МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В. И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра ЭПУ

отчет

по лабораторной работе №6

по дисциплине «Цифровая схемотехника»

Тема: Цифровой широтно-импульсный модулятор

Студент гр. 9201		Рауан М.
Преподаватель		Симон В.А.

Санкт-Петербург

2022

Цель работы: Исследовать схему 4-разрядного широтно-импульсного модулятора на основе счетчика 74HC191 и компаратора 74HC85. Исследовать обратное преобразование ШИМ-сигнала.

Основные теоретические положения

Широтно-импульсный модулятор – схема, преобразующая некоторый входной сигнал в прямоугольные импульсы (цифровой сигнал), следующие с фиксированной частотой. Чем больше значение входного сигнала, тем больше коэффициент заполнения (ширина выходных импульсов). Коэффициент заполнения пропорционален входному сигналу и может быть рассчитан по линейному закону.

В цифровой схемотехнике, в ШИМ входным сигналом является дискретно меняющиеся целое число некоторой разрядности.

Принцип работы ШИМ: входное число сравнивается с опорным числом, которое линейно возрастает от нуля до некоторого максимального значения в пределах интервала времени, равного периоду выходного сигнала схемы. Источником такого линейно возрастающего числа является счетчик. Число с опорного счетчика A, сравнивается с входным числом B такой же разрядности. В итоге получается 3 выхода, которое можно задействовать в формировании итогового ШИМ-сигнала при помощи некоторого ЛЭ (см. рис.1.)

Рис. 1. - Блок-схема цифрового ШИМ-генератор

Ход работы:

1. Исследование цифрового 4-разрядного широтно-импульсного модулятора.

Рис.2. - Цифровой 4-разрядный широтно-импульсный модулятор.

Рис.3. - Осциллограмма работы цифрового 4-разрядного широтно-импульсного модулятора.

Рис.4. - Работа компаратора при B = 12.

Коэффициент заполнения:

Теоретический коэффициент заполнения:

2. Исследование обратного преобразования ШИМ-сигнала.

Рис.5. - Схема для исследования обратного преобразования ШИМ-сигнала

Таблица 1. Зависимость U_вых от числа, загруженного в счетчик DD₅

Число	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
Uвых, мВ	28	52	80	91	120	152	176	208	240	212	336	361	392	424	436

Рис.6. - Осциллограмма исследования обратного преобразования ШИМ-сигнала при B =7.

3. Исследование эффекта автоматического плавного изменения яркости свечения светодиода.

Рис. 7. Генератор на инвертирующем триггере Шмитта

Рис.8. - Осциллограмма работы ШИМ с автоматическим счётом

Вывод: в ходе лабораторной работы были исследованы цифровой 4- разрядный широтно-импульсный модулятор. Экспериментальный и теоретический коэффициенты различаются примерно на 0,6. Также было теоретически рассмотрено одно из широких применений ШИМ такое, как изменение яркости свечения. Его можно менять с помощью изменения коэффициент заполнения. Если коэффициент заполнения мал, то соответственно и частота свечения мала и для человеческого глаза она воспринимается как тусклое свечение или его отсутствие. Если же наоборот - коэффициент заполнения большой, то свечение воспринимается глазом как яркое.

Далее исследовалось обратное преобразование ШИМ-сигнала.