Лабы / 6 Лаба / DgCXT_Labs_0207_Маликов_6

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

отчет

по лабораторной работе №6

по дисциплине «Цифровая схемотехника»

Тема: Цифровой широтно-импульсный модулятор

Студент гр. 0207 _________________ Маликов Б.И.

Преподаватель _________________ Аристов С.А.

Санкт-Петербург

2023

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является исследование схемы 4-разрядного широтно-импульсного модулятора на основе синхронных счетчиков и компаратора.

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Рис. 1 – Схема 4-разрядного широтно-импульсного модулятора (ШИМ)

Выход DD2 был выбран F128 как наиболее комфортный в плане регулировки яркости светодиодов.

Зависимость длительности импульса в цепи PWM и напряжения U в цепи VOUT от числа B, а также зависимость коэффициента заполнения выходного ШИМ- сигнала от числа В:

Таблица 1. Зависимость длительности импульса в цепи PWM и напряжения U в цепи VOUT от числа B

B	0	1	2	3	4	5	6	7
t (импульс), мс	0	0,8	1,7	2,5	3,6	4,2	5	5,9
T (период), мс	0	13,6	13,6	13,6	13,6	13,6	13,6	13,6
Uтеор, В	0	0,19	0,41	0,61	0,87	1,02	1,21	1,43
Uпрак, В	0	0,16	0,32	0,48	0,60	0,80	1	1,16
Dтеор	0	0,06	0,13	0,19	0,25	0,31	0,38	0,44
Dпрак	0	0,06	0,13	0,18	0,26	0,31	0,37	0,43

Таблица 2. Зависимость длительности импульса в цепи PWM и напряжения U в цепи VOUT от числа B

B	8	9	10	11	12	13	14	15
t (импульс), мс	6,7	7,6	8,5	9,4	10,2	11,1	11,9	12,8
T (период), мс	13,6	13,6	13,6	13,6	13,6	13,6	13,6	13,6
Uтеор, В	1,62	1,84	2,06	2,28	2,48	2,69	2,89	3,11
Uпрак, В	1,36	1,56	1,64	1,8	2	2,16	2,36	2,56
Dтеор	0,50	0,56	0,63	0,69	0,75	0,81	0,88	0,94
Dпрак	0,49	0,56	0,63	0,69	0,75	0,82	0,88	0,94

Пример вычислений при B = 7:

D_теор = = = 0,44 (где n – разрядность счетчика)

D_прак = = = 0,43

U_теор = = = 1,43 В

Рис. 2 – График зависимости коэффициента заполнения от B

Рис. 3 – График зависимости напряжения U_out от B

Анализируя полученные графики, делаем вывод, что теоретические и практические значения приблизительно равны.

1 с/дел.

Цепь PWM (2 В/дел.)

Цепь VOUT (1 В/дел.)

Рис. 4 – Осциллограмма работы широтно-импульсного модулятора

Таким образом, основная идея ШИМ состоит в том, что входное число сравнивается с опорным числом, которое линейно нарастает от нуля до некоторого максимального значения в пределах интервала времени, равного периоду выходного сигнала схемы.

ВЫВОД

Анализируя схему ШИМ, делаем следующие выводы - число B[3..0] по каждому импульсу CKE автоматически увеличивается при нажатии кнопки SA2 и уменьшается – по нажатию SA1. Это происходит, если nMIN = nMAX = 1. Когда число в счетчике DD4 достигает значения 0, в активный уровень лог. «0» устанавливается его выходе 𝑀𝐼𝑁.

При помощи цепи nMIN и ЛЭ DD6 это блокирует работу кнопки SA1 и переполнения через ноль счетчика не происходит. То же самое можно сказать и про цепь nMAX, кнопки SA2 и ЛЭ DD7, которые не позволяют счетчику переполниться через 15₁₀.

ЛЭ DD8 разрешает счетчику работу по любому из сигналов на выходах DD6,7, а направлением счета на инкремент управляет, естественно, только кнопка SA2.

То есть, удерживая кнопки SA1 или SA2, можно автоматически уменьшать и увеличивать число B[3..0] в пределах 0...15₁₀, а происходит это автоматическое изменение с частотой следования импульсов разрешения сигнала CKE.

Компаратор DD5 сравнивает 4-разрядные числа A и B. На его выходе A<B единица присутствует, пока, соответственно, число B превышает растущее от 0 до 15₁₀ число А. Очевидно, что чем больше B, тем дольше такие интервалы времени. Таким образом, ширина импульсов цепи PWM оказывается в прямой пропорциональной зависимости от числа В.