Transcript Elektronik II Ders Dökümanları4

OP-AMP
PWM
MODÜLASYON
• Yüksek frekanslı sinyallerin bu özelliğinden
faydalanılarak alçak frekanslı bilgi
• sinyallerinin, taşıyıcı olarak adlandırılan yüksek
frekanslı sinyaller üzerine bindirilip uzak
• mesafelere gönderilmesi işlemine modülasyon
denir.
Modülasyon işleminin gerekliliğini
aşağıdaki gibi özetleyebiliriz:
• Alçak frekanslı bilgi sinyallerinin enerjileri uzak
mesafelere gidecek kadar fazla değildir.
Haberleşme için gerekli yayın mesafesini
sağlamak için bilgi sinyali, taşıyıcı üzerine
bindirilir.
• Eğer
bir
vericide
modülasyon
işlemi
Gerçekleştirilmeseydi yani bilgi sinyali, taşıyıcı
üzerine bindirilmeseydi bu vericinin kullanacağı
anten boyu çok uzun olurdu. 20 Hz - 20 KHz ses
frekans bandında çalışan bir verici anteninin fiziki
• uzunluğu çok büyük olurdu.
• AM (amplitude modulation) yani genlik modülasyonu,
yüksek frekanslı bir sinüs sinyalinin genliğini, daha
düşük frekanslı bir sinyalle modüle etmeye denir.
• Bunu biraz daha açarsak genlik modülasyonunun
tanımını taşıyıcı dalganın genliğinin asıl gönderilmek
istenilen alçak frekanslı sinyale göre değiştirilmesi
işlemi olarak söyleyebiliriz.
Frekans
Modülasyonu
• Frekans modülasyonu taşıyıcı dalganın frekansını
modülasyon dalgasının genlik değişimine bağlı olarak
değiştirme işlemine denir. Frekans modülasyonu kısaca FM
denir.Özellikle Türkiye’de özel radyo-Televizyon yasası
çıktıktan sonra hayatın bir parçası olan
• FM 88Mhz ile 108 MHz arasında kalan frekanslarda yayın
yapmaktadır. Frekans bandının geniş olmasından dolayı
frekans modülasyonlu yayınlar, genlik modülasyonlu
yayınlara
• oranla çok daha kalitelidir. Genlik modülasyonunda
10Khz'lik bir bant genişliğinde yayın yapılırken, frekans
modülasyonunda 150 Khz'lik bir bant genişliğinde yayın
yapılmaktadır.
• Böylece frekans modülasyonu, dinleyiciye canlı müziğe
yakın kalitede müzik dinleme şansı sağlamaktadır.
Frekans Modülasyonu
Genel anlamda 4 çeşit modülasyon
mevcuttur.
• · Genlik Modülasyonu (Amplitude Modulation, AM, GM): Taşıyıcı
sinyal
• genliğinin bilgi sinyalinin frekans ve genliğine bağlı olarak
• değiştirilmesidir.
• · Frekans Modülasyonu (frequency modulation, FM): Taşıyıcı sinyal
• frekansının, bilgi sinyalinin frekans ve genliğine bağlı olarak
• değiştirilmesidir.
• · Faz Modülasyonu (Phase Modulation, PM): Taşıyıcı sinyal fazının,
bilgi sinyalinin frekans ve genliğine bağlı olarak değiştirilmesidir.
Endirekt FM olarak da bilinir.
• · Pals modülasyonu (PAM): Modülasyondan ziyade bir bilgi işleme
• tekniğidir. İletilecek bilgi, önce darbe numunelerine dönüştürülür.
Darbe (Pals) modulasyonu çeşitleri
• Pals (darbe) modülasyonunda kullanılan
taşıyıcı dalga sinüsoidal sinyal olmayıp,
tekrarlanan darbelerden oluşur. Burada bilgi
taşıması, akım veya gerilim darbeleri ile
gerçekleşir. Pals modülasyonu;
• Darbe genlik modülasyonu (PAM),
• Darbe genişlik modülasyonu (PWM),
• Darbe konumu modülasyonu (PPM) olmak
üzere 3 çeşittir.
1. PALS GENLİK MODÜLASYONU
2.Darbe genişlik modülasyonu
• PWM
PWM
Belli frekanstaki bir sinyalin çalışma oranının
başka bir giriş sinyali ile kontrol edilmesi olayına
darbe genişlik modülasyonu denir.
• PWM üretilen darbelerin genişliklerinin
kontrol edilerek üretilmek istenen analog
değerin elde edilmesi denebilir.
Kullanım alanları
Darbe genişlik modülasyonu bir çok elektrikli
alette, anahtarlamalı güç kaynakları ve
kuvvetlendiricilerin kontrol devrelerinde
kullanılmaktadır.
Çoğu anakart fanın hız kontrolünde
SMPS güç kaynaklarında
Telekomünikasyonda
Güç Devrelerinde
PIC uygulamalarında
• Tanımda pulse (darbe) lerin genişliklerinden
bahsetmiştik.Daha iyi anlatabilmek için bir
PWM dalgasının yapısına bakalım
Görülüdüğü gibi dalga yapısı bir kare dalgaya benzemektedir. Dalganın tepe
noktasındaki değerine Vcc, çukurdaki değerine ise Vss diyelim.Elimizde Vss ve Vcc
değerlerinde iki gerilim var.Eğer PIC ile uğraşıyorsak genellikle Vss=0 Vcc=5 volttur.
İşte biz bu dalganın Vcc de ve Vss kalma süresinin oranını değiştirerek Vcc ile Vss
arasındaki tüm gerilimleri elde edebiliriz. PWM nin pratik açıklamasını böyle
yapabiliriz.
•
•
•
•
•
•
Duty Cycle nedir?
Duty Cycle nın Türkçe’sine “kullanım oranı” diyebiliriz.
Formül tanımı olarak da
Duty Cycle=Yüksek Voltajda Kalma Süresi/Periyod
olur.
Mesela duty cycle=50% ise Vcc nin uygulanma süresinin
periyoda oranı 1/2 dir. Başka bir değişle Vcc nin uygulanma
süresi Vss nin uygulanma süresine eşittir. Aşağıda değişik
duty cycle oranına sahip dalgalar görülmektedir.
Dalga-1′in duty cycle=yaklaşık %10 ken bu değer yaklaşık olarak dalga-2′de %50 dalga-3 de ise
%90 dır.
• Elde ettiğimiz voltajı nasıl hesaplayacağız ?
• Elde ettiğimiz voltaj ile duty cycle arasında bir doğru orantı
vardır.
• Vcc=5V
Vss=0v
• olsun.
Dalga-1 için voltmetrede okuduğumuz değer 5×10%=0.5V
dalga-2 için 5×50%=2.5 dalga-3 için se 5×90%=4.5V olur.
• Dalgaların özellikleri ne olmalıdır ?
• PWM dalgalarının üretilmesi için bir sürü method vardır. Bu
dalgaların frekansının yüksek olması gerekmektedir.Eğer bu
hareket yavaş yapılırsa çıkışta Vcc ve Vss ayrı ayrı
gözlemlenebilir. Örneğin bu çıkışı bir ışık kaynağına
bağlarsanız titreşimler görülebilir. Bunu engellemek için
dalga çok sayıda tekrar edilir ki PWM dalgalarının frekansı
yaklaşık olarak 1KHz-20KHz arasındadır.
Darbe genişlik modülü yapısı
http://www.izoelektronik.com/Display-gostergeli-dijital-ayarlanabilir-PIC-16f84-ilePWM-kontrol.htm
PWM (Pulse Width Modulation)
(Darbe Genişlik Modülasyonu)
• Darbe genlik modülasyonunda (PAM), sabit genişliği, sabit konumlu bir
darbenin genliği, anolog sinyalin genliğine uygun olarak değiştirilir. Darbe
konumu modülasyonunda (PPM) sabit genişlikli darbenin konumu,
önceden belirlenmiş bir zaman bölmesi içinde analog sinyalin genliğiyle
orantılı olarak değiştirilir. Darbe genişlik modülasyonunda (PWM) ise darbe
genişliği, analog sinyalin genliği ile orantılı olarak değişir. Bir de bunlardan
farklı olarak sayısal haberleşmede darbe kod modülasyonu (PCM) vardır.
Bunda, analog sinyal örneklenir ve iletim için sabit uzunlukta, seri binary
(ikili) sayıya dönüştürülür. Binary sayı, analog sinyalin genliğine uygun
olarak değişir.
• Darbe kod modülasyonu (PCM), darbe modülasyonu teknikleri arasında
tek sayısal (dijital) iletim tekniğidir. PCM 'de, darbeler sabit uzunlukta ve
sabit genliktedir. PCM 'de bilgi işareti, Örnek değerler kullanılarak yeniden
bilgi işaretinin elde edilebileceği bir hızla örneklenir. Örnekleme
(sampling), gönderilecek olan bilgi sinyalinden periyodik olarak örnek
alınıp, işlenmesi ve Örneklerin gönderilmesi işlemidir. Daha sonra, örnek
değerler kuantalanır, yani her örnek değere önceden belirlenmiş
seviyelerden bu değere en yakın olanıyla bir yaklaştırma yapılır. Daha
sonra, her örnek değer ya da buna karşılık gelen kuantalama seviyesi bir
binary kod sözcüğü ile kodlanır. Buna göre örnek değerler dizisi, bir binary
kod sözcüğü dizisi ile gösterilir. Sonuçta elde edilen 0-1 dizisi bir darbe
dizisine dönüştürülür. "1" darbeyi, "0" ise darbe yokluğunu gösterir.
Örnek modüller
STELLARİS LM3S811 kitinin 6 adet
PWM çıkışı, temelde 3 adet PWM
üretici modül tarafından
sağlanmaktadır.
PWM TEK KANAL POWER LED DRIVER, POWER LED SÜRÜCÜ
S
T
O
K
D
A
Y
O
K
Sabit akım özelliği sayesinde giriş gerilimi değişse bile LED lerin çektiği akım değişmez ,böylelikle sabit bir parlaklık elde
edilir ve LED ömrü uzatılmış olur. Kart tek başına sabit ışık vermek için kullanılabileceği gibi, pwm girişinden LED parlaklık
kontrolüde yapılabilir. Pwm girişlerindeki opto coupler sayesinde hattan izole edilmiştir.Switch-mode güç devresine
sahiptir, böylelikle lineer sürücülerin aksine devrede ısınmaya neden olmaz ve yüksek verimliliğe sahiptir.
8-40 V arası DC besleme gerilimi verilebilir 350mA ,700mA, 1000mA akım seçenekleri vardır, farklı akım değerlerine de
ayarlanabilir.Soft start özelliği ile ilk enerji verildiğinde ledlerin yanması önlenir, 3.2 cm x 4.8 cm boyutlarına sahiptir.
3.PALS KONUM MODULASYONU
• PCM diye adlandırılan pals kod modülasyonu,
bir haberleşme türüdür. Modüle edici
• sinyalin genliği sayısal bir koda dönüştürülür.
Bu kod, binary sayıdır ve sinyalin genliğini
• temsil eder. Buradaki işlemler, Analog Sayısal
çeviricilere (ADC) benzemektedir. Bu
• konuyu örnek vererek açıklayalım:
PALS KONUM MODULASYONU
PALS KONUM MODULASYONU