Uso de una red rc para suavizar una señal PWM de un microcontrolador, a un verdadero voltaje analógico.
¿Cuál será el efecto de tener la resistencia en el lado de la fuente (microcontrolador) del condensador frente al lado de la carga?
¿Cuál sería el efecto de tener la resistencia en serie con el condensador pero paralela a la carga y la fuente?
Para comprender bien todo lo que sucede aquí, realmente necesitas dibujar. Tal vez algunos problemas podrían ser más claros solo por la imagen:
Para manejar el último primero:
En este caso, solo está aumentando la carga al capacitor, por lo que no es muy útil en la mayoría de los casos (hay excepciones, pero en general, ¿por qué aumentaría el drenaje?)
En el segundo dibujo, la fuente de señal puede suministrar una cantidad fija de corriente, o drenarla. A menudo, con las MCU, la corriente que puede suministrar o drenar es suficiente para hacer una onda muy grande en el condensador de 1uF. Entonces, en este caso, no está realmente limitando la corriente de rizado, sino que está limitando la cantidad de energía que la CARGA puede sacar del condensador. Por lo tanto, necesitarías un condensador bastante grande y a la mayoría de las MCU no les gusta eso.
La primera es la mejor solución, especialmente si su CARGA es muy liviana, de hecho, más liviana de lo que la dibujé. El R y C limitarán la corriente que la MCU puede suministrar al capacitor y lo sacará. Esto significa que el voltaje en el capacitor subirá y bajará mucho más lentamente que sin la resistencia. Por lo tanto, si la frecuencia es lo suficientemente alta, no verá ninguna ondulación en absoluto.
Pero tomé una CARGA equivalente de 250 Ohmios a propósito, porque puedes ver que si tu CARGA es bastante pesada, esta solución le dará a tu dispositivo mucha menos energía. Ahora, debido a que una MCU no puede suministrar demasiada corriente y realmente no le gustan los condensadores realmente grandes en su salida, es mejor hacer que la luz de CARGA y la R y la C sean pequeñas. Por lo tanto, si desea manejar algo pesado, es mejor amplificar la señal (con un amplificador operacional de audio, por ejemplo, si su señal analógica resultante / filtrada no es una frecuencia demasiado alta).
Pero si desea usarlo en un LOAD ligero, como un amplificador operacional o algo más con una impedancia de entrada de más de 100kOhm, puede crear fácilmente una señal suave desde una MCU PWM con componentes como estos:
El tiempo RC de los componentes es lo suficientemente alto para la mayoría del rango de PWM en 10 kHz (si espera una gran cantidad de 0% a 2%, es posible que deba aumentar la resistencia un poco), pero no molesta tu MCU demasiado El 1M LOAD realmente no hace lo suficiente como para mencionarlo, pero más alto es mejor. Si esa CARGA es la entrada a un amplificador operacional normal, como los tipos LM358, puede ignorar fácilmente su efecto.
Desea que el condensador después de la resistencia.
La otra forma no es realmente un filtro de paso bajo si piensa que la salida digital es una fuente de voltaje. Por supuesto que no, así que de todos modos ocurrirá un filtrado, pero hay dos problemas con eso. Primero, cargará fuertemente la salida digital en los bordes, excediendo la corriente de fuente / sumidero permitida. En segundo lugar, el filtrado que ocurre es proporcional a la impedancia de la salida digital, que está mal especificada, en todo caso. No lo hagas.
Si coloca el condensador a través de la entrada PWM, entonces no se filtrará de manera muy efectiva (suponiendo que sea un impulsor de salida de empuje y arrastre CMOS) y la tensión de salida puede no ser precisa porque las corrientes de carga y descarga serán determinadas por el Idss de los MOSFET de canal p y canal n en el controlador. Será bastante no lineal (¡esto es importante!). Extraerá picos de corriente excesivos de la fuente de alimentación, causando EMI. Causará una excesiva disipación de potencia (quizás > 100mW) y prácticamente todo lo que se disipará en el chip. Para obtener una 'constante de tiempo' similar a una R / C con 10K y 100nF, necesitarías un condensador de 10uF.
Una resistencia a través de la carga tomará la situación anterior y la empeorará un poco (o mucho peor dependiendo de cuán bajo sea el valor de la resistencia en comparación con la capacidad de corriente de salida de la salida CMOS).
Abajo (el conjunto de trazas de abajo) es un gráfico de un filtro 10K / 100nF (traza roja) en comparación con una salida 74HC00 que maneja un capacitor de 10 uF (traza violeta), ambos a 10kHz con un ciclo de trabajo del 10%. Como puede ver, hay un lote de error en la versión 74HC00.
Este es un resultado directo de la sobrecarga de la etapa de salida CMOS no lineal: el MOSFET de canal n tiene un Idss más alto, por lo que domina y el error supera el 50%.
La traza verde en la parte superior es el filtro 10K / 100nF seguido (sin amortiguación) por la serie 20K y otros 100nF a tierra. Como puede ver, el ruido se reduce considerablemente (menos de medio mV a 500 mV).
Si la resistencia está en serie con el capacitor después de ella (en paralelo con la carga), la corriente para cargar el capacitor debe fluir a través de la resistencia y la carga del capacitor necesariamente lleva tiempo. Si la carga es esencialmente una resistencia infinita o muy alta, por ejemplo, la entrada de un amplificador o similar, entonces el condensador se carga exponencialmente. Incluso si la fuente de entrada fuera ideal con impedancia cero, la resistencia controlaría la velocidad de carga.
Si el condensador se coloca desde la entrada a tierra, una resistencia siguiente no tiene efecto en su carga o en las tasas de descarga. No hay efecto de filtrado. Consulte aquí y here . Si la entrada fuera ideal con impedancia cero, 'intentaría' cargar el condensador en tiempo cero con una corriente infinita. Si también estuvieras usando un condensador ideal, los resultados serían "desagradables".
Izquierda: R controla la corriente de carga / descarga
Derecha: Corriente potencialmente "infinita"
Sicolocalaresistenciayelcondensadorenserie,obtendráuna
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