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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Sehr schneller PWM-Baustein gesucht


Autor: Mic (Gast)
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Hallo zusammen,
ich möchte mir mit einem Baustein eine PWM erzeugen (vorzugsweise 0-5V), 
die eine einstellbare Zykluszeit besitzt (Bereich 5 Mikrosekunden bis 5 
Millisekunden). Gleichzeitig benötige ich (auch bei der kleinsten 
Zykluszeit) eine möglichst große Auflösung, am liebsten wären mir so 16 
bit.

Dafür benötigt man natürlich sehr hohe Frequenzen eines Zählers. Alle 
Bausteine die ich mir bisher angeschaut habe, liegen da deutlich 
drunter. Daher die Frage: Ist das überhaupt technisch realisierbar und 
kennt Ihr vllt. Bauteile mit denen man das erreichen kann?

Vielen Dank für Eure Hilfe

Gruß Mic

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Rechne doch einfach mal die benötigte Frequenz aus:
16 bit sind 65536 Schritte, in die das Zeitinterval von 5µs geteilt 
werden soll.
Ein Schritt ist dann als 5µs/2^16 lang, ca 76 ps.
Kehrwert ist die Frequenz, die darfst du nun selber rechnen ;)

Autor: Иван S. (ivan)
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Mic schrieb:
> Hallo zusammen,
> ich möchte mir mit einem Baustein eine PWM erzeugen (vorzugsweise 0-5V),
> die eine einstellbare Zykluszeit besitzt (Bereich 5 Mikrosekunden bis 5
> Millisekunden). Gleichzeitig benötige ich (auch bei der kleinsten
> Zykluszeit) eine möglichst große Auflösung, am liebsten wären mir so 16
> bit.

Hmm, zum Punkt PWM wären mir auf die schnelle die Texas DRV59x 
eingefallen. Allerdings weiß ich nicht, was Du mit Auflösung in Bezug 
auf PWM meinst. Möchtest Du eventuell nicht doch einen relativ schnellen 
DAC wie DAC88x von Texas oder AD554x von Analog?

Iwan

Autor: Dennis (Gast)
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Geht es vielleicht auch mit einem Sigma-Delta-Modulator? Die 
Periodendauer ist da allerdings nicht genau einstellbar.

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Иван S. schrieb:
> ... relativ schnellen DAC ...

Das ist natürlich die zweitlösung, PWM analog selber erzeugen:

1) Sägezahn/Dreieck-Generator mit einstellbarer Periodendauer 5µs .. 
5ms.
2) 16Bit DAC.
3) 1 + 2  an die Eingänge eines schnellen Komparators.
Fertig.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Mic (Gast)

>die eine einstellbare Zykluszeit besitzt (Bereich 5 Mikrosekunden bis 5
>Millisekunden). Gleichzeitig benötige ich (auch bei der kleinsten
>Zykluszeit) eine möglichst große Auflösung, am liebsten wären mir so 16
>bit.

Wofür glaubst du sowas zu brauchen?

Mfg
Falk

Autor: Иван S. (ivan)
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Εrnst B✶ schrieb:
> Иван S. schrieb:
>> ... relativ schnellen DAC ...
> die zweitlösung, PWM analog selber erzeugen:
>
> 1) Sägezahn/Dreieck-Generator mit einstellbarer Periodendauer 5µs ..
> 2) 16Bit DAC.
> 3) 1 + 2  an die Eingänge eines schnellen Komparators.

Ich würds auch so ähnlich machen, DRV59x und DAC88x an schnellen 
Komparator.
Integriert ist sowas sicher unbezahlbar (da Spezialanwendung).

Viel Erfolg, Iwan

Autor: Dirk S. (tomcat)
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Schau mal unter:
http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?...

Das sind spezielle Microcontroller für Schaltregleranwendungen.
Die machen auch PMW im 100kHz Bereich, aber 16Bit erreichen die dabei 
auch nicht. 10-12 Bit sind aber möglich. Zeitauflösung geht mit Tricks 
runter auf 1.1ns.

Auszug aus der Spezifikation:
#  Each PWM generator has independent time base and duty cycle
# Duty cycle resolution of 1.1 ns at 30 MIPS
# Individual dead time for each PWM generator: - Dead-time resolution 
4.2 ns at 30 MIPS - Dead time for rising and falling edges
# Phase-shift resolution of 4.2 ns @ 30 MIPS
# Frequency resolution of 8.4 ns @ 30 MIPS

Autor: B e r n d W. (smiley46)
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Mit nem VCO/PLL? Kommt darauf an, ob eine Einschwingzeit akzeptabel ist.

Gruß, Bernd

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Иван S. (ivan)

>> 1) Sägezahn/Dreieck-Generator mit einstellbarer Periodendauer 5µs ..
>> 2) 16Bit DAC.
>> 3) 1 + 2  an die Eingänge eines schnellen Komparators.

>Ich würds auch so ähnlich machen, DRV59x und DAC88x an schnellen
>Komparator.

Und dann glaubem, dass es eine 16 Bit PWM wäre. Weil es ja auch gar kein 
Rauschen etc. gibt . . . ;-)

>Integriert ist sowas sicher unbezahlbar (da Spezialanwendung).

Käse. Der Picolo von TI (oder wer wars sonst?) angesprochen, der hat 
irgendwas um die 150ps Zeitauflösung bei seiner PWM. Gibts für wenig 
Geld.

MFG
Falk

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Solange Mic nicht verrät, für was er das Teil braucht (oder denkt, zu 
brauchen), können wir hier viel herumraten...

Ich mach mal den Anfang, möge die bessere Glaskugel gewinnen:

Er möchte einen Class-D Verstärker für sein Auto selber bauen.

Autor: Gast (Gast)
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http://www.ti.com/ww/en/aec/delfino/index.htm

aber wie leicht zu sehen, nicht ganz trivial.

Autor: Mic (Gast)
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Entschuldigt bitte die späte Rückmeldung und erst einmal vielen Dank für 
Eure Vorschläge. Ich werde sie mir anschauen sobald es geht. So und 
bevor noch weiter in die Glaskugel geschaut wird^^: Ich möchte mit Hilfe 
der PWM LEDs regeln. Und das möglichst genau.

Die hohen Zykluszeiten der PWM brauche ich, um ein Vielfaches höher zu 
liegen, als die Belichtungszeiten meiner Messgeräte sind, die hohe 
Auflösung um die LEDs-Intensität genau einstellen zu können.

Wie Ernst B schon richtig festgestellt hat, werden dafür natürlich sehr 
hohe Frequenzen benötigt. Die Spezifikationen sind auch erst einmal eine 
Wunschvosrstellung von mir, wenn es nicht möglich ist, sie zu erreichen, 
dann muss ich eben Abstriche machen. Wäre halt nur schön wenns nicht zu 
große Abstriche sind ;)

Autor: Andi ... (xaos)
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schonmal an einen DA wandler + leistungs OP gedacht ?... as ist 
realistisch und 200mal besser...

bei so hohen frequenzen machen die leds nichtmehr das was du von ihnen 
erwartest ;)

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Mic (Gast)

>Die hohen Zykluszeiten der PWM brauche ich, um ein Vielfaches höher zu
>liegen, als die Belichtungszeiten meiner Messgeräte sind, die hohe
>Auflösung um die LEDs-Intensität genau einstellen zu können.

Dann vergiss die PWM und nimm eine klassische Konstantstromquelle.

MFG
Falk

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Noch eine Anmerkung als Alternative zur KSQ:
Falls du das PWM-Verfahren nur wegen dem Stromverbrauch machen willst 
(der bei Class-D Ansteuerung ja minimalisiert wäre), aber hohe 
Frequenzen brauchst und die eigenhändige programmtechische Erzeugung 
dieser scheust, wäre der Mittelweg ein Deltamodulator der 
freischwingenden Form. Am Eingang gibst du eine Analogspannung rein. Die 
könntest du natürlich auch per tiefpaßgefilterter langsamer PWM direkt 
aus einem Mikrocontroller liefern. Am Ausgang kommt ein hochfrequentes 
1-Bit breites Digitalsignal raus, mit dem du eine starke Endstufe 
ansteuerst, z.B. einen PowerMOSFET-Treiber. Der Mittelwert des 
Ausgangssignals ist dann dem Mittelwert des Eingangssignals der gesamten 
Schaltung gleich! Dabei kann die Frequenz problemlos im MHz-Bereich 
liegen und jetzt kommts: Die Zeitauflösung ist extrem hoch, da der 
Modulator freilaufend ist. Begrenzt wird das Ganze nur von der 
Schleifenverstärkung (die natürlich größer Eins sein muß) und dem 
Rauschverhalten der Stufe.
Ich kenne sowas nur als Spannungssteuerung. Entweder du moddelst das 
Verfahren in eine Stromsteuerung um, oder du linearisierst die 
Kennlinie, so daß die Eingangsspannung einen proportionalen LED-Strom 
erzeugen wird.


Gruß -
Abdul

Autor: Mic (Gast)
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Nunja, die Ideen mit dem konstanten Strom zum Treiben der LEDs sind 
nicht schlecht. Jedoch verändert sich die Farbe, sprich die Wellenlänge 
des abgestrahlten Lichtes der LEDs mit der Stromstärke. Ich weiß nicht 
genau wie stark dieser Effekt ist, er ist aber auf jeden Fall 
unerwünscht. Deshalb hatte ich auch an die PWM gedacht.

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Leider hast du das nicht erwähnt und uns somit sinnlos beschäftigt!

Ich sehe dafür auch kaum eine Lösung. Die Wellenlänge ist u.a. von der 
Temperatur abhängig.


Gruß -
Abdul

Autor: Eddy Current (chrisi)
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Wenn Du Deine LEDs mit so hohen Frequenzen ansteuerst, wirst Du zum 
Schluss auch nur feststellen, dass die LED dann nur noch Tiefpass spielt 
und einen mittleren Lichtstrom erzeugt. Insofern sagt mit mein Gefühl, 
dass es weiterhin besser ist, die LED von vornherein mit Gleichstrom 
anzusteuern. Dann kannst Du statische Messungen an den LEDs direkt in 
etwaige Korrektormaßnahmen überleiten. Falls überhaupt notwendig.

Autor: Mic (Gast)
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Hmm schade, aber möglicherweise habt Ihr Recht mit dem Verhalten der 
LEDs bei hohen Frequenzen. Ich werde mich dann wohl mal damit 
beschäftigen müssen, wie stark die Wellenlänge in Abhängigkeit des 
Stroms driftet. Dennoch vielen Dank für all Eure Vorschläge und 
Anmerkungen!

G Mic

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