ого RC-фільтра. Фільтр видаляє несучу високу частоту ШІМ і, таким чином, формує аналоговий сигнал. Настроювальна частота фільтра повинна бути обрана досить високою, щоб не спотворити форму аналогового сигналу. У той же час настроювальна частота повинна бути досить низькою для мінімізації пульсацій від несучої частоти ШІМ.
Малюнок 2 - Низькочастотний RC-фільтр
Якщо аналоговий сигнал надходить до низькоомними входу, то між виходом фільтра і навантаженням потрібно включити буферний підсилювач. Це запобігає нагружение конденсатора і поява пульсуючого напруги.
У мікроконтролерах AVR для генерації ШІМ-сигналів використовуються таймери-лічильники. Для зміни несучої частоти ШІМ змінюється частота синхронізації таймера і вершина рахунку. Підвищення частоти синхронізації і/або зниження вершини рахунки призводять до підвищення частоти переповнення таймера і, як наслідок, збільшується частота ШІМ. Максимальної роздільної здатності (вершина рахунки 255) відповідає максимальна частота ШІМ 250 кГц. Подальше збільшення частоти ШІМ можливо шляхом зменшення роздільної здатності, але в цьому випадку скорочується кількість кроків при установці заповнення імпульсів від 0 до 100%.
Зміна вмісту регістра порівняння (OCR) впливає на заповнення імпульсів. Збільшення значення OCR збільшує заповнення імпульсів. До досягнення лічильником значення з регістра OCR ШІМ-вихід знаходиться у високому стані, потім переходить у низький стан до досягнення вершини рахунку, після чого лічильник переходить в нульовий стан і цикл повторюється. Такий спосіб генерації у AVR-мікроконтролерів отримав назву швидкої ШІМ.
Малюнок 3 - Значення лічильника і ШІМ-вихід
При використанні високочастотної ШІМ для генерації аналогових сигналів ширина аналогових рівнів залежить від роздільної здатності ШІМ. Чим вище несуча частота, тим більше просто її придушити і тим самим мінімізувати рівень пульсацій. Таким чином, необхідно оптимізувати співвідношення роздільної здатності і несучої частоти.
. 2 Генерація аналогових сигналів за допомогою R - 2R матриці
Якщо до цифро-аналогового перетворювача не пред'являються серйозні вимоги, то його можна зробити самостійно з звичайних резисторів. Називається такий ЦАП - R - 2R. Свою назву він отримав через номіналів застосовуваних у ньому резисторів з опорами R і 2 * R. Опору по ідеї можуть бути будь-якими, але в розумних межах. Якщо поставити дуже великі опору, наприклад, по кілька мегаом, то навантаження яка підключена до виходу, внесе суттєві викривлення в сигнал. Напруга почне просідати. У курсовій роботі використовуються резистори, опір яких 1Ком і 2кОм.
Якщо є багато резисторів одного опору, то отримати опір вдвічі меншу, можна просто включивши паралельно два однакових резистора. Для такого ЦАП бажано використовувати резистори з 1% -м допуском.
Малюнок 4 - ЦАП R - 2R
Кожен вхід ЦАП має свій «вагу». Входи розташовані в порядку зменшення ваги зліва направо. Лівий вхід надає найбільший вплив на вихідний сигнал, наступний за ним вдвічі менше і так далі. Ну а самий останній (правий) вхід змінює вихідний сигнал на нікчемні мілівольт. Якщо відома комбінація біт, що надходить на вхід ЦАП, то розрахувати напругу дуже легко. Припустимо, що на вході у нас число 10010101 тоді вихідна напруга можна розрахувати за формулою:
Відповідно до формули, напруга на виході дорівнюватиме 2.91 вольта. Uпит - напруга живлення мікроконтролера. При розрахунку використовувалося значення 5 вольт. Таким чином, восьмібітних ЦАП здатний видати 256 різних напруг з кроком близько 20 мілівольт, що цілком непогано.
До переваг таких ЦАП можна віднести:
1) можливість збільшення розрядності;
) непогана частота дискретизації;
) схемотехнічна простота і повторюваність.
Недоліки:
) якість ЦАП сильно залежить від застосовуваних резисторів;
) опір ключів порту мікроконтролера вносять спотворення;
) громіздкість на платі
4. Розробка програм генерації синусоїдальноїнапруги
. 1 Зберігання значень синусоїди в пам'яті програм
Мікроконтролери AVR мають окрему пам'ять даних і окрему пам'ять програм.
Пам'ять програм (Flash ROM або Flash ПЗУ) призначена для зберігання послідовності команд, керуючих функціонуванням мікроконтролера, і має 16-ти бітну організацію. Всі AVR мають Flash-пам'ять програм, яка може бути різного розміру - від 1 до 256 КБ. Її головна перевага в тому, що в...
