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Divisore di frequenza a duty cycle variabile

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Divisore di frequenza a duty cycle variabile

Messaggioda Foto UtenteEdoardo9 » 8 gen 2017, 11:12

Ciao a tutti,
Volevo esporvi un problema secondo me interessante. Ho un circuito in cui prelevo dall'uscita di un operazionale un segnale PWM a 450 Hz di ampiezza 4 V. Avrei però la necessità di generare un ulteriore PWM, identico al precedente ma con una frequenza 512 volte più bassa. Sono ricorso quindi al classico CD4040 ma essendo questo un ripple counter basato su porte set reset, mi restituisce sempre un duty cycle del 50% #-o Mi chiedevo se si potesse trovare un'alternativa per risolvere il problema senza ricorrere ad un microcontroller.
Grazie mille in anticipo a tutti. :ok:
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[2] Re: Divisore di frequenza a duty cycle variabile

Messaggioda Foto UtentePietroBaima » 8 gen 2017, 11:41

Converti il PWM in una tensione analogica tramite un LPF e mandala ad un nuovo modulatore PWM di frequenza più bassa.

Ciao,
Pietro.
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Io capisco le cose per come le scrivete. Per esempio: K sono kelvin e non chilo, h.z è la costante di Planck per zepto o per la zeta di Riemann e l'inverso di una frequenza non si misura in siemens.
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[3] Re: Divisore di frequenza a duty cycle variabile

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 8 gen 2017, 11:43

circuito in cui prelevo dall'uscita di un operazionale un segnale PWM a 450hz di ampiezza 4v. Avrei però la necessità di generare un ulteriore PWM, identico al precedente ma con una frequenza 512 volte più bassa.....trovare un'alternativa per risolvere il problema senza ricorrere ad un microcontroller.
Costruire un nuovo circuito PWM realizzato con un generatore a onda triangolare ( un operazionale come integratore, l'altro come comparatore con isteresi. dimensionato per circa 450/512 Hz), L'uscita onda triangolare entra in un comparatore in cui l'altro ingresso è una tensione proporzionale al ciclo utile voluto. L'uscita del comparatore è il segnale PWM. Alimentazione +5V Può soddisfare :?: O_/
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[4] Re: Divisore di frequenza a duty cycle variabile

Messaggioda Foto UtenteEdoardo9 » 8 gen 2017, 12:24

Grazie a tutti per le risposte. Il segnale PWM si genera tramite un'operazionale che compara una onda triangolare con una tensione, quindi inizialmente avevo pensato anch'io di sfruttare un altro operazionale, fornendogli la stessa tensione ma con un'onda triangolare di frequenza ridotta. Il problema è che non riesco a ottenere un'onda triangolare della stessa identica ampiezza e questo causa degli errori che non posso tolllerare. [-X
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[5] Re: Divisore di frequenza a duty cycle variabile

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 8 gen 2017, 15:06

In modo analogico è impossibile ottenere due segnali con esattamente identico duty cycle ma frequenza diferente. Puoi con MSI, un contatore numerico e un comparatore, ma è complesso, conviene usare un microcontrollore. quale è la risoluzione (granulosità) del PWM ? O_/
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[6] Re: Divisore di frequenza a duty cycle variabile

Messaggioda Foto UtenteEdoardo9 » 8 gen 2017, 16:29

Il PWM prodotto ha una risoluzione teoricamente infinita in quanto è generato analogicamente da un comparatore controllato da un amplificatore di errore. Per questo vorrei evitare di inserire un micorcontroller. Interessante la soluzione che mi hai descritto con un MSI :ok: , sapresti consigliarmi uno schema pratico di come realizzare il tutto ? Grazie mille in anticipo O_/
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[7] Re: Divisore di frequenza a duty cycle variabile

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 8 gen 2017, 19:02

Sapete che a me certi rompicapo intrigano parecchio :mrgreen:

Questo dovrebbe essere in grado di cambiare frequenza ad un segnale PWM



IC1 è un operazionale, IC2 un comparatore, S1, S2 e S3 dei commutatori analogici.

Occorre solo che la frequenza del segnale di ingresso sia molto più alta di quella del segnale di uscita, in modo da generare un ripple trascurabile all'uscita dell'integratore.

La frequenza del segnale di uscita dovrebbe essere completamente indipendente da quella del segnale di ingresso e pari a quella del clock, che è un'onda quadra simmetrica, e la profondità della modulazione, se R2=R3, dovrebbe rimanere invariata rispetto a quella del segnale di ingresso.

Il circuito dovrebbe risultare estremamente preciso, la precisione non dovrebbe dipendere dai valori delle tensioni di riferimento ma solo dai valori delle resistenze.

Non chiedetemi di dimostrare rigorosamente come funziona perché, nonostante l'apparenza innocua, è invece davvero complicato: ci ho provato ma mi sono perso nei calcoli e non ho voglia di perderci altro tempo, è così cervellotico che avrei serie difficoltà anche solo a descriverne il funzionamento, cosa che invece in genere riesco a fare facilmente.

Faccio solo notare che, essendo R1 di valore inferiore alla metà di quello di R2 e R3, il segno della pendenza della rampa è determinato solo dalla posizione di S1, mentre S2 e S3, comunque siano posizionati, possono solo modificarne il valore ma non il segno, cioè se è in salita resta in salita e se è in discesa resta in discesa.

Da questo discende che il segnale all'uscita dell'integratore deve per forza essere periodico della stessa frequenza del clock.

Altra cosa da notare è che la componente continua della corrente verso C2 può provenire solo da R2 e R3 di uguale valore, quindi, se crediamo che il circuito, essendo controreazionato, trovi un suo equilibrio e che l'integratore non saturi, dovremmo convenire che le componenti continue dei due segnali PWM, quello di ingresso e quello di uscita, debbano essere uguali ed opposte, altrimenti la corrente media verso C2 non potrebbe essere nulla: questo fatto da solo garantisce che in uscita vi sia un segnale PWM modulato identicamente a quello di ingresso anche se la frequenza è diversa.

C1 serve solo a scagionare che possa scorrere una componente continua da R1 verso C2 ma deve essere un cortocircuito alla frequenza di clock, quindi deve essere di valore sufficientemente alto.

La posizione di S1, S2 e S3 nello schema è quella con segnale di comando a livello basso.

Gli oscillogrammi a fianco allo schema dovrebbero aiutare a comprendere il funzionamento: in rosso con segnale PWM di ingresso a valor medio nullo, in blu con segnale PWM di ingresso a valor medio negativo,in rosso con segnale PWM di ingresso a valor medio positivo.
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[8] Re: Divisore di frequenza a duty cycle variabile

Messaggioda Foto UtenteIsidoroKZ » 8 gen 2017, 20:40

Bisogna anche tenere conto di un problema: il segnale in PWM e` una sorta di sistema campionato, se si riduce la frequenza possono esserci dei problemi di aliasing, se il duty cycle del segnale di ingresso cambia troppo rapidamente.

Nello schema di Foto UtenteBrunoValente dovrebbe esserci implicito un filtraggio passa basso,
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[9] Re: Divisore di frequenza a duty cycle variabile

Messaggioda Foto UtenteEdoardo9 » 12 gen 2017, 0:06

Grazie a tutti. Ho provato lo schema proposto e, dopo qualche problemino sono riuscito ad ottenere il funzionamento sperato. Dopo averci sbattuto un po' testa :mrgreen: ho risolto il problema dell'alimentazione simmetrica ed ora tutto funziona a meraviglia. Grazie mille a tutti :ok:
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[10] Re: Divisore di frequenza a duty cycle variabile

Messaggioda Foto UtenteBrunoValente » 12 gen 2017, 12:27

Cosa hai utilizzato per i commutatori analogici? Sarei curioso di vedere lo schema definitivo.
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