Трёхфазный ИНЧ генератор треугольного сигнала, Нужна схема или идея Опции

[Tuvalu]

Здравствуйте!
Хорошо известна схема генератора треугольного сигнала, построенная по принципу "интегратор-компаратор" - см. рисунок. Требуется подобный, но трёхфазный ИНЧ генератор (частотой 0,1...10 Гц) - три выхода с разностью фаз в 120°. Крайне желательно частоту (Rate) регулировать одинарным потенциометром, уровень вых. сигнала (Depth) - как получится; видимо, придётся ставить что-то вроде (синхронно) управляемых напряжением аттенюаторов (потенциометров, VCA...).


Сообщение отредактировал Tuvalu - May 2 2015, 01:56

[Меджикивис]

Итак, целый день ломания головы дал изумительно простое и красивое решение



Я думаю, всё понятно без особых слов. Со сдвигового регистра в режиме деления на 3 получаем три прямоугольника, смещенные на 120 град.
Идея заключается в том, чтобы сложить их на элементах "исключающее или" с частотой, немного отличающейся. В результате того, что частоты медленно "плывут" друг по другу, на выходах "исключающего или" создается ШИМ, который надо сгладить - и получатся медленные треугольники, смещенные на треть, с частотой, равной разнице исходных частот.

Триггер Шмитта применен в качестве инвертора потому, что дальше на них можно сделать генераторы частот.
Как и требовалось, перестройка одной частоты, одной ручкой.


примечание: Частота сравнения (10.01 кГц по рис.) должна иметь скважность строго 2, иначе треугольник не получится.
Точную скважность 2 проще всего получить, пропустив сигнал через счетный триггер.



Сообщение отредактировал Меджикивис - May 4 2015, 05:02

[Tuvalu]

Спасибо всем за идеи!

Итак, целый день ломания головы дал изумительно простое и красивое решение

Меджикивис, спасибо за такое деятельное участие и за очень оригинальную идею!
Пока только осваиваю смешанное а/ц моделирование, поэтому спрошу: а сигнал точно должен получиться треугольным?

Чистота треугольника не очень важна, 10% отклонения от идеала - с головой. Это, помимо прочего, означает, что тактовую частоту можно смело понижать на полтора-два порядка. Правда, для идеи №2 (назовём её так) это уже не важно.

Я бы предложил сделать так: поставить на вход каждой частоты по счетчику-делителю, например 4024 (на 128), а на вход частоты сравнения - еще и делитель на 3 (проще всего - такой же сдвиговый регистр).

Что такое "вход каждой частоты" - входы "искл. ИЛИ"?

А как такая идея. Четверть периода сформировать простейшим ЦАП-ом - двоично-десятичным дешифратором CD4028 с R-цепочкой на выходах. Вторая четверть - реверсирование. 3 и 4 - то же самое + аналоговое инвертирование. Итого 40 ступеней на период. Можно ли всё это как-то упростить (уменьшить кол-во корпусов), учитывая, что таких блоков должно быть 3?

Сообщение отредактировал Tuvalu - May 4 2015, 11:54

[Меджикивис]

а сигнал точно должен получиться треугольным?

При скважности сигнала, равной 2, будет точно треугольным. А после триггеров и регистров он как раз и есть 2.

Чистота треугольника не очень важна, 10% отклонения от идеала - с головой.

Тогда варианта дешевле и беспроблемнее, чем с выше сказанным сглаживанием ШИМ - сомневаюсь чтоб можно было найти.

Что такое "вход каждой частоты"

Это линии, где подписано на рисунке: "30 кГц" и "10.01 кГц".

А как такая идея. Четверть периода сформировать простейшим ЦАП-ом - двоично-десятичным дешифратором CD4028 с R-цепочкой на выходах.

Можно использовать его, но он даст только 10 ступеней и потребует подбора 10 резисторов.
А можно навесить резисторы без дешифратора - прямо на выходы двоичного счетчика. И если эти резисторы будут в пропорции 1кОм, 2кОм, 4кОм, 8кОм (8 - на младший разряд), то вместе они обеспечат 16 ступеней выходного напряжения.
Собственно, это и будет простенький самодельный ЦАП. Но больше 16 ступеней сделать уже трудно: придется подгонять резисторы очень точно.

Вторая четверть - реверсирование. 3 и 4 - то же самое + аналоговое инвертирование. Итого 40 ступеней на период.

Если учесть, что 3 является линейным продолжением 2, то проще формировать полупериод целиком. А количество ступеней наращивать, увеличивая разрядность счетчика. Понадобится всего еще один разряд, чтобы увеличить количество ступеней вдвое.
В любом случае, даже плохо фильтрованный ШИМ будет качественнее, чем зубчатая линия с 40 ступенями.

Можно ли всё это как-то упростить (уменьшить кол-во корпусов), учитывая, что таких блоков должно быть 3?

Реверсивные счетчики не настолько сложны, сколько по мелочам громоздки. Потребуется "обвязка" из логических элементов, определяющая, достиг ли уже счетчик конца или начала, и при переключении направления не получится ли дополнительный перепад, по которому счетчик перекинется в следующее или предыдущее состояние, когда не надо. Мелочи конечно, но схема разрастается в некоторый "огород".
Кроме того, в КМОП-сериях реверсивные только четырехразрядные, это маловато; придется состыковывать их по два последовательно. В принципе не проблема, но опять же, лишний огород.
Счет в обратную сторону можно имитировать, подключив на выходы нереверсивного счетчика элементы "исключающее или" и получая при их помощи дополняющий код. Но - какая разница - все равно лишние корпуса микросхем-то ставить придется.
В сумме меньше по кол-ву корпусов, чем с ШИМ-ом, не получается, я уже это продумывал...

[добавлено:] А ведь со счетчиками придется продумывать еще - как заставить 3 счетчика считать синхронно, но с постоянным рассогласованием в 1/3? На это тоже логические элементы понадобятся вероятно...


ЦАПы хороши тем, что могут синтезировать произвольную форму, а решение с ШИМ-ом - треугольник только! - и баста. Но ведь в данном случае именно он Вам и нужен?

[добавлено:] ЦАП (не самодельный, а микросхема-ЦАП) хорош еще тем, что регулируя опорное напряжение, одно для всех трех, можно синхронно изменять амплитуду треугольника на всех трех выходах одной ручкой.
Но хотя этим микросхемы экономятся - в целом их получается больше, поскольку обеспечение работы ЦАПа сложнее.

Я бы предложил сделать так: поставить на вход каждой частоты по счетчику-делителю, например 4024 (на 128)

Если ступенчатость треугольника Вам не вредит, то можно поставить К561ИЕ10 (4520) - два 4-разрядных счетчика в одном корпусе. Один из которых на одну линию, второй - на другую.
Вместе с делением регистром на 3, будет 16*3=48 ступеней.
В общей сумме получается 5 корпусов, включая триггеры Шмитта, на которых сделать мультивибраторы, задающие частоту.

[добавлено:] Вместо 4094 лучше применить 4018, она не требует дополнительного инвертора. (Сорь, не сразу обнаружил).



Сообщение отредактировал Меджикивис - May 4 2015, 16:12