Jump to content

    
Sign in to follow this  
Tuvalu

Трёхфазный ИНЧ генератор треугольного сигнала

Recommended Posts

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.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

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?

Edited by Tuvalu

Share this post


Link to post
Share on other sites
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).

 

 

Edited by Меджикивис

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

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.

post-70919-1430842905_thumb.png

model.zip

Share this post


Link to post
Share on other sites
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.

Edited by Tuvalu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this