Ревич, Ю.В. Программирование микроконтроллеров AVR: от Arduino к ассемблеру

Глава 9. Программирование таймеров 255 выглядит так, как показано на рис . 9 . 6 . Для прямого преобразования на один из входов компаратора подается сигнал опорной частотыfоп, который имеет треуголь­ ную форму, на второй - исходный аналоговый сигнал Ивх· При совпадении уров­ ней на входах выход компаратора переключается «туда-обратно», и в результате формируется последовательность прямоугольных импульсов с несущей частотой fоп, в длительности которых оказывается закодирован уровень исходного аналого­ вого сигнала. Если требуется потом опять выделить аналоговый сигнал, то такую последовательность подают на ключевой усилитель (на схеме он обозначен парой комплементарных транзисторов) и пропускают через фильтр для отсеива.ния опор­ ной частоты. и"� '·· ·· RC » 11f0n Uпит - Рис. 9.6. Схема аналоговой ШИМ Для успешного преобразования без потерь в спектре аналогового сигнала опорная частота должна быть вдвое выше самых высокочастотных гармоник исходного сигнала. Так, для речи с запасом достаточно 8 кГц, можно было бы ограничиться и величиной 4 кГц (обычный разговор укладывается в полосу частот 300 Гц - 3 кГц) . Однако тогда для фильтрации опорной частоты (она также оказывается в звуковом диапазоне) понадобится достаточно качественный фильтр. Чтобы упро­ стить конструкцию, выбирают опорную частоту выше порога слышимости, кото­ рый составляет около 16-20 кГц. Отметим, что для более эффективного использо­ вания спектра опорная частота может быть переменной (аналог такого режима в AVR также присутствует). В чисто цифровом виде ШИМ реализуется немного иначе, чем в аналоговом, - в роли компаратора и одновременно формирователя опорной частоты выступает счетчик-таймер в совокупности с регистром сравнения . Рассматривать генерацию звука с помощью режимов ШИМ мы не станем - АVR-контроллеры для этого плохо приспособлены, и эти режимы в них предназначены для других целей. Мы с н н и а я ч ала рассмотрим управление ШИМ-сигналом для выполнения задачи построе­ инвертора - преобразователя постоянного напряжения в переменное. В этой области режим ШИМ просто незаменим - никаким другим способом не удается получить практически идеальную синусоиду. Такую сравнительно сложную для новичков задачу я выбрал потому, что она дает универсальное решение, после несложных модификаций пригодное для почти лю­ бых применений ШИМ . Как вы увидите далее, все сложности в конкретном случае инвертора кроются не в собственно реализации двухканального ШИМ-режима, а в