¿Mi circuito está llegando a una limitación de la puerta AND en el IC 74HC08N? ¿Cómo afecta la frecuencia PWM al rendimiento?

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¿Cómo afecta la frecuencia PWM al rendimiento de la puerta AND? Y, ¿es esto una limitación de este chip o tecnología?

Usando una señal PWM configurada a 20 KHz en la entrada, junto con + 5V en la compuerta AND, la salida fue de cero voltios cuando la PWM se configuró a menos del 50%. Sin embargo, los resultados mejoraron mucho cuando la frecuencia se redujo a 5 KHz, y 5 KHz es una frecuencia máxima aceptable, pero sigue teniendo problemas en el extremo inferior.

Envié esta parte, así que estamos usando un multímetro, en lugar de un alcance, para medir. Para una frecuencia de 5 KHz, la entrada y salida de PWM son diferentes; por supuesto, los valores absolutos de voltaje serán diferentes, pero la tendencia o la pendiente deberían ser las mismas. En otras palabras, si se grafica, la reducción de voltaje de 100% a 0 debería ser aproximadamente la misma para los PWM de entrada y salida. No vemos esto al 10%, sino que cae a cero.

% de energía, Pin 1 vdc, Pin 3 vdc

10 .29 0

20 .68 .34

30 1.20 .72

40 1.75 1.62

50 2.34 2.42

60 2.96 3.15

70 3.60 4.10

80 4.18 4.78

90 4.65 5.42

100 4.99 5.44

Entonces, como puedes ver, es más o menos lo mismo que en el cuadro blanco. A baja potencia (por debajo del 20%), básicamente no obtengo nada en el pin 3.

Los pinouts en el tablero son: el pin 1 es PWM Pin 2 es + 5V DC

el pin 7 es tierra de 5V DC y tierra PWM pin 14 es + 5V dc

En un esfuerzo por solucionar mi problema, quité este chip de su zócalo y lo puse en una placa de pruebas. Sin embargo, tengo exactamente los mismos resultados en el tablero. Para mantener esta pregunta simple, se indicará usando el panel de pruebas (no se muestra).

    
pregunta Allen

2 respuestas

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Primero, debe vincular las entradas no utilizadas (2A, 2B, 3A, 3B, 4A, 4B) a tierra. Deja las salidas no utilizadas flotando. Las entradas de HCMOS tienden a flotar a un voltaje "metaestable" de nivel medio que causa un consumo de energía mucho mayor en el chip porque los transistores de entrada permanecen en su región activa.

Segundo, solo estás usando la compuerta AND como un búfer, mientras que tienes un 74HC04 perfectamente bueno (que probablemente tenga un mejor controlador de salida) justo ahí. ¿Por qué?

Tercero, PWM es una señal digital. Alterna entre 0 y 5 V en este caso. Necesitas un alcance para ver lo que está haciendo; un multímetro está a la derecha Lo que está haciendo es esperar que el medidor promedie de alguna manera la señal PWM para usted. Cualquier no linealidad y límite de ancho de banda que tenga el medidor le dará resultados falsos.

Si desea convertir PWM a un voltaje analógico, debe pasarlo a través de un filtro de paso bajo de alguna forma, donde la frecuencia de esquina del filtro se establece más alta (preferiblemente mucho más alta) que la frecuencia analógica más alta que desea emitir, y menor (esperemos que sea mucho menor) que la frecuencia de conmutación PWM. 5 kHz y 20 kHz probablemente estén demasiado cerca.

Para una señal analógica máxima de 5 kHz, su filtro debe tener una frecuencia de esquina de 10 kHz o más, y el PWM debe ser al menos 8X la frecuencia máxima (40 kHz).

Para el diseño del filtro, consulte WEBBENCH de TI o FilterPro .

    
respondido por el Mike DeSimone
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Simplemente agregue este filtro de paso bajo después de la puerta y compare las lecturas que obtiene:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

    
respondido por el Spehro Pefhany

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