П5.1. ШИМ-контроллер на реверсивном счетчике

74169 (Синхронный 4-х разрядный реверсивный двоичный счетчик). Таблица истинности из статьи Help EWB приведена ниже.

Таблица П5.1. Таблица истинности реверсивного счетчика 74169

Счетчик переключается фронтом 1/0 – POS на тактовом входе CLK. Вход D/U (Down/Up) – переключает направление счета. Входы A, B, C, D – входы параллельной загрузки кода по сигналу загрузки LOAD. Входы ENP и ENT – входы Enable расширения при каскадировании счетчиков. Выходной код снимается с выходов Qa, Qb, Qc, Qd. Выход RCO – сигнал переполнения счетчика при суммировании и вычитании. 1* - низкий уровень появляется при переполнении счетчика; при счете 15 в режиме суммирования (UP), при счете 0 в режиме вычитания (UP).

Для уточнения таблицы состояния включим счетчик по схеме рис П5.1.

Рис П5.1. Схема проверки работоспособности реверсивного счетчика 74169 в режиме вычитания.

Счетчик включен в режиме вычитания путем подачи логического нуля на вход U/D. Контроль выходного кода ведется семисегментным индикатором U3 из библиотеки индикаторов. Частота тактового генератора V1 выбрана 2 Гц для удобства визуального наблюдения. Выход сигнала переполнения –RCO фиксируется индикатором-пробником U4. Загрузка двоичного кода, формируемого ключами S1-S4 с весовыми коэффициентами 8-4-2-1, производиться при подаче на вход счетчика –Load логического сигнала разрешения с ключа S5.

Проверка функционирования производится в ручном режиме моделирования. Проверяется режим загрузки различных кодов и режим счета по индикаторам U3, U4.

ШИМ-контроллер (рис П5.2) преобразует 4-разрядный параллельный код в импульсы, длительность которых зависит от управляющего кода.

Рис П5.2. ШИМ-контроллер на базе реверсивного счетчика

Счетчик, как и в предыдущей схеме, работает в режиме вычитания D/U=0. Управляющий двоичный код формируется ключами S1-S4. Старт-стопный триггер U4 находится в состоянии Q=0. На входе Load низкий уровень обеспечивает параллельную загрузку управляющего кода в счетчик. С приходом запускающего импульса с генератора V2, задающего частоту следования ШИМ-импульсов, триггер U4 устанавливается в состояние Q=1, по входу Load разрешается режим счета импульсов от загруженного кода в сторону вычитания. При переходе счетчика через нуль (код 0000) на выходе счетчика RCO появляется низкий уровень RCO=0. Триггер U3 обеспечивает тактовую привязку импульса RCO к тактовой частоте генератора V1 и сбрасывает триггер U4 в нулевое состояние по входу R.

Рис П5.3. Временные диаграммы ШИМ-контроллера с реверсивным счетчиком (управляющий код 1000):

1- тактовая частота генератора V1; 2- Частота следования ШИМ-импульсов генератора V2; 3- выход сигнала переполнения счетчика RCO; 4- выход триггера тактовой привязки U3; 5- ШИМ-импульс с выхода триггера U4.

Частота следования ШИМ-импульсов F_PWR=100 Гц задается генератором V2. Тактовая частота счетчика F_C, задаваемая генератором V1 выбирается в 2^N=16 раз выше, чем F_PWM, где N=4 – количество двоичных разрядов счетчика. Поэтому F_C выбрано 2 кГц.

Первичная наладка схемы ведется с помощью осциллографа. Временные диаграммы (рис П5.3) снимались в режиме Analysis/Transient.

При загрузке предельных значений двоичного кода – 1111 сигнал RCO появляется одновременно с приходом разрешения на счет по входу Load, что приводит наложению во времени сигналов установки триггера U4. В результате на выходе триггера U4 удерживается нулевой сигнал PWM. Необходимо учитывать эту особенность и избегать в процессе управления появления кода 1111.

Subcircuit PWM

Рис П5.4. Схема включения ШИМ-контроллера с использованием иерархического представления Circuit/Subcircuit