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相位和频率修正PWM模式的原理

li913442052
助工
2014-11-13 22:47:56     打赏
相位与频率修正PWM模式(WGMn3:0=8或9)可以产生高精度的、相位与频率都准确的PWM波形。与相位修正模式类似,相频修正PWM模式基于双斜波操作。计数器重复地从BOTTOM计到TOP,然后又从TOP倒退回到BOTTOM。在一般的比较输出模式下,当计数器往TOP计数时,若TCNTn与OCRnx匹配,OCnx将清零为低电平;而在计数器往BOTTOM计数时TCNTn与OCRnx匹配,OCnx将置位为高电平。工作于反向输出比较时则正好相反。与单斜波操作相比,双斜波操作可获得的最大频率要小,但其对称特性十分适合于电机控制。
相频修正PWM模式与相位修正PWM模式的主要区别在于OCRnx寄存器的更新时间.详见图2-40与图2-41。
相频修正PWM模式的PWM分辨率可由ICRn或OCRnA定义。最小分辨率为2比特(ICRn或OCRnA设为0x0003),最大分辨率为16位(ICRn或OCRnA设为MAX)。PWM分辨率位数可用下式计算:

工作于相频修正PWM模式时,计数器的数值一直累加到ICRn(WGMn3:0=8)或OCRnA(WGMn3:0=9),然后改变计数方向。在一个定时器时钟里TCNTn值等于TOP值.具体的时序图如图2-41所示。图中给出了当使用OCRnA或ICRn来定义TOP值时的相频修正PWM模式。图中竖线TCNTn表示这是双边斜波操作。方框图同时包含了普通的PWM输出以及反向PWM输出。TCNTn斜波上的短水平线表示0CRnx和TCNTn的匹配比较。比较匹配发生时,OCnx中断标志将被置位。
在OCRnx寄存器通过双缓冲方式得到更新的同一个时钟周期里T/C溢出标志TOVn置位。若TOP由OCRnA或ICRn定义,则当TCNTn达到TOP值时0CnA或ICFn置位。
这些中断标志位可用来在每次计数器达到TOP或BOTTOM时产生中断。
改变TOP值时必须保证新的TOP值不小于所有比较寄存器的数值。否则.TCNTn与OCRnx不会产生比较匹配。
如图2-41所示,与相位修正模式形成对照的是,相频修正PWM模式生成的输出在所有的周期中均为对称信号。这是由于0CRnx在BOTTOM得到更新,上升与下降斜波长度始终相等。因此输出脉冲为对称的,确保了频率是正确的。

使用固定TOP值时最好使用ICRn寄存器定义TOP,这样OCRnA就可以用在OCnA输出PWM波。但是,如果PWM基频不断变化(通过改变TOP值),且由OCRnA寄存器的值来改变TOP值,则OCRnA的双缓冲特性使其更适合于基频不断变化的场合。
工作于相频修正PWM模式时,比较单元可以在OCnx引脚上输出PWM波形。设置COMnxl:0为2可以产生普通的PWM信号;设置COMnxl:0为3则可以产生反向PWM波形。要想真正输出信号,还必须将OCnx的数据方向设置为输出。产生PWM波形的机理是.OCnx寄存器在OCRnx与升序计数的TCNTn匹配时置位(或清零),与降序计数的TCNTn匹
配时清零(或置位)。输出的PWM频率可以通过如下公式计算得到:

式中,变量N代表分频因子(1、8、64、256或1 024)。
OCRnx寄存器处于极值时说明了相频修正PWM模式的一些特殊情况。在普通PWM模式下,若0CRnx等于BOTTOM,则输出一直保持为低电平;若0CRnx等于TOP,则输出保持为高电平。反向PWM模式则正好相反,若OCnA作为TOP值(wGMn3:o=9)且COMnAl:0=1,OCnA输出占空比为50%。


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sunyuansz
助工
2016-10-24 17:05:14     打赏
2楼

这里介绍两款PWM信号与4-20mA/0-10V模拟信号相互转换的混合集成电路，请参考。

 

详细技术资料：

1、模拟信号转PWM可编程隔离变送器IC

http://www.sun-yuan.com/news/html/201506/NewsDetail_97.html

 

2、PWM脉冲调宽信号转换4-20mA/0-10V模拟信号IC

http://www.sun-yuan.com/news/html/201309/NewsDetail_60.html

 

导读：业界领先技术小体积低成本模拟信号可编程控制隔离放大器IC,可将传感器、仪器仪表、变送器输出的模拟信号隔离放大、AD转换为PWM方波信号,并实现脉冲频率控制可编程输出。现场各种传感器、变送器、仪器仪表及控制设备嵌入安装该IC后能立即与CAN总线系统、PC机、PLC/DCS组成以太网/物联网、RS232/CAN总线网络并联网通讯,将现场传统控制设备升级为工控智能化设备,方便用户远程监控。

 

关键词：模拟量转PWM  4-20mA转PWM  0-5V转PWM  0-10V转PWM  模拟量转PWM  模拟量转数字    

       ISO U(A)-P-D-Q系列产品是顺源新开发的业界领先技术小体积（SIP12 Pin）低成本可编程控制型隔离变送器。可以将传感器、仪器仪表、变送器输出的模拟信号隔离放大、AD转换为PWM方波信号，并实现脉冲频率控制可编程输出。传感器、变送器、仪器仪表及控制设备嵌入安装该IC后能立即与PC机、PLC/DCS组成以太网/物联网、RS232总线网络并联网通讯，将现场传统控制设备升级为工控智能化设备，方便用户远程监控。 

      SunYuan  ISO U(A)-P-D-Q在同一模块内集成了多路高隔离DC/DC电源、模拟放大与变换电路、可编程MCU、信号隔离控制电路等，特别适用于工业现场模拟信号的AD隔离变送，现场总线、以太网物联网、PLC/DCS上位机对多路传感器信号采集和分析。内部集成的高效率DC-DC隔离电源，分别给内部的输入调理电路、微型单片机AD转换电路和输出信号隔离电路供电。 SMD工艺结构及新技术隔离措施使该器件能达到：辅助电源与模拟信号输入、PWM信号输出的2500VAC三隔离，输入信号与通讯串口共地。并且能满足工业级宽温度、潮湿、震动的现场恶劣工作环境要求。  

      SunYuan  ISO U(A)-P-D-Q系列产品使用非常方便，无需外接任何元件即可实现模拟信号与PWM信号的隔离变送功能。12脚单列直插的超小体积（33.0X15.5X10.5mm）及标准PCB板上安装设计，有效简化用户系统设计方案选择，降低体积和布线成本。产品有PCB板上安装的IC封装、DIN35标准导轨安装和PIM面板显示嵌入式安装方式。  DIN导轨式安装方式可实现信号一进一出隔离传输功能。 PIM 面板嵌入式智能化变送表可实现传感器模拟信号隔离显示、报警控制及远距离无失真传输等多种功能。 广泛应用在冶金采矿、石油化工、电力设备、医疗仪器、工业自动化、新能源设施及军工科研等领域，用户可根据现场需要选择合适产品。

 

原理框图 



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