Generator harmonischer Schwingungen auf logischen Elementen mit digitaler Steuerung. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Messtechnik

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Der den Lesern zur Kenntnis gebrachte Generator harmonischer Schwingungen ist für den Einsatz in verschiedenen funktechnischen Geräten mit digitaler Steuerung bestimmt. Der Generator ist auf einer begehbaren Elementbasis aufgebaut und sorgt für die Ausbildung harmonischer Schwingungen mit stabilen Parametern. Der Artikel stellt eine Methode zur Berechnung des Generators bereit.

Das Funktionsdiagramm des Generators ist in Abb. 1 dargestellt. eines.

Reis. 1 Funktionsdiagramm des Generators

Die Erzeugung harmonischer Schwingungen erfordert die Erfüllung zweier Bedingungen [1]:

• Balance der Amplituden Kos*K=1;
• Phasengleichgewicht φ_к+ φ_Achse\u0,2d XNUMX * π.

Als rückgekoppelter Verstärker wird in der Regel ein Inverter mit φ_Achse = Pi. Als Verstärker K empfiehlt sich die Verwendung eines Bandpassfilters [2], der für die in diesem Fall notwendige Phasenverschiebung φ bei der Resonanzfrequenz sorgt_k = Pi. Die hohe Steigung des Phasengangs des Filters im Durchlassbereich sorgt für die Bildung von Schwingungen mit stabiler Frequenz und seine selektiven Eigenschaften - die Unterdrückung von Oberwellen.

Das Filter [2] wird im vorgeschlagenen Generator als Bandpassfilter verwendet. Der Generator wird mit der Resonanzfrequenz des Bandpassfilters angeregt, die sich aus dem Ausdruck bestimmt:

wobei R (G) und C der Widerstand (Leitfähigkeit) und die Kapazität des Zeitschaltkreises sind.

Aus Ausdruck (1) ist ersichtlich, dass die Erzeugungsfrequenz proportional zur Leitfähigkeit der Zeitgeberschaltung ist, was ein lineares Frequenzsteuergesetz bereitstellt.

Das Schema des Generators harmonischer Schwingungen ist in Abb. 2 dargestellt. 1.2. An den Elementen DD1.4-DD1.1, am Element DD2.1 - einem Rückkopplungsverstärker und an den Elementen DD2.4-DD2 und RM - einer digital gesteuerten Widerstandsmatrix - wird ein Bandpassfilter hergestellt. Die Filterstruktur ermöglicht es, gegenphasige Spannungen an den Ausgängen zu erhalten, wofür zusätzlich Uout0 verwendet werden muss. Die Eingänge IN1 und IN XNUMX sind digitale Eingänge zur Steuerung der Erzeugungsfrequenz.

(zum Vergrößern klicken)

Nachfolgend finden Sie eine Methode zur Berechnung des Generators.

1. Lassen Sie uns die Werte fmin einstellen - die untere Erzeugungsfrequenz, Df - der Abstimmschritt, n - die Anzahl der Ziffern der Binärzahl des digitalen Steuersignals.
2. Wir akzeptieren С1=С2=С und R7=R5=R.
3. Lassen Sie uns den Wert von С festlegen und aus der Formel (1) finden wir den Wert von R.
4. Wir bestimmen den Wert von RM mit der Formel
5. Lassen Sie uns den Wert von fmax durch die Formel bestimmen
6. Wir definieren R3 durch die Formel
7. Bestimmen wir R2 aus der Beziehung R2= R3/0,7.

Auf Abb. 2 zeigt die Werte der Elemente, die als Ergebnis der Berechnung nach dem obigen Verfahren für fmin = 1,5 kHz, Δf = 1,5 kHz und n = 2 erhalten wurden.

Im Allgemeinen ist die Ausgangsfrequenz

wobei i die Eingangsnummer ist (Bit des Steuerworts); ai - Signalwert am Steuereingang (log. 1 oder log. 0); n - Bitbreite des Steuerworts.

Die Widerstände in der Leitwertmatrix werden durch die Formel bestimmt:

Wenn es notwendig ist, ein kontinuierliches Gesetz der Frequenzänderung zu erhalten, werden die Widerstände RM durch ein doppeltes Potentiometer mit einem Widerstand Rn und einem Widerstand Radd ersetzt, die damit in Reihe geschaltet sind. Die Werte dieser Widerstände ergeben sich aus den Formeln:

Im Generator können Sie die Mikroschaltungen K561LA7, K561LE5 verwenden, wenn sie gemäß der Wechselrichterschaltung eingeschaltet werden. Bei einer Versorgungsspannung von 3 V verbraucht der Generator einen Strom von 1-3 mA.

Die Verwendung ähnlicher ausländischer Mikroschaltungen der Serien 74AC, 74NS erhöht den Betriebsfrequenzbereich erheblich um das 10- bis 15-fache.

Bei großer Bitbreite des Steuerwortes kann als Leitfähigkeitsmatrix beispielsweise ein zweikanaliges digitales Potentiometer der Firma Microchip (Serie MCP42XXX) verwendet werden. Zu seinen unbestrittenen Vorteilen gehören geringe Größe, niedriger Verbrauch und relativ niedrige Kosten.

Literatur:

1. Bystry Yu. A., Mironenko I. G. Elektronische Schaltungen und Geräte - M .: Höhere Schule, 1989.
2. Onyshko D. Bandpassfilter bei CMOS-Wechselrichtern. - M.: Schaltungen, 2001, Nr. 7.

Autor: Dmitry Onyshko, oda78@pisem.net; Veröffentlichung: radioradar.net

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