Zwykły generator paczek z jednym ale...

[Thor]

Witam
Potrzebuję wykonać na pozór nic bardziej prostszego jak zewnętrzny generator paczek przebiegów prostokątnych, dokładnie takich jakie sterują pracą GDT w cewkach SSTC i DRSSTC. Do generowania chcę wykorzystać układy astabilny generujący przebieg z równym wypełnieniem 50/50 i generator monostabilny i do takiej pracy nadaje się przykładowo CD4047. O co chodzi pokazuje przykładowo ten obrazek:

Na czym polega dokładnie problem?
Jeden generator CD4047 generuje wysoką częstotliwość nośną, zawartą w paczce.
Drugi generator CD4047, a dokładniej dwa są potrzebne do wygenerowania przebiegu monostabilnego, pierwszy generuje niską częstotliwość o przebiegu 50/50, której stan wysoki wyzwala następny generator monostabilny o regulowanej długości trwania impulsu.
Paczkę można otrzymać, łącząc stany wysokie obydwu sygnałów na bramce AND, jednak aby nie ucinało pełnych przebiegów lepiej zastosować przerzutnik D albo JK.
I tu pojawia się problem tego, że dwa niezależnie od siebie pracujące generatory CD4047 mają inne podstawy czasowe, które powodują, że te paczki, a dokładniej ich ilość nie jest stabilna. Przebieg wysokiej częstotliwości z przebiegiem niskiej częstotliwości obydwu CD4047 nie mają jednej i tej samej podstawy czasowej, więc tak naprawdę te częstotliwości pływają względem siebie, i to nie daje dokładnie tej samej powtarzalnie ilości paczek. Nawet wejście RESET tutaj nic nie zmienia, ponieważ układ ma wewnętrzny zegar, którego wejście reset nie zatrzymuje. Blokuje tylko generowanie sygnału na wyjściu.
A tu przykład, który to w pewien sposób obrazuje:

Tutaj widać jak wszystkie przebiegi pod sygnałem Clock to jego równo podzielone frakcje częstotliwości nośnej, których stany nieustannie są kontrolowane przez częstotliwość zegara co pokazują cienkie linie. Gdyby w oparciu o taką zasadę zbudować generator paczek np wykorzystując częstotliwość Clock i np. Q3 to będziemy mieć zawsze gwarantowaną ilość równych paczek, nawet dodając przerzutnik monostabilny i D albo JK jeśli chcemy regulować ilość tych paczek. Niestety w takim rozwiązaniu, gdy chcemy regulować częstotliwość nośną tak nam z automatu zmieni częstotliwość paczki, bo zegar bezwzględnie determinuje wszystkie pozostałe częstotliwości. W oparciu o tą zasadę można bez problemu wykonać taki generator na szybkim i programowalnym układzie, ale czy da się to zrobić nie wchodząc w programowalne układy cyfrowe?

Jedyny pomysł jaki się narzuca to wykorzystanie jakiegoś układu (może schmitt lub wzmacniacz operacyjny?), albo najlepiej wykonanie układu astabilnego, którego wzbudzanie będzie kontrolowane przez stan wysoki pochodzący od generatora monostabilnego. Niestety na nic więcej nie można liczyć jak na schemat blokowy i logiczny producentów układu CD4047:

Jak widać wejście ,,external reset'' nie wyłącza głównego zegara, ani nie ma więcej informacji na temat tego, że jest to układ typu RC, zaś z logicznego układu podejrzewam, że jest zbyt uogólniony i może nie być wszystkich informacji.
Jakie są opinie na temat schematu logicznego, czy jest tutaj wszystko podane co potrzeba aby wykonać w miarę dokładny multiwibrator RC?

[wesolyyyy]

Jak rozumiem, chcesz mieć określoną i jednakową ilość stanów wysokich w każdej "paczce"?
Spróbuj wykorzystać układ NE556, czyli dwa NE555 w jednej obudowie. Napięcie do zasilenia układu czasowego bierzesz z wyjścia, przez rezystor do wejść 2 i 6, i tam podłączasz jeszcze kondensator układu czasowego RC. Masz wtedy wypełnienie 50%. 2 takie układy, z czego wyjście pierwszego załącza reset drugiego.
Ewentualnie możesz zrobić sobie generator sygnału dużej częstotliwości, myślę że jakiś układ programowalny będzie najpewniejszy jeżeli chodzi o dokładność, nawet prosta Atmega da radę, i do niej dołóż dzielniki częstotliwości właśnie jak pokazałeś na 2 rysunku. Zwykle robi się to tak, że dokłada się przerzutniki D ze zwartym wyjściem Q do wejścia D. Wtedy przerzutnik zmienia stan wyjścia (pół okresu), co każde zbocze opadające na wejściu CLK (jeden okres). Jeden przerzutnik to podział częstotliwości na 2. Dwa przerzutniki w szeregu dzielą na 4, 3 przerzutniki dzielą na 8...
Powiedzmy chcesz 16 okresów mieć PWM, 16 nie, to dajesz sobie 4 przerzutniki, i wyjście ostatniego podajesz na jedno wejście bramki AND, a na drugie pierwotny PWM z generatora.

[Thor]

Patrzę w notę katalogową, ale ten Ne556 ma tylko do 100khz prędkość, więc będzie za wolny, nie wspominając już o Atmega.
Mimo wszystko wolałbym rozważyć czy da się wyłuskać z tego logicznego schematu CD4047 to co mi potrzebne.

[wesolyyyy]

A jakie częstotliwości chcesz zyskać? co potrzebujesz? Bo jeszcze się nie dowiedzieliśmy.

[Thor]

200-250khz będzie wystarczające...

[wesolyyyy]

I jak ma się to do pierwszego obrazka? Ile impulsów w grupie, a potem ile impulsów przerwy?

[Thor]

Ten pierwszy obrazek pełni jedynie funkcję poglądową o co mi chodzi.

[wesolyyyy]

A ja nadal nie wiem co dokładnie chcesz uzyskać. Rzucasz tylko jakimiś pojedynczymi zdaniami.

[Thor]

Prosta sprawa, to jest taka sama paczka prostokątów jaką steruje się SSTC czy DRSSTC, jednak pochodzi od zewnętrznego generatora przebiegów, a nie ze sprzężenia. Problem techniczny, polegający w tworzeniu takiego przebiegu przy użyciu nieprogramowalnych cyfrowo układów jest taki, że będzie nieprecyzyjny przy sterowaniu obwodów rezonansowych. Robiąc paczkę prostokątów o określonej ilości z dwóch niezależnych od siebie czasowo układów skutkuje tym, że taka paczka będzie na początku za krótka, będzie brakować przeważnie jednego okresu albo będzie ich o jeden za dużo.

To jak można rozwiązać ten problem to tylko tak, że sygnał niskiej częstotliwości na górze, czyli jego stan wysoki, albo przejście w stan wysoki, uruchamia drugi oscylator, którego czas trwania uzależniony jest od tego stanu wysokiego sygnału na górze. To tylko aż tyle...

Dlatego tutaj potrzebny jest oscylator z wypełnieniem 50/50 i kluczowany bramką, a CD4047 prawie taki jest...

[Yuri]

Moi drodzy, takich rzeczy nie robi się składając oscylatory.

Potrzebujesz jednego oscylatora. Taktujesz nim dwa liczniki - jeden odlicza ilośc cykli gdzie wyjście jest załączone, drugi gdzie jest wyłączone. Wyjścia liczników bramkują wyjście oscylatora i masz idealny przebieg.

Czemu chcesz to kleić na logice zamiast na procesorze? Napisanie takiego generatora to 15 minut roboty.

[wesolyyyy]

Potrzebujesz jednego oscylatora. Taktujesz nim dwa liczniki - jeden odlicza ilość cykli gdzie wyjście jest załączone, drugi gdzie jest wyłączone. Wyjścia liczników bramkują wyjście oscylatora i masz idealny przebieg.

Dokładnie tak, i to pisałem na początku, ale nie z całością wypowiedzi się zgodzę. Kolega Thor napisał wcześniej:

Problem techniczny, polegający w tworzeniu takiego przebiegu przy użyciu nieprogramowalnych cyfrowo układów jest taki, że będzie nieprecyzyjny przy sterowaniu obwodów rezonansowych.

Sterowanie zewnętrznym oscylatorem przetwornicy rezonansowej jest z góry skazane na porażkę. Główną zaletą obwodów rezonansowych mocy jest to, że uzyskujemy dzięki temu bardzo niskie straty na półprzewodnikach, oraz bardzo małe przepięcia podczas komutacji. Ale warunek tego jest taki, że układ musi pracować na swojej własnej częstotliwości rezonansowej, a nie jakiejś podobnej, z zewnętrznego generatora, ponieważ częstotliwość rezonansowa obwodu mocy może się zmieniać przez zmiany obciążenia, temperatury, starzenia materiałów. Także jedyna słuszna opcja to wyzwalanie pracy przetwornicy zewnętrznym sygnałem (na przykład z obwodu logicznego), następnie przerzutniki i bramki logiczne liczą cykle rezonansowe obwodu głównego, w trakcie tego drivery tranzystorów są przełączane według tego sygnału rezonansowego, a gdy logika doliczy określoną przez Ciebie ilość cykli to blokuje drivery tranzystorów... i tutaj kwestia tego co dalej.
Nie masz już sygnału rezonansowego do liczenia przerwy, zatem musisz albo zrobić obwód czasowy który wyzwolony sygnałem stopu z logiki będzie odliczał czas do kolejnego wystartowania przetwornicy, albo zrób drugi mały obwód rezonansowy sprzęgnięty z obwodem mocy. Czyli jeżeli przetwornica nie pracuje to mały obwód rezonansowy działa samodzielnie pozwalając logice liczyć cykle, a gdy obwód mocy pracuje to mały obwód rezonansowy dostraja się częstotliwością do obwodu mocy.

[Thor]

Ale warunek tego jest taki, że układ musi pracować na swojej własnej częstotliwości rezonansowej, a nie jakiejś podobnej, z zewnętrznego generatora, ponieważ częstotliwość rezonansowa obwodu mocy może się zmieniać przez zmiany obciążenia, temperatury, starzenia materiałów. Także jedyna słuszna opcja to wyzwalanie pracy przetwornicy zewnętrznym sygnałem (na przykład z obwodu logicznego), następnie przerzutniki i bramki logiczne liczą cykle rezonansowe obwodu głównego, w trakcie tego drivery tranzystorów są przełączane według tego sygnału rezonansowego, a gdy logika doliczy określoną przez Ciebie ilość cykli to blokuje drivery tranzystorów... i tutaj kwestia tego co dalej.

Wszystko racja i prawda, ale problem w tym, że to nie cewka Tesli będzie tym obciążeniem tylko transformator na rdzeniu ferrytowym i jego obwód wtórny też będzie w rezonansie. I tutaj jest problem ze sterownikiem DRSSTC, że sprzężenie magnetyczne jest tak duże, że trafo prądowe podające zwrotny sygnał traci go i układ się rozstraja. Stąd aby sprawdzić go potrzebny jest zewnętrzny układ generujący sztywno sygnał. Każdy prostokątny sygnał musi odpowiadać długości półokresów w rezonansie, bo inaczej przy pełnej mocy dojdzie do przepięcia i klucze spalą. Równie dobrze mogę to sprawdzić generatorem funkcyjnym, tylko jeśli jest możliwość zrobienia czegoś prostego i fajnego czemu tego nie zrobić...

[wesolyyyy]

W takim razie mówię - zrób drugi układ rezonansowy słabo sprzęgnięty z obwodem mocy. Tak by rezonans obwodu głównego automatycznie dostrajał układ pomocniczy który steruje wyzwalaniem kluczy, a przy zaniku rezonansu w obwodzie mocy, by układ pomocniczy rezonował sobie sam.
Chociaż z drugiej strony to też trochę bez sensu. Lepiej będzie po prostu dostrajać rezonans układu podczas jego pracy do obwodu głównego, a czas postoju liczyć jakimś prostym układem czasowym pokroju NE555.