บทความนี้อธิบายถึงไฟล์ การสร้างการมอดูเลตความกว้างพัลส์ สัญญาณที่มีวงจรการทำงานผันแปรบน FPGA โดยใช้ VHDL PWM มีความถี่คงที่และแรงดันไฟฟ้าแปรผัน บทความนี้ยังกล่าวถึง Digital Clock Manager สำหรับการลดความถี่สัญญาณนาฬิกาโดยการลดความเบ้ของสัญญาณนาฬิกา ความถี่คงที่ใช้ในการสร้างข้อมูลอินพุตที่สร้างสัญญาณ PWM โดยใช้ตัวเปรียบเทียบ บริษัท อิเล็กทรอนิกส์ออกแบบฮาร์ดแวร์โดยเฉพาะสำหรับผลิตภัณฑ์ของตนด้วยมาตรฐานและโปรโตคอลซึ่งทำให้ผู้ใช้ปลายทางสามารถกำหนดค่าฮาร์ดแวร์ใหม่ได้ตามความต้องการ ข้อกำหนดสำหรับฮาร์ดแวร์นี้นำไปสู่การเติบโตของกลุ่มลูกค้าใหม่ที่สามารถกำหนดค่าได้ วงจรรวมโปรแกรมภาคสนามเรียกว่า FPGAs .

การมอดูเลตความกว้างพัลส์ (PWM)

การมอดูเลตความกว้างพัลส์ใช้กันอย่างแพร่หลายในแอพพลิเคชั่นการสื่อสารและ ระบบควบคุม . สามารถสร้างการมอดูเลตความกว้างพัลส์ได้โดยใช้วิธีการต่างๆในระบบควบคุม ในบทความนี้ PWM ถูกสร้างขึ้นโดยใช้ Hardware Description Language (VHDL) และนำไปใช้กับ FPGA การใช้งาน PWM บน FPGA สามารถประมวลผลข้อมูลได้เร็วขึ้นและสถาปัตยกรรมคอนโทรลเลอร์สามารถปรับให้เหมาะสมกับพื้นที่หรือความเร็ว

“fpga ใช้ทำอะไร ”

PWM เป็นเทคนิคในการให้ลอจิก ‘0’ และลอจิก ‘1’ ในช่วงเวลาที่ควบคุมได้ เป็นแหล่งสัญญาณที่เกี่ยวข้องกับการมอดูเลตของวัฏจักรการทำงานเพื่อควบคุมปริมาณพลังงานที่ส่งไปยังโหลด ใน PWM ช่วงเวลาของคลื่นสี่เหลี่ยมจะคงที่และเวลาที่สัญญาณยังคงเป็น HIGH จะแตกต่างกันไป

PWM สร้างพัลส์บนเอาต์พุตในลักษณะที่ค่าเฉลี่ยของ HIGHs และ LOWs เป็นสัดส่วนกับอินพุต PWM รอบการทำงานของสัญญาณสามารถเปลี่ยนแปลงได้ สัญญาณ PWM เป็นคลื่นสี่เหลี่ยมคาบเวลาคงที่ซึ่งมีรอบการทำงานที่แตกต่างกัน นั่นคือความถี่ของสัญญาณ PWM จะคงที่ แต่ช่วงเวลาของสัญญาณยังคงสูงและแตกต่างกันไปดังภาพ

สัญญาณ PWM

VHDL

VHDL เป็นภาษาที่ใช้เพื่ออธิบายพฤติกรรมของ การออกแบบวงจรดิจิตอล . VHDL ถูกใช้โดยอุตสาหกรรมและนักวิชาการเพื่อจุดประสงค์ในการจำลองวงจรดิจิทัล การออกแบบสามารถจำลองและแปลในรูปแบบที่เหมาะสำหรับการนำไปใช้ในฮาร์ดแวร์

สถาปัตยกรรม PWM

ในการผลิตข้อมูลอินพุตเพื่อสร้าง PWM โดยใช้ตัวนับการทำงานที่ไม่มี N-bit ความเร็วสูงซึ่งเอาต์พุตจะถูกเปรียบเทียบกับเอาต์พุตรีจิสเตอร์และเก็บวงจรหน้าที่อินพุตที่ต้องการด้วยความช่วยเหลือของตัวเปรียบเทียบ ตัวเปรียบเทียบ เอาต์พุตถูกตั้งค่าเป็น 1 เมื่อค่าทั้งสองนี้เท่ากัน เอาต์พุตตัวเปรียบเทียบนี้ใช้เพื่อตั้งค่าสลัก RS สัญญาณล้นจากตัวนับใช้เพื่อรีเซ็ตสลัก RS เอาต์พุตของสลัก RS ให้เอาต์พุต PWM ที่ต้องการ สัญญาณโอเวอร์โฟลว์นี้ยังใช้เพื่อโหลดรอบการทำงาน N-bit ใหม่ใน Register PWM มีความถี่คงที่และแรงดันไฟฟ้าแปรผัน ค่าแรงดันไฟฟ้านี้เปลี่ยนจาก 0V เป็น 5 V.

สัญญาณ PWM พร้อมวงจรการทำงานแบบแปรผัน

“ไดอะแกรมวงจรขับนำ 100 วัตต์ ”

PWM พื้นฐานสร้างสัญญาณซึ่งให้เอาต์พุตของ PWM นั้นต้องการตัวเปรียบเทียบที่เปรียบเทียบระหว่างสองค่า ค่าแรกแสดงถึงสัญญาณสี่เหลี่ยมที่สร้างโดยตัวนับ N บิตและค่าที่สองหมายถึงสัญญาณสี่เหลี่ยมซึ่งมีข้อมูลเกี่ยวกับรอบการทำงาน ตัวนับจะสร้างสัญญาณโหลดเมื่อใดก็ตามที่มีการล้น เมื่อสัญญาณโหลดทำงานรีจิสเตอร์จะโหลดค่ารอบการทำงานใหม่ สัญญาณโหลดใช้เพื่อรีเซ็ตสลักด้วย เอาต์พุตสลักเป็นสัญญาณ PWM ซึ่งแตกต่างกันไปตามการเปลี่ยนแปลงของค่ารอบหน้าที่

FPGA คืออะไร?

FPGA คือ Gate Array ที่ตั้งโปรแกรมฟิลด์ได้ เป็นอุปกรณ์ประเภทหนึ่งที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในวงจรอิเล็กทรอนิกส์ FPGA คือ อุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์ ซึ่งประกอบด้วยบล็อกลอจิกที่ตั้งโปรแกรมได้และวงจรเชื่อมต่อโครงข่าย สามารถตั้งโปรแกรมหรือตั้งโปรแกรมใหม่ให้เป็นฟังก์ชันที่จำเป็นหลังการผลิตได้

FPGA

“วิธีจำกัดแอมป์ในวงจร ”

พื้นฐานของ FPGA

เมื่อมีการผลิตแผงวงจรและหากมี FPGA เป็นส่วนหนึ่ง โปรแกรมนี้ถูกตั้งโปรแกรมไว้ในระหว่างกระบวนการผลิตและสามารถตั้งโปรแกรมใหม่ในภายหลังเพื่อสร้างการอัปเดตหรือทำการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็น คุณลักษณะนี้ของ FPGA ทำให้เป็นเอกลักษณ์เฉพาะจาก ASIC วงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชัน (ASIC) ผลิตขึ้นเองสำหรับงานออกแบบเฉพาะ ในอดีต FPGA ใช้ในการพัฒนาความเร็วต่ำความซับซ้อนและการออกแบบระดับเสียง แต่วันนี้ FPGA จะผลักดันอุปสรรคด้านประสิทธิภาพได้ถึง 500MHz อย่างง่ายดาย

ในไมโครคอนโทรลเลอร์ชิปถูกออกแบบมาสำหรับลูกค้าและพวกเขาต้องเขียนซอฟต์แวร์และรวบรวมเป็นไฟล์ hex เพื่อโหลดลงในไมโครคอนโทรลเลอร์ ซอฟต์แวร์นี้สามารถเปลี่ยนได้ง่ายเนื่องจากเก็บไว้ในหน่วยความจำแฟลช ใน FPGA ไม่มีโปรเซสเซอร์ที่จะรันซอฟต์แวร์และเราเป็นผู้ออกแบบวงจร เราสามารถกำหนดค่า FPGA ได้ง่ายๆเหมือนเกท AND หรือคอมเพล็กซ์เป็นโปรเซสเซอร์แบบมัลติคอร์ ในการสร้างการออกแบบเราเขียน Hardware Description Language (HDL) ซึ่งมีสองประเภทคือ Verilog และ VHDL จากนั้น HDL จะถูกสังเคราะห์เป็นไฟล์บิตโดยใช้ BITGEN เพื่อกำหนดค่า FPGA FPGA เก็บการกำหนดค่าไว้ใน RAM นั่นคือการกำหนดค่าจะหายไปเมื่อไม่มีการเชื่อมต่อพลังงาน ดังนั้นจึงต้องกำหนดค่าทุกครั้งที่จ่ายไฟ

สถาปัตยกรรมของ FPGA

FPGA คือชิปซิลิกอนสำเร็จรูปที่สามารถตั้งโปรแกรมด้วยระบบไฟฟ้าเพื่อใช้การออกแบบดิจิทัล FPGA ที่ใช้หน่วยความจำแบบคงที่ตัวแรกที่เรียกว่า SRAM ใช้สำหรับกำหนดค่าทั้งลอจิกและการเชื่อมต่อโดยใช้สตรีมของบิตคอนฟิกูเรชัน EPGA สมัยใหม่ในปัจจุบันประกอบด้วยบล็อกลอจิกประมาณ 3,30,000 บล็อกและประมาณ 1,100 อินพุตและเอาต์พุต

สถาปัตยกรรม FPGA

สถาปัตยกรรมของ FPGA ประกอบด้วยองค์ประกอบหลักสามส่วน

Programmable Logic Blocks ซึ่งใช้ฟังก์ชันลอจิก
การกำหนดเส้นทางที่ตั้งโปรแกรมได้ (การเชื่อมต่อระหว่างกัน) ซึ่งใช้ฟังก์ชัน
บล็อก I / O ซึ่งใช้ในการเชื่อมต่อนอกชิป

การใช้สัญญาณ PWM

สัญญาณ PWM ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับแอปพลิเคชันควบคุม เช่นเดียวกับการควบคุมมอเตอร์กระแสตรงวาล์วควบคุมปั๊มระบบไฮดรอลิกส์ ฯลฯ นี่คือแอปพลิเคชั่นบางส่วนของสัญญาณ PWM

ระบบทำความร้อนที่มีความเร็วช้า 10 ถึง 100Hz หรือสูงกว่า
มอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรง 5 ถึง 10KHz
อุปกรณ์จ่ายไฟหรือเครื่องขยายเสียง 20 ถึง 200 KHz

บทความนี้เกี่ยวกับไฟล์ การสร้างสัญญาณ PWM ด้วยวงจรการทำงานที่แปรผันโดยใช้ FPGA นอกจากนี้หากต้องการความช่วยเหลือเกี่ยวกับโครงการอิเล็กทรอนิกส์หรือข้อสงสัยเกี่ยวกับบทความนี้คุณสามารถติดต่อเราได้โดยการแสดงความคิดเห็นในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง