лабораторные / Цифр_сх_6

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра ЭПУ

отчёт

по лабораторной работе №6

по дисциплине «Цифровая схемотехника»

Тема: ЦИФРОВОЙ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

Студенты гр. 9282		Зикратова А. А.
		Мишакин Б.
Преподаватель		Герасимов В. А.

Санкт-Петербург

2022

Цель работы.

исследуется схема 4-разрядного широтно-импульсного модулятора на основе счетчика 74HC191 и компаратора 74HC85

Экспериментальные результаты.

1. Схема регулировки яркости свечения светодиода на принципе широтно-импульсной модуляции:

Рис. 1 – Цифровой 4 – разрядный широтно-импульсный модулятор

Осциллограмма схемы №1:

Рис. 2 – Осциллограмма 4-х разрядного широтно-импульсного модулятора

При нажатии кнопки SA1 и когда на TC – 1 происходит:

При поступлении тактового импульса C на триггер DD_4.1 Q₁: 1 → 0 и Q_1инв: 0 → 1, но на 2-ом триггере (DD_4.2) по-прежнему значение D₂ = Q_1инв = 0, которое сохраняется на выходе Q₂ = 0 (по тактовому импульсу C) → в результате на D_3.4 учитываются Q_1инв = 1 и Q_2инв = 1, а значит в этом случае на вход канала EN 2-го счётчика приходит лог. «1» (разрешение на счёт). В остальных случаях счётчику DD5 «запрещено» вести счёт.

2. Широтно-импульсный модулятор с фиксированным значением B:

B = 11, T_PWM = ΔT₁ = 11,12 мс, t_и = ΔT₂ = 7,6 мс, t_п = ΔT₃ = 3,5 мс – измеренные значения.

Рис. 3 – Осциллограмма мультивибратора на триггере Шмитта

1

2

3

4

1 канал – тактовый сигнал C, 2 канал – выход TC, 3 канал – выход компаратора «A<B», 4 канал – -.

D_{A<B, теор.} = = ≈ 0,688, D_{A<B, измер.} = = ≈ 0,683 – коэффициенты заполнения.

3. Регистрация изменения яркости свечения светодиода и напряжения на выходе ФНЧ:

По мере увеличения B увеличивается время выдачи лог. «1» на выходе компаратора и т. к. частота мигания светодиода высока для нормального восприятия глазом это изменение воспринимается как изменение яркости свечения светодиода (яркость возрастает).

Рис. 4 – Осциллограмма напряжения на выходе ФНЧ в режиме самописца

1

2

Рис. 5 – Осциллограмма напряжения на выходе ФНЧ в режиме самописца

1 канал – выход с компаратора (DD6), 2 канал – выход ФНЧ.

τ_теор = R₂C₂ = 10⁵*10^-6 = 0,1 с

τ_измер = 0,14 с

4. В схеме на рис. 1 вместо кнопки подключён мультивибратор, а параллельно диоду подключён ФНЧ:

Рис. 6 – Осциллограмма напряжения на выходе ФНЧ в режиме самописца

1

1 – выход ФНЧ

Из осциллограммы U_вых изменяется от ≈ 0 до ≈ 4,68 В.

Вывод:

1. В ходе лабораторной работы была рассмотрена схема широтно-импульсного модулятора. При нажатии кнопки SA1 увеличивается число B, сравниваемое при помощи цифрового компаратора 74HC85 (подключён выход «A<B») с постоянно изменяющимся (посредством 1-го счётчика) опорным числом A. По мере возрастания числа B увеличивалось время импульса на выходе компаратора, что визуально можно было наблюдать по изменению яркости светодиода (возрастала).

2. Использовали ШИМ-генератор в качестве простого цифроаналогового преобразователя (ЦАП), формирующего на своем выходе напряжение, пропорциональное некоторому числу (B) (таблица 1), подключив на выход ФНЧ, и наблюдали пульсации .