PDA

Просмотр полной версии : ELECTRONICS: Преобразователь PWM-DC



Dev
27.03.2009, 22:15
Товарищи Хелп!



нужна простейшая схемка преобразователя...



выход ШИМ с АВРки запущенной на 20МГц

требуется получить постоянное напряжение в диапазоне 0-5В...можно что-то от 0.2 до 3

сейчас я это напряжение получаю обычным переменником в 10К

будет обратная связь через АЦП... если можно без корпусов микросхем... линейность не важна...желательно с минимумом пульсаций...

как можно проще ...можно без операционника на выходе на одной RC цепочке???

какую частоту ШИМ взять? как правильно посчитать номиналы?



если еще корпус микросхемы, то...не знаю...может просто цифровой резистор поставить...

literal
27.03.2009, 23:56
нужна простейшая схемка преобразователя...



выход ШИМ с АВРки запущенной на 20МГц



Правильно, Ры-Цы цепочка проще всего. Надо:

1. Кто АВР-ка (мега, тини нумер, отпечатки пальцев).

2. Дискретность ШИМ (2 значения, 256, 4096, 65535)

3. До 3 вольт можно без ухищрений. Получал линейность 1% с помощью двух оптронов, при этом можно развязать сигналы, сделать выходной диапазон до 10 - 30 вольт - видимо это не надо.

4. Если можно ТЗ - для чего. Если секрет - в личку.



Для 3 вольт нелинейность прикинем. При значениях близких к нулю - ток течет с 5 вольт. При 3 вольтах на выходе - с 2 вольт. Дифференциальная нелинейность 2,5 (отношение тангенсов угла касательной к кривой заряда в начале и в конце характеристики). Если много - ставим источник тока с 5 вольт или токовое зеркало (2 транзистора с обвязкой). Частота ШИМ чем выше, тем лучше - меньше пульсации, быстрее отклик. Все можно сделать, но надо уточнить задачу. Жду.

В.М.

Dev
28.03.2009, 00:59
Правильно, Ры-Цы цепочка проще всего. Надо:

1. Кто АВР-ка (мега, тини нумер, отпечатки пальцев).

2. Дискретность ШИМ (2 значения, 256, 4096, 65535)

3. До 3 вольт можно без ухищрений. Получал линейность 1% с помощью двух оптронов, при этом можно развязать сигналы, сделать выходной диапазон до 10 - 30 вольт - видимо это не надо.

4. Если можно ТЗ - для чего. Если секрет - в личку.



Для 3 вольт нелинейность прикинем. При значениях близких к нулю - ток течет с 5 вольт. При 3 вольтах на выходе - с 2 вольт. Дифференциальная нелинейность 2,5 (отношение тангенсов угла касательной к кривой заряда в начале и в конце характеристики). Если много - ставим источник тока с 5 вольт или токовое зеркало (2 транзистора с обвязкой). Частота ШИМ чем выше, тем лучше - меньше пульсации, быстрее отклик. Все можно сделать, но надо уточнить задачу. Жду.

В.М.



не секретные материалы http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/sad.png



mega88 запущена на 20МГц, т.е. отсюда подбираем частоту... таймер1 фастшим, выход аппаратно прямо на пин...8бит достаточно..но можно и 9 и 10...вопрос какая частота оптимальна...

до 3 вольт сойдет, ставлю на свой драйвер шагового двигателя михроКонтроллирное управление режимами работы... http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/smile.png новые релиз готовлю... описание в разделе технологии http://forum.modelka.com.ua/index.php?showtopic=11542

новый релиз здесь появится здесь http://forum.modelka.com.ua/index.php?showtopic=11862



этим напряжением задается ток работы драйвера... и при привышении 2 вольт драйвер засыпает... могу поставить внешний ЦАП или цифровой резистор, но мне кажется это здесь лишнее http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/laugh.png ... также хорошо если время изменения напряжения скажем с 0.5 до 3 будет минимально возможным, как критерий..

literal
31.03.2009, 09:58
mega88 запущена на 20МГц, т.е. отсюда подбираем частоту... таймер1 фастшим, выход аппаратно прямо на пин...8бит достаточно..но можно и 9 и 10...вопрос какая частота оптимальна...

до 3 вольт сойдет,







Исходим из того, что лучшее – враг хорошего. Итого - 8 бит, частота максимальная. Используем канал А. Размах – 5 вольт.







;-------- Установка счетчика 1 -----------



ldi temp,(1<<COM1A1)+(1<<WGM10)



;счетчик 1 в Fast PWM 8 бит, OC1A нога сбрасывается при



;достижении Compare Match, устанавливается внизу 0x0000



out TCCR1A,temp







ldi temp,(1<<CS10)+(1<<WGM12) ;входная частота счетчика 20 МГц



out TCCR1B,temp







clr temp



out TCNT1H,temp ;обнуление счетчика



out TCNT1L,temp







;------- Задание ШИМ чем больше число, тем больше напряжение -------------



ldi temp,0



out OCR1AH,temp ;установка ШИМ



ldi temp,127 ;число в диапазоне 0 - 255



out OCR1AL,temp







Теперь считаем цепочку. Задаемся сопротивлением, исходя из входного импеданса последующего каскада (не должен влиять). Я не знаю что там, берем 10 Ком. Частота нашего сигнала 20 МГц поделить на 256, период 12,8 мкс. Постоянную времени цепочки берем в 10 раз больше (точность сглаживания, соизмеримая с разрешением 8 бит) – 128 мкс.



T = R*C -> C=T/R C= (1,28*10^-4)/(10^4) C=1,28*10-8=13*10^-9



Емкость конденсатора 13 нанофарад. Если резистор нужно меньше, то емкость пропорционально больше и наоборот. Если будут вопросы – пишите.



В.М.

Dev
31.03.2009, 11:10
...

Теперь считаем цепочку. Задаемся сопротивлением, исходя из входного импеданса последующего каскада (не должен влиять). Я не знаю что там, берем 10 Ком. Частота нашего сигнала 20 МГц поделить на 256, период 12,8 мкс. Постоянную времени цепочки берем в 10 раз больше (точность сглаживания, соизмеримая с разрешением 8 бит) – 128 мкс.



T = R*C -> C=T/R C= (1,28*10^-4)/(10^4) C=1,28*10-8=13*10^-9



Емкость конденсатора 13 нанофарад. Если резистор нужно меньше, то емкость пропорционально больше и наоборот.

...



прям ВИП сервис, Респект literal http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/biggrin.png

вот вот вот это как раз то что надо... спасибо, буду пробовать...

Highlander
31.03.2009, 19:49
Мда. Таки опоздал с ответом.... http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/sad.png Добавить мне нечего, вот разве только поспрошаю, если никто не против?* http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/biggrin.png



Витя, Вы знаете, из ниженаписанного я, к стыду своему, почти нифига не понял...* http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/cool.png 4 года подряд менять типовые детали в типовых платах, устраняя типовые неисправности-очень сильно отупляет мозги... http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/sad.png Хоть и развивает ловкость рук.* http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/biggrin.png




При 3 вольтах на выходе - с 2 вольт.??? С заряженного конденсатора, через резистор RC-цепочки, через Rds_on "нижнего" ключа в землю. А почему 2в?




Теперь считаем цепочку. Задаемся сопротивлением, исходя из входного импеданса последующего каскада (не должен влиять). Я не знаю что там, берем 10 Ком. Частота нашего сигнала 20 МГц поделить на 256, период 12,8 мкс. Постоянную времени цепочки берем в 10 раз больше (точность сглаживания, соизмеримая с разрешением 8 бит) – 128 мкс.

T = R*C -> C=T/R C= (1,28*10^-4)/(10^4) C=1,28*10-8=13*10^-9

Емкость конденсатора 13 нанофарад. Если резистор нужно меньше, то емкость пропорционально больше и наоборот. Если будут вопросы – пишите. К рассчёту как таковому тоже нет вопросов, но что-то мне так кажется, что при OCR1AL=0xFF, мы получим на выходе интегратора напряжение, очень близкое к напряжению питания проца... Т.е. 5в, соответственно, теряем часть рабочего диапазона ШИМ... Или я где-то туплю? http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/blush2.gif

Dev
31.03.2009, 20:52
у меня есть ламерский вопрос... на что повлияет выбор других номиналов... н.п. 100n и 1.3k...для тех же 130мкс...

Highlander
31.03.2009, 21:38
у меня есть ламерский вопрос... на что повлияет выбор других номиналов... н.п. 100n и 1.3k...для тех же 130мкс...

На коэффициент пульсаций и время отклика.



Да, и кроме того. продолжая двигаться в ту же сторону (уменьшая резистор и увеличивая ёмкость)-рискуем в конце концов превысить предельный пиковый ток управляющей лапки ШИМ.

Rull
31.03.2009, 21:55
Для 3 вольт нелинейность прикинем. При значениях близких к нулю - ток течет с 5 вольт. При 3 вольтах на выходе - с 2 вольт. Дифференциальная нелинейность 2,5 (отношение тангенсов угла касательной к кривой заряда в начале и в конце характеристики).



Приветствую!

Можно тут поподробнее ? http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/cool.png

literal
01.04.2009, 02:30
Да, через Rds_on "верхнего" ключа ножки камушка. Или это тут не при чём?



??? С заряженного конденсатора, через резистор RC-цепочки, через Rds_on "нижнего" ключа в землю. А почему 2в?



Вот эта фраза меня вообще поставила в ступор. Я про такую методику даже не слышал (ну или на той лекции я пиво пил http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/angry.png ) В каком справочнике можно почитать?



Теперь вот ещё гм... К программе вопросов нет (естественно) http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/wacko.png



К рассчёту как таковому тоже нет вопросов, но что-то мне так кажется, что при OCR1AL=0xFF, мы получим на выходе интегратора напряжение, очень близкое к напряжению питания проца... Т.е. 5в, соответственно, теряем часть рабочего диапазона ШИМ... Или я где-то туплю? http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/sad.png

Я понял! Я писал про одно, а думал про генератор пилообразного напряжения, где резистор с питания, а ключ разряжает конденсатор на землю.

Rds_on должно быть намного меньше чем R в RC цепочке, его не учитываем. Работают ключи на питание и на землю, поэтому нелинейность какая-то будет, но намного меньше и ее трудней изобразить. Для нас можно считать, что все линейно.

Помутнение нашло, кризис, весна, недостаток фосфора!.



Посему, предлагаю фразу:

"Для 3 вольт нелинейность прикинем. При значениях близких к нулю - ток течет с 5 вольт. При 3 вольтах на выходе - с 2 вольт. Дифференциальная нелинейность 2,5 (отношение тангенсов угла касательной к кривой заряда в начале и в конце характеристики)"

исключить из рассмотрения, зато остальное близко к истине.



Про размах я писал - 5 вольт, правильно. Источник заскока - тот же.



С другой стороны, фраза:

"Дифференциальная нелинейность 2,5 (отношение тангенсов угла касательной к кривой заряда в начале и в конце характеристики)." - требует фундаментального осмысления автором, хотя, я думаю, идея правильна (может слова не те), нужно прорисовать, посчитать.

Мгновенная скорость заряда при постоянных R и C пропорциональна току, а значит и падению напряжения на сопротивлении. Мгновенная скорость (dU/dT) нарастания заряда для конкретной точки - это тангенс (по оси абцисс - время, по оси ординат - напряжение) угла наклона кривой в бесконечно малой окрестности данной точки (что, в свою очередь, равно тангенсу угла наклона касательной к данной точке кривой !). По мере заряда скорость падает. В начальной точке скорость имеет конечное значение, на бесконечности равна 0. Вроде так, но нужно еще подумать.

Насчет кривой и касательной - точно где-то есть! Тангенс - тоже вроде правильно! dU/dT - вообще звучит волшебно!

Самое главное - что к ШИМ и нашей схеме это не относится.

В.М.

Rull
01.04.2009, 11:06
Самое главное - что к ШИМ и нашей схеме это не относится.

В.М.

http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/smile.png витаминоф и пабольше спать!



RC фильтр расчитать на частоту f=1/RC в 10 раз меньшую частоты ШИМ. Сопротивление R взять в 10 раз меньше сопротивления нагрузки последующего каскада.

Dev
01.04.2009, 11:45
...

RC фильтр расчитать на частоту f=1/RC в 10 раз меньшую частоты ШИМ. Сопротивление R взять в 10 раз меньше сопротивления нагрузки последующего каскада.



я между прочим уже кондеры купил http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/smile.png



издиваешся...да? http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/smile.png



написано что Iref +-10uА по какому напряжению считать сопротивление каскада?



наверно можно отталкиваться от схемы включения по даташиту, где напряжение подается через делитель, где в верхнем плече стоит 10к... т.е. номиналы 13n и 10k ок?

literal
01.04.2009, 14:07
написано что Iref +-10uА по какому напряжению считать сопротивление каскада?



наверно можно отталкиваться от схемы включения по даташиту, где напряжение подается через делитель, где в верхнем плече стоит 10к... т.е. номиналы 13n и 10k ок?

"при привышении 2 вольт драйвер засыпает"



Если входное до двух вольт - то можно и по нему считать - здесь главное порядок величины. 10 вольт на 10uA это будет 1МОм, а два вольта - в пять раз меньше - 200КОм. В любом случае 10 КОм 13 нФ будет хорошо. Я витаминов поел - теперь можно мне верить. Прикинул (ночью) линейность данной схемы - получилось, что если постоянная времени намного больше периода (т.е. пульсацией можно принебречь), то схема абсолютно линейна. А вот пусть кто-то выведет общую формулу для подсчета нелинейности в зависимости от отношения периода к постоянной времени - было бы интересно.

В.М.

Highlander
02.04.2009, 17:16
Про размах я писал - 5 вольт, правильно. Источник заскока - тот же.





А, точно, есть. Я несколько "по диагонали" прочитал-не заметил....






Самое главное - что к ШИМ и нашей схеме это не относится.





http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/biggrin.png * http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/biggrin.png

Highlander
02.04.2009, 17:18
наверно можно отталкиваться от схемы включения по даташиту, где напряжение подается через делитель, где в верхнем плече стоит 10к... т.е. номиналы 13n и 10k ок?

Dev, а можно имя таракана в студию?

Dev
02.04.2009, 18:00
Dev, а можно имя таракана в студию?



SLA7078MPR



мне узе осень страшно... http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/biggrin.png может цифровой резистор поставить? http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/biggrin.png

literal
03.04.2009, 12:34
может цифровой резистор поставить? http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/clapping.gif

Цифровой резистор намного страшнее! Он дороже стоит, у него много ног и вообще.



Я когда думал "о другом", то оказался прав. Камень спроектирован под возможность построения простейшего ШИМ с одним ключем. У него входной сигнал (пропорциональный) от 0 до 0,45 вольта, а если более 2 вольт - спит. Посему, при питании от 5 вольт с одним ключем на плюс, получается неплохая линейность. Хотя, может быть, это в расчет и не бралось.

Потребление тока по этому входу типично плюс/минус 10 микроампер во всем диапазоне входных напряжений. Это достаточно мало, чтобы не влиять на нашу схему.

Чтобы иметь максимальное разрешение нужно 5 вольт делить на 2 ( с запасом, чтобы обеспечить на выходе 2,5 вольта для "засыпания" при минимально необходимых двух вольтах). С ножки микроконтроллера 20 КОм, с него емкость 13 нФ и еще один 20 КОм на землю впараллель. Точка, где сходится два резистора и конденсатор как раз и цепляется на REF. Активное сопротивление RC цепочки состоит из двух параллельно (для полезного сигнала) включенных резисторов 20 КОм - итого 10КОм.

С другой стороны, в активной области (0-0,45В), мы будем иметь 45-46 дискретов. Если этого мало, нужно переходить на 9-10-16 бит ШИМ.



Может наваять тестовую програмку, да и проверить, что получается в результате. Готов поучаствовать со своим программатором и ноутбуком. Еще есть носимый осцилограф. Что-то мы долго обсуждаем схему из трех (Уже! Была из двух)деталей.



В.М.

literal
03.04.2009, 12:52
Во! нашел для справки, наслаждайтесь. Термин такой есть, но употребил я его неправильно.



Параметры ЦАП



При последовательном возрастании значений входного цифрового сигнала D(t) от 0 до 2N-1 через единицу младшего разряда (ЕМР) выходной сигнал Uвых(t) образует ступенчатую кривую. Такую зависимость называют обычно характеристикой преобразования ЦАП. В отсутствие аппаратных погрешностей средние точки ступенек расположены на идеальной прямой 1 (рис. 22), которой соответствует идеальная характеристика преобразования. Реальная характеристика преобразования может существенно отличаться от идеальной размерами и формой ступенек, а также расположением на плоскости координат. Для количественного описания этих различий существует целый ряд параметров.

http://dodeca.gaw.ru/im/doc/dac/Acim822.gif

Разрешающая способность - приращение Uвых при преобразовании смежных значений Dj, т.е. отличающихся на ЕМР. Это приращение является шагом квантования. Для двоичных кодов преобразования номинальное значение шага квантования h=Uпш/(2N-1), где Uпш - номинальное максимальное выходное напряжение ЦАП (напряжение полной шкалы), N - разрядность ЦАП. Чем больше разрядность преобразователя, тем выше его разрешающая способность.

Погрешность полной шкалы - относительная разность между реальным и идеальным значениями предела шкалы преобразования при отсутствии смещения нуля.







http://dodeca.gaw.ru/im/doc/dac/form830.gif



Является мультипликативной составляющей полной погрешности. Иногда указывается соответствующим числом ЕМР.





Погрешность смещения нуля - значение Uвых, когда входной код ЦАП равен нулю. Является аддитивной составляющей полной погрешности. Обычно указывается в милливольтах или в процентах от полной шкалы:





http://dodeca.gaw.ru/im/doc/dac/form831.gif

Нелинейность - максимальное отклонение реальной характеристики преобразования Uвых(D) от оптимальной (линия 2 на рис. 22). Оптимальная характеристика находится эмпирически так, чтобы минимизировать значение погрешности нелинейности. Нелинейность обычно определяется в относительных единицах, но в справочных данных приводится также и в ЕМР. Для характеристики, приведенной на рис. 22.







http://dodeca.gaw.ru/im/doc/dac/form832.gif

Дифференциальная нелинейность - максимальное изменение (с учетом знака) отклонения реальной характеристики преобразования Uвых(D) от оптимальной при переходе от одного значения входного кода к другому смежному значению. Обычно определяется в относительных единицах или в ЕМР. Для характеристики, приведенной на рис. 22,







http://dodeca.gaw.ru/im/doc/dac/form833.gif



Монотонность характеристики преобразования - возрастание (уменьшение) выходного напряжения ЦАП Uвых при возрастании (уменьшении) входного кода D. Если дифференциальная нелинейность больше относительного шага квантования h/Uпш, то характеристика преобразователя немонотонна.





Температурная нестабильность ЦА-преобразователя характеризуется температурными коэффициентами погрешности полной шкалы и погрешности смещения нуля.

Погрешности полной шкалы и смещения нуля могут быть устранены калибровкой (подстройкой). Погрешности нелинейности простыми средствами устранить нельзя.

Dev
03.04.2009, 16:23
Цифровой резистор намного страшнее! Он дороже стоит, у него много ног и вообще.

...

Может наваять тестовую програмку, да и проверить, что получается в результате. Готов поучаствовать со своим программатором и ноутбуком. Еще есть носимый осцилограф. Что-то мы долго обсуждаем схему из трех (Уже! Была из двух)деталей.

...



для меня цифровой резистор проще... потому что там протокол http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/smile.png))) сдал принял расписался http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/smile.png))) цена ИМХО значения большого не имеет..., а здесь вокруг двух пассивных элементов стоко написано, муражки бегают http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/wink.png но тем неменее я настроен попробовать http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/alcoholic.gif когда то этот барьер надо перелезть...



http://forum.modelka.com.ua/public/style_emoticons/<#EMO_DIR#>/diablo.gif я к электронике вернусь ближе к концу следующей недели...сейчас хочу за железо станочка взяться... чтобы прикладной аспект появился...

literal
03.04.2009, 16:38
я к электронике вернусь ближе к концу следующей недели...

Пишите, если что ... с лопатами и вилами, денечек покумекаем ...

В.М.

literal
15.04.2009, 17:35
Как результаты? Волнуемся, однако! Две детали впаять - это не одну ...

В.М.