TLC555 в качестве ШИМ модулятора для усилителя класса D

[Alex31]

Появилась мысль попробовать на базе данной микросхемы (даташит https://static.chipdip.ru/lib/729/DOC002729285.pdf ) собрать ШИМ модулятор для применения в НЧ усилителе класса D.

Эта микросхема более современный, полностью заменяемый аналог известных таймеров NE555. NE555 выдаёт стабильный меандр до 100кГц, TLC555 до 2МГц.

Прежде чем паять в железе (микросхемы ещё не приехали), решил как всегда проверить в симуляторе, к которому, в последнее время доверие уменьшается, в связи с тем, что многие модели прописаны разработчиками некорректно, с ошибками.

В общем, собрал схему по рисунку 16 из даташита (23 страница даташита). Переменный резистор R4 играет роль условного НЧ сигнала. То есть, изменяя напряжение с этого резистора, подавая его на вывод CON, согласно даташита можно менять скважность выходного сигнала. А смена скважности в такт со звуком - это и есть ШИМ модуляция.

Подбором резисторов R2,R1 и С1 выставил частоту ШИМ около 72.5кГц. В реальности нужна частота около 80-90кГц. Движок переменного резистора R4 в среднем положении:



Сигнал на выходе какой-то не такой.. Фронты то резко вертикальные, то с наклонами...

Затем R4 увеличил до 90%. Сигнал на выходе тоже увеличил скважность, но при этом упала частота. С 72 до 50кГц


Потом уменьшил R4 до 10%. Скважность на выходе тоже уменьшилась, но и частота выросла с 72 до 90кГц.


Таким образом, получилась не только ШИМ модуляция, но ещё и ЧМ. В общем, ерунда какая-то.

Для схемы по 16 рисунку в даташите нарисован треугольный сигнал, подаваемый на вывод CON, однако, производитель микросхемы заверяет, что туда может быть подан сигнал любой формы:


Следовательно, можно подавать и звуковой синус. Вопрос. Почему при изменении напряжения на выводе CON меняется частота? Модель микросхемы в программе кривая?

Если у кого есть другие программы симуляции с 555-ми таймерами, можете, пожалуйста промоделировать такую схему? Будет у вас частота меняться или нет?

[mmom]

Alex31, скачайте \Шкритек\Справочное. .\

Соберите, прочувствуйте


Далее и из топора сможете...

[SAM]

собрал схему по рисунку 16

На рис. 16 приведена схема "Pulse-Position" модулятора, а Вам, как я понял, нужна схема "Pulse-Width" модулятора, приведённая на рис. 14.

[Alex31]

SAM, да, спасибо, только сейчас обратил внимание на форму напряжения на конденсаторе. Больше амплитуда на входе, меньше частота на выходе и наоборот



Значит в программе модель микросхемы работала правильно.

В таком случае, два вопроса:

1. Получается, на одной микросхеме, так сказать её собственными "силами" не получится сделать ШИМ модуляцию, коль на вывод TRIG что-то нужно внешнее подавать?
2. Что нужно подавать на вывод TRIG для создания ШИМ модуляции? Какой сигнал, какой полярности, какой формы, какой амплитуды?

[SAM]

Что нужно подавать на вывод TRIG

В справочном листке пишут - "нужно подать непрерывную последовательность импульсов", т.е. опорную частоту. Попробуйте в симуляторе подключить к входу 2 генератор прямоугольных импульсов и "покрутить" его частоту. И не смотрите на рис. 17, а смотрите на рис. 15. Уровни опорных импульсов, VoL и VoH, должны быть меньше и больше чем 1/3 Vdd соответственно.

[Alex31]

Попробуйте в симуляторе подключить к входу 2 генератор прямоугольных импульсов

Временно поставил значения всех элементов и напряжений, как на 15 рисунке. Вот такой сигнал на выходе, если к выводу TRI ничего не подключать



Если же подключать любой генератор прямоугольных импульсов, программа выдаёт ошибку моделирования:



Пробовал разные генераторы, пробовал ставить резистор последовательно с генератором, чтобы имитировать его внутреннее сопротивление, пробовал ставить разделительный конденсатор последовательно с генератором, пробовал менять частоту и напряжение генератора - всегда выдаётся ошибка моделирования.

[SAM]

программа выдаёт ошибку моделирования

А пробовали жать на кнопку "YES":

Программа предлагает Вам попытаться автоматически решить проблему. Я, честно говоря, не пользуюсь симуляторами схем - сразу макетирую "на живо". Подождём, может подойдёт кто-то более продвинутый...

[Alex31]

В общем, мне кажется, просто мультисим плохо переносит моделирование цепей, где генерация создаётся RC цепочками. Тогда, пока отложим моделирование.

Общая схема формирования ШИМ модуляции, как мне представляется, должна получиться примерно такой:



1. Таймер U2 должен формировать прямоугольные импульсы рабочей частоты ШИМ с 50% скважностью.

2. Таймер U1 должен формировать треугольные импульсы, такой же(?), рабочей частоты ШИМ.

3. Внутри таймера U1 прямоугольные и треугольные импульсы смешиваются, и туда же поступает синус звуковой частоты. В итоге, на выходе таймера U1 должны получиться прямоугольные импульсы, ширина скважности которых должна модулироваться в такт со звуком.

Если мои предположения верны, то, прошу подсказать номиналы RC цепочек для каждого таймера. Приоритет в выборе - низкая ёмкость задающих конденсаторов (единицы нанофарад), т.к. на низких ёмкостях можно найти доступные SMD конденсаторы с диэлектриком NP0 (COG), что повысит общую стабильность.

Частота ШИМ нужна в пределах 70-90кГц.
- какие номиналы для этого R2, C1?
- какие номиналы для этого R6,R7,C3?

А пробовали жать на кнопку "YES":

ну, само собой), результаты в данном случае это никакие не приносит.

[SAM]

Alex31, как успехи? Вот, что у меня получилось:
схема

И осциллограммы - зависимость выходного сигнала от напряжения на входе 5:




Скважность меняется, но не от 0 до 100 процентов! При переходе от 2,16 до 2,39 V наблюдается хаотическое изменение частоты. При 2.39 V, частота на выходе становится в 2 раза меньше!

[Alex31]

Вот, что у меня получилось:

Это вы в железе сделали или это программа?

Я пока ничего не делал, отложил моделирование, т.к. оно нестабильно работает, жду, когда микросхемы приедут. То, что хаотически меняется частота, это плохо.. А почему вы резистор на выходе 555 не поставили, с плюса на выход?