Преобразование меандра в синусоиду

Схема формирует правильную синусоиду из высокочастотных прямоугольных импульсов

Журнал РАДИОЛОЦМАН, январь 2014

John Ambrose, MSI

Electronic Design

Выпускается немало микросхем прямого цифрового синтеза, способных формировать высокочастотные синусоидальные сигналы, но сфера их целесообразного использования существенно ограничена высокой сложностью. Однако задачу генерации гармонических колебаний легко можно решить с помощью логических элементов КМОП и пары фильтров на коммутируемых конденсаторах. Микросхемы фильтров позволяют формировать сигнал с частотой 1 МГц и амплитудой 1.7 В пик-пик.

Пример такой схемы показан на Рисунке 1. В нем использованы выпускаемые компанией MSI фильтры на коммутируемых конденсаторах MSHFS6 с 5-вольтовым питанием и отношением тактовой частоты к центральной равным 12.5:1. Эти экономичные микросхемы могут работать как в режимах низкочастотных 6-полюсных фильтров Баттерворта, Бесселя или эллиптических фильтров, так и в качестве полосовых полно- 1/3- или 1/6-октавных фильтров. Конкретная конфигурация выбирается соответствующей коммутацией выводов 1 … 3 MSHFS6.

Рисунок 1. Вместо микросхемы прямого цифрового синтеза в генераторе SIN/COS использованы логические микросхемы КМОП и два фильтра на коммутируемых конденсаторах.

В схеме использованы два счетчика. Микросхема 74HC393A делит частоту 50 МГц на 4, до частоты 12.5 МГц. 74HC390A содержит делители на 2 и на 5. Комбинация этих двух счетчиков и D-триггера 74HC74A позволяет понизить частоту 50 МГц до 500 кГц.

На выходах Q и /Q микросхемы 74HC74A формируются импульсы половинной частоты выходного сигнала 74HC390A. После деления частоты выходных импульсов 74HC74A на 2 с помощью части 74HC390A образуется сигнал, сдвинутый на –90°. На Рисунке 2 изображены входные прямоугольные импульсы с частотой 100 МГц, выходные импульсы 12.5 МГц, используемые для синхронизации фильтров, и импульсы 1 МГц каналов SIN и COS.

Рисунок 2. Из последовательности прямоугольных импульсов с частотой 100 МГц (канал 1) получены синусоидальный (канал 3) и косинусоидальный (канал 4) сигналы частотой 1 МГц.

Чтобы исключить искажения в фильтрах, амплитуда выходных сигналов делителей, практически равная напряжению питания, понижается резистивными делителями R1, R2 и R9, R10. Фильтрация постоянных составляющих входных сигналов MSHFS6 позволяет получить сглаженные прямоугольные импульсы, симметричные относительно аналоговой земли фильтров.

На Рисунке 3 показаны осциллограммы сигналов на выходах двух фильтров при частоте входного сигнала около 50 МГц. Если «перевернутый» сигнал на выходе COS не подходит для выбранного приложения, его можно инвертировать с помощью операционного усилителя, включенного на выходе фильтра COS или на выходе 13 счетчика 74HC390A.

Рисунок 3. Каналы 1 и 2 демонстрируют выходные сигналы двух фильтров на коммутируемых конденсаторах при входной частоте около 50 МГц.

Фигура Лиссажу для двух выходов схемы (Рисунок 4) указывает на соотношение фаз 89.1° между каналами SIN и COS. Анализатор нелинейных искажений Krohn-Hite 6900B с входным ФНЧ, необходимым для удаления составляющих синхросигнала и имеющим частоту среза 1 МГц, показал, что общий коэффициент нелинейных искажений сигнала на выходе SIN равен 0.1%.

Рисунок 4. Фигура Лиссажу для двух выходов схемы указывает на соотношение фаз 89.1°.

Несмотря на то, что, согласно справочным данным, предельная рабочая частота микросхем 74HC390A и 74HC393A при напряжении питания 6 В равна 50 МГц, MSI и другие компании находят эту спецификацию чрезмерно скромной.

Рисунок 5. В первоначально предложенном варианте использован фильтр на коммутируемых конденсаторах MSHFS6, однако схема может работать и с более новой версией MSVHFS6, рассчитанной на напряжение питания 3.3 В. Осциллограмма показывают фазовые соотношения сигналов на временнóй оси.
Рисунок 6. Фигура Лиссажу показывает соотношение фаз выходных сигналов схемы, в которой используются фильтры MSVHFS6 с напряжением питания 3.3 В.

В рассматриваемом приложении счетчики могут работать на частоте 100 МГц, что позволит использовать более новую версию фильтров MSVHFS6 с частотой синхронизации 100 МГц и напряжением питания 3.3 В. Все, что требуется для такой замены – понизить напряжение питания до 3.3 В, 5-вольтовые микросхемы MSHFS6 заменить на MSVHFS6 и повысить входную частоту до 100 МГц. На Рисунках 5 и 6 выходные сигналы фильтров сравниваются во временнóй и фазо-частотной областях.

Из Синусоиды — Меандр. Нужна Схема

Бесспорная оценка, для Вас, для нас, для этих, а для тех, мы все ничего не понимаем. Нравственность разная, и только частично есть в праве. Вопрос не сакральный, предмет реальный. В одной конторке, один пенсионер, подрабатывает вахтёром. Рассказали его биографию. ”В детстве растили его как избалованную девочку. В школе был троечником, умом и знаниями не блистал, за взятку получил аттестат без троек. По блату пропихнули его в институт. Профиль выбрали где есть блат. Закончил институт кое-как, с помощью папашки. По блату поступил на работу. Через несколько лет, по блату засунули на должность. На этой должности он подмазывался к чужим достижениям, пытался даже присвоить чужие достижения. Приворовывал, подчинённые пытались разобраться, не смогли. С развалом союза этого лизоблюда, перетащили в областное министерство. Протирал штаны в министерстве до пенсии, на должности какого-то заместителя кого-то там, без ответственности и обязанностей. На пенсии подрабатывает вахтером. Гадкий тип, был замечен мелких детских пакостях. Считает себя пупом земли. Истеричка. Напакостит, потом врёт, юлит, извивается по разному. К начальству подлизывается, и оно закрывает глаза на его выкрутасы. Любит хвастаться и присваивает достижения других. По разговору видно, что тупой, хитрит, но тупой. Имеет комплекс неполноценности, постоянно требует похвалы. Пожилой человек с поведением маленькой избалованной девочки.” Как бы не вор. Он занимал должности на которых мог быть талантливый человек, но как бы работал. На воровстве как бы не пойман. Вреда как бы не приносил, как и пользы. Вычислить такого человека сложно, со всех сторон блат и прикрытие, подлизываться умеет. Такие сидят на тепленьких местах и не одну революцию переживут. Разных таких не один вагон наберётся. Какая нравственность у такого человека? Какие законы от него будут? Что для него норма? Наверное есть такие, кто всю жизнь ворует, и даже на скамье подсудимых не будет понимать, что он вор.

Резонансный фильтр, преобразователь меандр — синус, синусоида. Отзыв, опыт изготовления

Практический опыт повторения конструкции преобразователя меандра в синусоиду на основе резонансного фильтра. (10+)

Опыт повторения конструкции фильтра

1 2

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

Материал является пояснением и дополнением к статье:
Получаем синусоиду от инвертора
Как получить чистую синусоиду 220 вольт от автомобильного аккумулятора, чтобы запитать бытовые и специальные электроприборы. Применяем инвертор и оригинальную схему фильтра.

Хотел бы поблагодарить автора статьи за замечательную реализацию идеи резонансных LC фильтров. Моя ситуация заключалась в следующем: я приобрел небольшой инверторный генератор на 6кВА. Большим его преимуществом стало для меня то, что он весьма легковесный (58кг), соответственно, его не нужно устанавливать стационарно на улице или в отдельном помещении. Можно выкатывать на улицу и закатывать обратно в гараж по мере необходимости. Также он обеспечивает стабильное напряжение и частоту. Недостаток был один и весьма существенный — на выходе генератора не синусоида, а модифицированный меандр.

Осциллограмма напряжения на выходе генератора

Вашему вниманию подборка материалов:

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Подобный тип выходного напряжения очень пагубно сказывается на реактивных нагрузках. Блоки питания телевизоров жужжат, трансформаторы, электродвигатели и насосы греются, и вполне вероятен выход их из строя. Сигнал содержит большое количество высокочастотных составляющих.

Решения проблемы было два: первое мне не подходило по определению. Это приобретение генератора с чистой синусоидой на выходе. Во-первых, потому что такие генераторы требуют уличной стационарной установки, либо установки в специальном помещении, которого у меня нет. Во, вторых, они тяжелы. Устанавливать на улице я не очень хотел, потому что зимняя эксплуатация сразу доставит много проблем, учитывая то, что это аварийное питание и включается нечасто. В-третьих, они дороже минимум в 2.5 раза, чем мой. Второе решение заключалось в поиске схемы, которая уберет высокочастотные составляющие из спектра тока и, в идеале, приблизит подаваемый на вход сигнал к чистой синусоиде 50 Гц.

После изучения всех вариантов я остановился на описанном в статье решении на базе силовых резонансных фильтров. Автор статьи любезно отвечал мне на все возникавшие вопросы и благодаря ему я быстро смог продвинуться в создании своего собственного фильтра. Рассчитывал я его на ток 18А. С запасом, чтобы предотвратить насыщение сердечника на больших токах — до 16А. Параллельный контур я оставил как в статье — на 10А. Там большие токи не проходят.

Смотри онлайн расчет фильтра

Медь для обмотки я нашел достаточно быстро. Конденсаторы тоже. Сразу на 100мкФ — пусковые. Определенные проблемы возникли только с поиском трансформаторного железа. Но и это было преодолено, и я приступил к сборке.

Настраивал я контуры не последовательно, а параллельно. Мне так было удобнее. В нагрузку включал также лампу накаливания. После намотки первого дросселя (10А) — для параллельного фильтра, я замерил индуктивность катушки без прокладки. Прибор показал 120мГн. Чему я был очень рад. Дальше я начал настраивать контур в резонанс, увеличивая толщину прокладки.

Второй контур с дросселем на 18А я также настраивал в резонанс на параллельном включении. Тут уже катушка без прокладки показала мне 420мГн.

В результате тонкой настройки я получил на выходе обоих контуров вот такой сигнал (порядка 20В действующего). Спираль лампы накаливания была еле красноватой:

Выход параллельного LC фильтра. 20В/деление.

Это минимальное напряжение, которое мне удалось получить на фильтре.

Затем я собрал схему уже как положено. На стенде.

Стенд

Трансформаторные пластины были стянуты, залиты. Дроссели были стянуты диэлектрическими бандажами и помещены в корпус.

В корпусе

На вход фильтра я подал напряжение сети 220В. С нагрузкой в виде лампы накаливания 100Вт на выходе получилось падение 13В. Это составило 207В.

Самое приятное меня ожидало впереди. Я подал напряжение с генератора на фильтр и получил на выходе: о чудо! Только первую гармонику! Сигнал с фильтра опередил по качеству сигнал с трансформаторной подстанции.

Выход с резонансного LC — фильтра. 100В/деление.

Под нагрузкой я получил некоторое весьма незначительное искажение синусоиды по верхнему фронту, но график все равно остался лучше, чем с подстанции. Также получил падение напряжения, которое зависит от нагрузки. Но в среднем рабочем режиме я имею порядка 205В. Меня и мои домашние приборы это вполне устроило. Но тем, кто будет собирать эти фильтры после меня, могу порекомендовать: делайте все возможное, чтобы сократить количество витков на дросселях и наматывайте их проводом максимально возможного сечения. Это уменьшит падение напряжения под нагрузкой!

Сегодня я все же провел небольшой апгрейд. На дроссель параллельного фильтра намотал еще около 25 витков изолированным проводом и сделал вольтодобавку. Вот по этой схеме:

Схема фильтра с вольтодобавочным трансформатором

Получил +8 Вольт к напряжению источника. Теперь на холостом ходу при входном напряжении 222В у меня не 212, как раньше, а 230В.

Теперь у меня спокойно работают от генератора через фильтр: холодильники, насосы (глубинный и циркуляционные), газовый котел, трансформаторы и прочее, чувствительное к синусоиде, оборудование. И самое главное — я нашел на самом деле реальное практическое решение для преобразования меандра в синусоиду. В единственном, на просторах Интернет, месте. Да, и еще я получил очень хороший экономический эффект. Выражаю еще раз благодарность команде hw4.ru и автору статьи!

:: (в начало статьи)

1 2

Оглавление :: ПоискТехника безопасности :: Помощь

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Если что-то непонятно, обязательно спросите!
Задать вопрос. Обсуждение статьи. сообщений.

Ребята! Было бы очень круто если бы Вы пояснили. Хочу тоже сделать, но на ток 6 ампер (1200W). Для двухтактного дросселя какое значение индуктивности? (для каждой обмотки, которые потом соединены последовательно). Кондеры по 100 мкф? Второй дроссель (однотактный) какой индуктивности? Читать ответ…

меняются значения напряжения). У меня при расчетном зазоре напряжение на дросселе равно сетевому напряжению. При уменьшении зазора напряжение начинает занижаться относительно входного. Читать ответ…

Реактивный ток через конденсатор, по моему, не должен его греть, все, по моему, зависит от материала конденсатора и максимально возможного тока через него — на 50гц и 300в и 100мкф максимальный ток составит около 10а это при прямом включении в сеть и нагрузку (он греться не должен), но в резонансе сопротивление LC контура ничтожно и ток превышает рабочий — тут вот при 16 А Читать ответ…

Совершенно верно, что параллельный контур на резонансе имеет очень большое сопротивление току — это верно равноценно обрыву цепи, Вопрос: так может быть его вообще убрать (с последовательным все понятно -максимальный ток в резонансе и превращение меандра в синусоиду)? Читать ответ…

Требуются услуги по расчету высокоэффективного резонансного LC фильтра 50 Гц мощностью 20-30 кВт, преобразования меандра в синус. Читать ответ…

Уважаемый автор, можно ли вместо двух дросселей, используемых в резонансном фильтре, использовать один ЛАТР подходящей мощности с движком, установленным посредине? Заранее благодарен за любой ответ. Читать ответ…

Отписываюсь по итогам сборки, наладки и испытания фильтра. Фильтр собран подобный вашему, только у вас Г-образный, а у меня Т-образный. Но главное отличие в том, что в вашем фильтре параллельный колебательный контур настроен на частоту 50 Гц, что совершенно недопустимо, т.к. при таком режиме он имеет минимальное сопротивление, равное активному сопротивлению катушки — а это пра Читать ответ…

Всё очень красиво смотрится, особенно синусоида на выходе фильтра. Только вызывает сомнение, что неполярные конденсаторы (изображённые на фото) будут достаточно долго работать на токах порядка 15А. На взгляд умудрённого опытом электрика маловат их габарит и сечение выводов. Подобный фильтр я изготовлю, только на рабочий ток 1А (для циркуляционного насоса и лампочки аварий Читать ответ…

А автор статьи не думал делать такие фильтры на заказа? У провайдеров есть довольно таки существенный спрос на такие вещи. Мы бы вот купили себе тоже такой фильтр именно для того что бы во время отключения электроэнергии на генераторе висеть без проблем. Реально не могли бы такой один фильтр собрать за деньги на заказ? Думаю после нас еще подтянутся провайдеры. Читать ответ…

Еще статьи

Бесперебойник своими руками. ИБП, UPS сделать самому. Синус, синусоида…
Как сделать бесперебойник самому? Чисто синусоидальное напряжение на выходе, при…

Опыт повторения, сборки, наладки резонансного фильтра для получения си…
Расчет, сборка и наладка фильтра высших гармоник для получения мощного синусоида…

Преобразователь однофазного в трехфазное. Конвертер одной фазы в три. …
Схема преобразователя однофазного напряжения в трехфазное….

Изготовление дросселя, катушки индуктивности своими руками, самому, са…
Расчет и изготовление катушки индуктивности, дросселя. Типовые электронные схемы…

Резонансный инвертор, преобразователь напряжения повышающий. Схема, ко…
Инвертор 12/24 в 300. Резонансная схема….

устройство для резервного, аварийного, запасного питания котла, циркул…
У меня установлен газовый отопительный турбо котел, требующий электропитания. Кр…

Силовой импульсный преобразователь, источник синуса, синусоиды, синусо…
Принцип работы, самостоятельное изготовление и наладка импульсного силового прео…

Преобразование меандра в синусоиду

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *