем, что регулируя опорное напряжение, одно для всех трех, можно синхронно изменять амплитуду треугольника на всех трех выходах одной ручкой.

Но хотя этим микросхемы экономятся - в целом их получается больше, поскольку обеспечение работы ЦАПа сложнее.

 

 

Я бы предложил сделать так: поставить на вход каждой частоты по счетчику-делителю, например 4024 (на 128)

Если ступенчатость треугольника Вам не вредит, то можно поставить К561ИЕ10 (4520) - два 4-разрядных счетчика в одном корпусе. Один из которых на одну линию, второй - на другую.

Вместе с делением регистром на 3, будет 16*3=48 ступеней.

В общей сумме получается 5 корпусов, включая триггеры Шмитта, на которых сделать мультивибраторы, задающие частоту.

 

[добавлено:] Вместо 4094 лучше применить 4018, она не требует дополнительного инвертора. (Сорь, не сразу обнаружил).

 

 

Изменено 4 мая, 2015 пользователем Меджикивис

[Plain 168]

Аналоговый вариант №2, тоже практически в лоб:

 

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

 

2) инвертирующим усилителем (инвертором) создаётся сигнал –F;

 

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 на выходе компаратора прямоугольный сигнал втрое больше рабочей частоты подаётся на делитель на 3;

 

7) инвертором из треугольника +T с выхода интегратора создаётся сигнал –T;

 

8) три выхода схемы являются выходами трёх суммирующих усилителей S1, S2 и S3;

 

9) на примере усилителя S1 — 6 отрезков периода номинальной частоты t0...t5, созданных логикой из сигнала компаратора и делителя, коммутируются ею на его вход:

 

а) во время интервала t0 подключён +T;

б) во время интервала t1 подключён –T;

в) во время интервала t2 подключён +T;

г) во время интервала t3 подключён +T;

д) во время интервала t4 подключён –T;

е) во время интервала t5 подключён +T;

ё) во время интервала t1...t4 дополнительно подключён +2A.

 

На выходе схемы, соответственно, будут сигналы амплитудой –3A, поскольку суммирующие усилители инвертирующие.

 

Итого, один компаратор, 8 ОУ, аналоговые ключи и простая логика.

[Меджикивис 0]

Проект в Протеусе, 5 микросхем.

Сорь, но "высокочастотный" мультивибратор оказался суров, Протеус написал о нехватке ресурсов и отказался стартовать.

Пришлось заменить его стандартным источником частоты.

model.zip

[Tuvalu 1]

Проект в Протеусе, 5 микросхем.

Сорь, но "высокочастотный" мультивибратор оказался суров, Протеус написал о нехватке ресурсов и отказался стартовать.

Пришлось заменить его стандартным источником частоты.

Фантастика, целый проект! Даже не знаю, как Вас благодарить. Очень изящное решение - 5 корпусов, даже не верится.

Вообще-то, я давным-давно видел схему какого-то советского клавишного инструмента, так там 3F3 - как Вы удачно его назвали - был реализован ни рассыпухе - сложным образом закольцованные транзисторные мультивибраторы. Короче, вагон деталей, но работало, ведь. Вот, я и подумал, что должны существовать подобные схемы на ОУ. А тут дело приняло такой оборот... Ещё раз спасибо!

 

Plain, и Вам спасибо! Хотя, честно говоря, я пока ничего не понял. Попробую начертить то, что Вы описали словами, тогда и отреагирую как-то.

Изменено 5 мая, 2015 пользователем Tuvalu

[Меджикивис 0]

Всегда пожалуйста :) мне тоже было интересно)))