ЦифрСхТ_ЛР6
.docxМИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра электронных приборов и устройств
отчет
по лабораторной работе №6
по дисциплине «Цифровая схемотехника»
Тема: Цифровой широтно-импульсный модулятор
Студентка гр. 1283 |
|
Григорьева В.В. |
Преподаватель |
|
Симон В.А. |
Санкт-Петербург
2024
Цель работы: собрать и исследовать схема 4-разрядного широтно-импульсного модулятора на основе двух синхронных счетчиков и компаратора.
Обработка результатов эксперимента:
Рис. 1. Исследованная схема цифрового 4-разрядного широтно-импульсного модулятора
Схема 4-разрядного цифрового широтно-импульсного модулятора представлена на рисунке 1. Схема была собрана корректно: при удержании кнопки SA1 число на индикаторе уменьшалось, а при удержании SA2 — увеличивалось. Изменение коэффициента заполнения сигнала в пределах (0…15/16) сопровождалось изменением яркости свечения светодиода от выключенного состояния до яркого.
Наиболее удобным оказалось подключение цепи CKE к выходу делителя частоты F128 (DD2). В таком случае частота изменения числа B составила FCKE = FCLK / 74,7 = 1000 / 74,7 = 13,4 Гц. U(0) = 0 В, U(1) = 3,06 В. Зависимости коэффициента заполнения и напряжения VOUT от числа B представлены в таблице 1 и на рисунках 2 и 3 соответственно.
Табл. 1. Зависимости теоретического и экспериментального значений коэффициента заполнения D и напряжения VOUT от числа B[3…0]
Число |
tИ, мс |
Коэфф. заполн. эксп, % |
Коэфф. Заполн. теор, % |
VOUT эксп, В |
VOUT теор, В |
0 |
0 |
0,00 |
0,00 |
0,04 |
0,00 |
1 |
0,85 |
6,17 |
6,25 |
0,16 |
0,19 |
2 |
1,70 |
12,32 |
12,50 |
0,32 |
0,38 |
3 |
2,56 |
18,55 |
18,75 |
0,52 |
0,57 |
4 |
3,41 |
24,71 |
25,00 |
0,72 |
0,77 |
5 |
4,26 |
30,87 |
31,25 |
0,88 |
0,96 |
6 |
5,11 |
37,03 |
37,50 |
1,08 |
1,15 |
7 |
5,96 |
43,19 |
43,75 |
1,28 |
1,34 |
8 |
6,82 |
49,42 |
50,00 |
1,44 |
1,53 |
9 |
7,67 |
55,58 |
56,25 |
1,64 |
1,72 |
10 |
8,53 |
61,81 |
62,50 |
1,84 |
1,91 |
11 |
9,37 |
67,90 |
68,75 |
2,00 |
2,10 |
12 |
10,22 |
74,06 |
75,00 |
2,20 |
2,30 |
13 |
11,07 |
80,22 |
81,25 |
2,40 |
2,49 |
14 |
11,92 |
86,38 |
87,50 |
2,60 |
2,68 |
15 |
12,77 |
92,54 |
93,75 |
2,76 |
2,87 |
Пример расчётов:
Рис. 2. Зависимости теоретического и экспериментального значений коэффициента заполнения D от числа B[3…0]
Рис. 3. Зависимости теоретического и экспериментального значений напряжения в цепи VOUT от число B[3…0]
Рис. 4. Осциллограмма пульсаций в цепи VOUT
Осциллограмма пульсаций напряжения в цепи VOUT показана на рисунке 4. Двойной размах пульсаций UPP = 140 мВ, а амплитуда — Um ЭКСП = UPP / 2 = 70 мВ. Теоретически рассчитанная амплитуда пульсаций:
=
13,8мс
=
3,3 В
τ = R2·C3 = 100·103·1·10–6
Расхождение с экспериментальными данными небольшое, объясняется наличием шумов или погрешностью измерений.
Изменение яркости светодиода связано с высокой частотой импульсов в цепи PWM, воспринимаемых глазом как непрерывный сигнал. При снижении частоты с использованием цепи C2 стали заметны моргания светодиода. Для числа B = 1 импульсы были короткими с длинными паузами, а при B = 15 — длительности импульсов и пауз поменялись местами (см рис. 5).
Рис. 5. Осциллограмма процесса изменения VOUT при удержании кнопок SA1,2
Выводы: в данной лабораторной работе была собрана и исследована схема 4-разрядного широтно-импульсного модулятора. Схема работает верно. Построены сравнительные графики экспериментальных и теоретических зависимостей коэффициента заполнения и напряжения VOUT от числа B (рис. 2, 3). Было оценено изменение яркости светодиода в зависимости от коэффициента заполнения, что подтверждено осциллограммами.