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Aumentare frequenza PWM mantenendo Duty Cycle

Elettronica lineare e digitale: didattica ed applicazioni

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[1] Aumentare frequenza PWM mantenendo Duty Cycle

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 3 ott 2020, 14:35

Ciao a tutti.
Ho un problema: dovrei moltiplicare una frequenza di 500Hz per portarla a 10kHz.
Necessito di mantenere il Duty Cycle: nel senso che, se la frequenza di 500Hz ha un Duty del 20%, anche la frequenza da 10kHz deve averlo.
Il duty cycle é variabile da 0 a 100%, quindi essenzialmente:

Din = Dout

Mentre:

fin = 500Hz
fout = 10kHz

Ovviamente non voglio la precisione esatta della frequenza: se non é 10kHz perfetti a me poco importa.

Qualcuno sa come poter fare ció? Potete aiutarmi?
Grazie in anticipo!
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[2] Re: Moltiplicare frequenza PWM mantenendo Duty Cycle

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 3 ott 2020, 15:52

dovrei moltiplicare una frequenza di 500Hz per portarla a 10kHz.
Necessito di mantenere il Duty Cycle: nel senso che, se la frequenza di 500Hz ha un Duty del 20%, anche la frequenza da 10kHz deve averlo.
Il duty cycle é variabile da 0 a 100%, quindi essenzialmente:
Din = Dout fin = 500Hz fout = 10kHz


Il problema mi pare mal posto, se non avessi letto le altre discussioni non saprei come rispondere.
Se la frequenzadi 500 Hz è costante, allora si progetta qualcosa con una frequenza di 10kHz costante.
Se è variabile, moltiplicare una frequenza è complesso, esistono moltiplicatori (convertitori di frequenza) e circuiti elevatori al quadrato (moltiplicno per due), generatori di armoniche e selettori dell'armonica voluta, ma sono tutti complicati.
Più semplice è utilizzare dei divisori e realizzare un circuito PLL (phase locked loop) usato nei
sintetizzatori di frequenza (si parte da un oscillatore poco stabile a frequenza elevata, si divite la frequenza per il valore ottenuto fino ad aggangiarsi a una frequenza di riferimento più bassa.

Ritornano a noi, se ti accontenti di un circuito analogico, con due operazionali realizzi un generatore di onda triangolare Vt a 10 kHz fra 0 e 10 V , poi con un operazionale comparatore
la confronti con il segnale Vi 0-10 V del duty cicle voluto,
Quando Vt > Vi = uscita ON, Quando Vt <= Vi = uscita OFF,

Puoi fare lo stesso con un contatore a 8 bit (256 valori) pilotato a 256 x 10 kHz = 2,56 MHz
utilizzac un integrato comparatore a 8 bit, di cui 8 pin sono connessi al contatore e
8 pin alle uscite di un microcalcolatore che comanda in duty cicle.

Ma secondo me tutte queste complicazioni sono interessanti dal punto di vista didattico, ma non ti servono a realizzare quello che vuoi.
O_/
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[3] Re: Moltiplicare frequenza PWM mantenendo Duty Cycle

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 3 ott 2020, 16:34

Non ho capito bene quel che propone Foto UtenteMarcoD...

Sicuramente la soluzione adatta dipende dalla precisione richiesta per il valore di duty, per la frequenza e nel tempo (nel senso di quanto fedelmente devi riprodurre le variazioni del duty nel tempo).

Se i requisiti sono tranquilli, si può filtrare passa-basso il segnale di ingresso (magari dopo averlo squadrato, per avere valori alto e basso precisi) e generare una PWM a frequenza diversa, per confronto con onda triangolare.

Qualcosa di meglio si potrebbe fare in digitale (ad esempio con un microcontrollore), magari usando il capture e/o sincronizzandosi all'ingresso...
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[4] Re: Moltiplicare frequenza PWM mantenendo Duty Cycle

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 3 ott 2020, 17:06

Foto UtenteMarcoD non ho capito cosa intendi con "frequenza costante".
La frequenza é costante, fissa a 500 Hz.
Quel che non é costante é il Duty Cycle, ma l'ho detto, quindi non capisco dove io mi sia espresso male


SandroCalligaro ha scritto:Se i requisiti sono tranquilli, si può filtrare passa-basso il segnale di ingresso (magari dopo averlo squadrato, per avere valori alto e basso precisi) e generare una PWM a frequenza diversa, per confronto con onda triangolare.

Qualcosa di meglio si potrebbe fare in digitale (ad esempio con un microcontrollore), magari usando il capture e/o sincronizzandosi all'ingresso...


Per il digitale, preferisco evitare di aggiungere un secondo uC..
Vorrei imparare a fare le cose con l'elettronica
Aggiungendo un Nano ad esempio avrei giá risolto, ma che gusto c'é? :D

Tornando a noi, i requisiti che ho non li so :lol: :lol:
Puoi spiegarmi meglio la tua idea? Grazie in anticipo
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[5] Re: Moltiplicare frequenza PWM mantenendo Duty Cycle

Messaggioda Foto UtenteMarcoD » 3 ott 2020, 17:12

La frequenza é costante, fissa a 500 Hz.
Quel che non é costante é il Duty Cycle, ma l'ho detto, quindi non capisco dove io mi sia espresso male
E' corretto, condivido.
Disquisivo sul titolo "Moltiplicare frequenza ", se la frequenza è costante invece che moltiplicarla,
si può scrivere " frequenza più elevata" oppure nulla.
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[6] Re: Moltiplicare frequenza PWM mantenendo Duty Cycle

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 3 ott 2020, 17:14

Sei un moderatore giusto? Teoricamente, almeno credo, hai la possibilitá di modificare i titoli dei topic

Ti autorizzo a modificare il titolo scrivendolo nel modo che reputi piú corretto
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[7] Re: Aumentare frequenza PWM mantenendo Duty Cycle

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 4 ott 2020, 10:28

io ho fatto un moltiplicatore di frequenza con un microcontrollore, non mi interessava il duty che era al 50%, ma con lo stesso metodo, dividendo i tempi di ON e OFF per 20, (od anche solo uno dei due), credo che potresti ottenere il tuo circuito, senza grosse pretese per la precisione.

saluti.
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[8] Re: Aumentare frequenza PWM mantenendo Duty Cycle

Messaggioda Foto UtenteAleEl » 4 ott 2020, 11:05

Preferirei evitare di utilizzare un altro uC
Se possibile vorrei fare tutto con i componenti
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[9] Re: Aumentare frequenza PWM mantenendo Duty Cycle

Messaggioda Foto Utentelelerelele » 4 ott 2020, 15:33

AleEl ha scritto:Preferirei evitare di utilizzare un altro uC
Se possibile vorrei fare tutto con i componenti
Potrei pensare all'uso di un PLL, ma credo che non sia fattibile in termini di duty, ti fornirà un uscita quadra.

La vedo abbastanza difficile.

Saluti.
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[10] Re: Aumentare frequenza PWM mantenendo Duty Cycle

Messaggioda Foto UtenteSandroCalligaro » 4 ott 2020, 17:35

In un'onda quadra, il valore medio è proporzionale al duty-cycle. Questo significa che, filtrando passa-basso, si ricava un segnale proporzionale al duty.
Per generare un'onda quadra con un certo duty, il metodo classico (che poi è anche quello usato in digitale, nelle periferiche PWM), è il confronto tra un valore proporzionale al duty ed un'onda triangolare o a dente di sega.

Per fare un esempio...
Onda quadra a 500 Hz 0-5V con duty-cycle variabile in ingresso, passa-basso con banda di qualche Hz, l'uscita del filtro va ad un comparatore (ingresso +) e viene confrontata con una triangolare (0-5V) della frequenza desiderata.

Se si vuole essere più precisi (cioè indipendenti dall'eventuale attenuazione del segnale di ingresso), si fa passare il segnale attraverso un buffer che abbia valori alto e basso di uscita precisi (magari prendendo il valore alto da un riferimento di tensione).

Se si vuole "moltiplicare" la frequenza in modo preciso, si può generare la triangolare a partire dall'uscita di una PLL con divisore ad es. 74HCT9046+divisore, a memoria). Faccio notare che la triangolare non serve che sia simmetrica (tempo di salita = tempo di discesa), basta che vada precisamente dal valore basso al valore alto della PWM con cui verrà comparata.

Secondo me, con un micro viene a costare di meno. Se ce n'è già uno, non lo si può sfruttare?
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