Out circuit was designed assuming the clamper output would stay above 的简体中文翻译

Out circuit was designed assuming t

Out circuit was designed assuming the clamper output would stay above ground.As predicted, the integrator integrates downward until it is reset to 5V by the PMOS.Although the output of the multiplier was not ideal, it still had an amplitude linearly proportional to the audio signal, so the integration should still work in theory.When the reset switch opens, returning the integrator to normal mode, there is a voltage spike observed.This should not affect the dsPIC’s reading however, since it only samples right before the reset switch is activated.There is a potential issue in that the integrator seems to jump to some voltage that is not 5V right before it starts integrating.This may be due to the capacitor not fully charging to 5V.This was an issue that time did not permit us to fully investigate.In this section we will illustrate how the dsPIC performed its functions when the circuit was actually implemented.We will examine the functionality of the dsPIC step by step and explain any differences between actual and ideal behavior.First we will look at how the performance of the clocks and the reset switch.Then we will look in depth on how the pulse width modulation performed.The clock signals are shown below in the figure below.It can be seen that they are out of phase with each other to allow for proper multiplication and modulation functionality in the rest of the circuit.The final modulation frequency that we achieved was 100Khz.Normally when the ADC interrupt is called the clock continues to be modulated with a slower square wave during the delay times.In figure:shown below we have taken out the modulation so that we could trigger the wave form and shown the length of the interrupt is roughly ¼ of the total period.This is because the interrupt doubles as a PWM pulse.The sampling frequency of out system can also be derived from figure:below.The time between when the ADC interrupt is called is the period and it is roughly 550 micros seconds, which translates into a 2000Hz sampling frequency.Our implementation was meant to have a 4000KHz sampling rate to account for the human hearing range.We turned down the frequency for our final demonstration because we were only trying to detect 60Hz which does not need such a high sampling rate.Also the amount of square wave integrations doubled so we could get a more accurate signal.The sampling frequency can be turned back up to 4000KHz by sampling changing a configuration bit.The waveform for the reset signal is shown in the figure below.The reset signal was high to keep the MOSFET as an open circuit while the capacitor in the integrator charged.When the ADC interrupt is called the integral has been sampled and converted to a quantized number.If you look at periods of the signals in figure:above and figure:below you can see that the reset of the integral takes place during the ADC interrupt.While the ADC interrupt is computing the new PWM duty cycles the capacitor is discharging.When the ADC interrupt finishes the reset signal is set high again and the capacitor charges.The pulse width modulation module performed well.Figure:shown below is an input test signal at 300Hz from a function generator and the resulting output waveform of the PWM.The PWM behaves as it should; the pulses get longer when the input sinusoid is higher in amplitude.The only discrepancy between the observed PWM output and ideal is that the PWM wave form is delayed.The reason for this delay lies in the nature of the PWM code.The value read into the ADC is not actually implemented until one cycle after it is read.A small delay in listening to an audio signal would not be perceptible to a user, and is therefore perfectly acceptable.Another behavior to note is that because we had to half the sampling frequency to 2000Hz down from 4000Hz the frequency of the PWM when from 16 KHz down to 8 KHz.The reconstruction filter is designed to filter out the high frequency PWM pulses and leave the low frequency information that is related to the width of the pulses.Ideally the PWM frequency would be out of the range of human hearing but because we had to lower the clock frequency the PWM frequency became very audible to the human ear.Figure:illustrates the PWM waveform from the 300Hz test signal and the resulting waveform after the low pass filter.The PWM pulses line up better with this waveform then with the input because there is less of a delay.There still is some delay that is associated with phase delays in the low pass filter.The output waveform is also very choppy.This behavior is due the fact that the PWM frequency is so low that some of it still ends of in the output of the low pass filter.If you were to zoom in you could see faint remnants of the 8000Hz PWM pulses.The figure shown above is the input waveform from the function generator above, and the output waveform of the PWM passed through the low pass filter.
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出电路被设计假设夹持器输出将留在地面上。<br>如向下的预测,该积分器对,直到它被复位到5V由PMOS。<br>虽然乘法器的输出并不理想,它仍然有线性比例的音频信号的幅度,所以整合理论上应该还在工作。<br>当复位开关打开时,积分器返回到正常模式时,有观察到的电压尖峰。<br>这应该不会影响但对dsPIC的阅读,因为它只是样品复位开关被激活之前的权利。<br>目前在积分似乎跳转到一些电压启动整合之前是不正确的5V一个潜在的问题。<br>这可能是由于电容器不能完全充电至5V。<br>这是一个问题,时间不允许我们充分调查。<br>在这一节中,我们将说明如何的dsPIC执行其功能时,电路中实际执行。<br>我们将研究在dsPIC一步一步的功能性,并解释实际和理想的行为之间的差异。<br>首先,我们将看看时钟的性能如何和复位开关。<br>然后,我们将深入探讨在脉冲宽度调制表现如何。<br>的时钟信号示于下下图。<br>可以看出,它们的相位相互以允许在电路的其余部分正确乘法和调制功能。<br>我们取得了最终的调制频率的100Khz。<br>通常,当中断被称为时钟的ADC继续与期间的延迟时间更慢的方波来调制。<br>在图:示于下我们已经取出的调制,使我们可以触发波形式和所示的中断的长度是大致1/4总时期。<br>这是因为中断兼作PWM脉冲。<br>出系统的取样频率也可以从图中导出:下面。<br>当ADC中断称为之间的时间周期,它是大致550百万分之一秒,这转化为2000Hz的采样频率。<br>我们的实施是为了有一个4000KHz的采样率,以考虑人的听觉范围。<br>我们拒绝了频率为我们的最后一个演示,因为我们只是试图检测,并不需要这么高的采样率60Hz的。<br>也方波整合的量增加了一倍,所以我们可以得到一个更精确的信号。<br>采样频率可以通过采样改变配置位来打开备份到4000KHz。<br>为复位信号的波形示于下图。<br>该复位信号是高以保持MOSFET为开路,而在积分电容器充电。<br>当中断被称为积分的ADC已经被采样并被转换成量化数。<br>如果你看一下在图中的信号的时期:上面图:下面你可以看到,整体的复位ADC中断期间发生。<br>而中断计算新的PWM占空比电容器被放电的ADC。<br>当ADC中断结束复位信号再次设置高与电容充电。<br>宽度调制模块的脉冲表现良好。<br>图:下面示出的是从一个函数发生器300Hz处的输入的测试信号和PWM的所得输出波形。<br>PWM的行为,因为它应该; 脉冲变长,当输入正弦曲线的振幅高。<br>唯一观察到的PWM输出与理想之间差异是,PWM波形被延迟。<br>这样做的原因延迟在于PWM代码的性质。<br>读入ADC值没有实际执行,直到后一个周期被读取。<br>在收听一个小的延迟的音频信号也不会察觉到用户,并且因此是完全可以接受的。<br>另一个要注意的行为是因为我们有一半的采样频率至2000Hz从4000Hz的断PWM的频率为16千赫时下降到8千赫。<br>重构滤波器被设计为过滤掉高频PWM脉冲,并留下被相关的脉冲的宽度的低频信息。<br>理想情况下,PWM频率会出人的听觉范围,但因为我们不得不降低时钟频率PWM频率变得非常听得见人耳。<br>图:示出了从300Hz的测试信号的PWM波形以及低通滤波器后所得到的波形。<br>PWM脉冲更好地排队与此波形然后与输入,因为有较少的延迟。<br>还有是在低通滤波器的相位延迟相关的一些延迟。<br>输出波形也很不稳定。<br>这种现象是由于以下事实:PWM频率是如此之低,它的一些仍然在低通滤波器的输出端的。<br>如果你在你放大可以看到8000Hz的PWM脉冲的微弱的残余。<br>如上所示的图是从上面的函数发生器输入波形,并且通过低通滤波器将PWM的输出波形。
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设计出电路时假定夹钳输出将停留在地面之上。<br>如预测的那样,积分器向下集成,直到 PMOS 将其重置为 5V。<br>虽然乘数的输出并不理想,但振幅仍与音频信号成线性比例,因此积分在理论上仍应发挥作用。<br>当复位开关打开,将积分器恢复到正常模式时,观察到电压尖峰。<br>但是,这不应影响 dsPIC 的读数,因为它仅在激活复位开关之前采样。<br>有一个潜在的问题,集成器似乎跳到一些电压不是5V的权利之前,它开始集成。<br>这可能是由于电容器未完全充电到 5V。<br>这是一个时间不允许我们充分调查的问题。<br>在本节中,我们将说明dsPIC在电路实际实现时如何执行其功能。<br>我们将逐步检查 dsPIC 的功能,并解释实际行为和理想行为之间的任何差异。<br>首先,我们将看看时钟和复位开关的性能。<br>然后,我们将深入了解脉冲宽度调制是如何执行的。<br>时钟信号如下图所示。<br>可以看出,它们彼此处于相位之外,以便在电路的其余部分中具有适当的乘法和调制功能。<br>我们达到的最终调制频率是100Khz。<br>通常,当ADC中断称为时钟继续调制与较慢的方波在延迟时间。<br>下图:如下图所示,我们进行了调制,以便我们可以触发波形,并显示中断的长度大约是总周期的1/4。<br>这是因为中断加倍为 PWM 脉冲。<br>out 系统的采样频率也可以从下图派生。<br>ADC中断的周期是周期,大约是550微秒,这转化为2000Hz采样频率。<br>我们的实施旨在采用4000KHz采样率来考虑人的听力范围。<br>我们拒绝了最终演示的频率,因为我们只尝试检测不需要如此高采样速率的 60Hz。<br>此外,方波积分的量增加了一倍,因此我们可以获得更准确的信号。<br>通过采样更改配置位,可以将采样频率调回 4000KHz。<br>复位信号的波形如下图所示。<br>复位信号高,使MOSFET保持开路,而集成器中的电容器则充满电。<br>当ADC中断称为积分已采样并转换为量化数时。<br>如果查看图中信号的周期:上图和下图:可以看到积分的复位发生在ADC中断期间。<br>当ADC中断计算新的PWM占空循环时,电容器正在放电。<br>当ADC中断结束时,复位信号再次设置高,电容器充电。<br>脉冲宽度调制模块执行良好。<br>下图:下图为来自函数发生器的 300Hz 输入测试信号和 PWM 产生的输出波形。<br>PWM 的应有其应有的功能;当输入正弦振幅较高时,脉冲变长。<br>观测到的 PWM 输出与理想之间的唯一区别是 PWM 波形延迟。<br>出现此延迟的原因在于 PWM 代码的性质。<br>在读取ADC后一个周期内,实际才实现读取到ADC的值。<br>用户无法察觉到收听音频信号的轻微延迟,因此是完全可以接受的。<br>需要注意的另一个行为是,由于我们不得不将采样频率从 4000Hz 降至 2000Hz 的一半,当从 16 KHz 降至 8 KHz 时,PWM 的频率会降至 8 KHz。<br>重建滤波器旨在过滤掉高频 PWM 脉冲,并留下与脉冲宽度相关的低频信息。<br>理想情况下,PWM 频率会不位于人类听力范围内,但由于我们不得不降低时钟频率,因此 PWM 频率对人耳非常可闻。<br>图:说明300Hz测试信号的PWM波形和低通滤波器后产生的波形。<br>PWM 脉冲与此波形的排列更好,然后与输入排列,因为延迟较少。<br>低通滤波器中仍有一些延迟与相位延迟相关。<br>输出波形也非常不稳定。<br>此行为是由于 PWM 频率非常低,以至于部分频率仍在低通滤波器输出端。<br>如果你要放大,你可以看到8000Hz PWM脉冲的微弱残余。<br>上图为上述函数发生器的输入波形,PWM的输出波形通过低通滤波器。
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输出电路的设计假设钳位器输出将保持在地面以上。<br>正如预测的那样,积分器向下集成,直到被PMOS重置为5V。<br>虽然乘法器的输出不是很理想,但它的振幅仍然与音频信号成线性比例,所以积分在理论上仍然有效。<br>当复位开关打开,使积分器返回正常模式时,观察到电压尖峰。<br>但这不应影响dsPIC的读数,因为它只在复位开关激活前取样。<br>有一个潜在的问题是,积分器似乎在开始积分之前跳到了一些不是5V的电压。<br>这可能是因为电容器没有完全充电到5V。<br>这是一个时间不允许我们充分调查的问题。<br>在本节中,我们将说明dsPIC在电路实际实现时如何执行其功能。<br>我们将逐步检查dsPIC的功能,并解释实际行为和理想行为之间的任何差异。<br>首先我们来看看时钟和复位开关的性能如何。<br>然后,我们将深入了解脉冲宽度调制是如何执行的。<br>时钟信号如下图所示。<br>可以看出,它们彼此不同步,以便在电路的其余部分实现适当的乘法和调制功能。<br>我们得到的最终调制频率是100Khz。<br>通常,当ADC中断被调用时,时钟在延迟时间内继续被较慢的方波调制。<br>在图中:如下所示,我们去掉了调制,这样我们就可以触发波形,并且显示中断的长度大约是总周期的四分之一。<br>这是因为中断兼作一个脉冲宽度调制。<br>out系统的采样频率也可由下图得出。<br>调用ADC中断之间的时间是一个周期,大约是550微秒,转换成2000赫兹的采样频率。<br>我们的实现是要有4000KHz的采样率来解释人类的听力范围。<br>为了最后的演示,我们降低了频率,因为我们只想检测60Hz,不需要如此高的采样率。<br>同时,方波积分的数量增加了一倍,这样我们就能得到更精确的信号。<br>通过改变配置位的采样,采样频率可以恢复到4000KHz。<br>复位信号波形如下图所示。<br>当积分器中的电容充电时,复位信号很高,以保持MOSFET开路。<br>当ADC中断被调用时,积分已被采样并转换为量化数。<br>如果您查看图:上图和图:下图中的信号周期,您可以看到积分的重置发生在ADC中断期间。<br>当ADC中断计算新的PWM占空比时,电容器正在放电。<br>当ADC中断结束时,复位信号再次设置为高电平,电容器充电。<br>脉冲宽度调制模块性能良好。<br>图:下图所示为来自函数发生器的300Hz输入测试信号以及由此产生的脉宽调制输出波形。<br>脉冲宽度调制(PWM)的行为应该是这样的;当输入正弦信号的幅度较大时,脉冲会变长。<br>观察到的脉冲宽度调制(PWM)输出与理想输出的唯一差异是脉冲宽度调制(PWM)波形延迟。<br>造成这种延迟的原因在于PWM码的性质。<br>读取到ADC中的值直到读取后的一个周期才实际实现。<br>收听音频信号的小延迟对用户来说是看不见的,因此是完全可以接受的。<br>另一个需要注意的行为是,因为我们必须将采样频率的一半从4000Hz降到2000Hz,而当从16kHz降到8kHz时,则是脉宽调制的频率。<br>重构滤波器的设计目的是滤除高频脉冲宽度调制(PWM)信号,并留下与脉冲宽度相关的低频信息。<br>理想情况下,脉冲宽度调制(PWM)频率不在人的听觉范围内,但由于我们必须降低时钟频率,因此人的耳朵可以非常清楚地听到脉冲宽度调制(PWM)频率。<br>图:显示了来自300Hz测试信号的脉冲宽度调制波形和经过低通滤波器后产生的波形。<br>脉冲宽度调制(PWM)脉冲与该波形比与输入波形更一致,因为延迟更少。<br>在低通滤波器中仍然存在一些与相位延迟相关的延迟。<br>输出波形也很不稳定。<br>这种行为是由于这样一个事实,即PWM频率是如此之低,以至于它的一些仍然在低通滤波器的输出端。<br>如果你放大,你可以看到8000Hz脉冲宽度调制的微弱残余。<br>上图是上述函数发生器的输入波形,以及通过低通滤波器的PWM输出波形。
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