Что такое шим модуляция звука
Перейти к содержимому

Что такое шим модуляция звука

  • автор:

Широтно-импульсная модуляция, ШИМ, PWM, управление, регулирование, регулятор, модулятор

Одним из подходов, позволяющих уменьшить потери на нагрев силовых элементов схем, является применение переключательных режимов работы. При таких режимах силовой элемент либо открыт, тогда на нем практически нулевое падение напряжения, либо закрыт, тогда через него идет нулевой ток. Рассеиваемая мощность равна произведению силы тока на напряжение. Подробнее об этом по ссылке. В таком режиме удается добиться коэффициента полезного действия более 80%.

Чтобы получить на выходе сигнал нужной формы, силовой ключ открывается на определенное время, пропорциональное нужному выходному напряжению. Это и есть широтно-импульсная модуляция (ШИМ, PWM). Далее такой сигнал, состоящий из импульсов разной ширины, поступает в фильтр, состоящий из дросселя и конденсатора. На выходе фильтра получается практически идеальный сигнал нужной формы.

Применение широтно-импульсной модуляции (ШИМ)

Вашему вниманию подборки материалов:

Конструирование источников питания и преобразователей напряжения Разработка источников питания и преобразователей напряжения. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Практика проектирования электронных схем Искусство разработки устройств. Элементная база. Типовые схемы. Примеры готовых устройств. Подробные описания. Онлайн расчет. Возможность задать вопрос авторам

Широтно-импульсная модуляция применяется обычно в импульсных источниках питания, стабилизаторах и преобразователях напряжения. Однако это не единственное применение. Мощные усилители звуковой частоты, особенно носимые, нередко строятся тоже на основе ШИМ, так как такой подход снижает потребление энергии, уменьшает нагрев и габариты устройства. Недостатком является не очень хорошее качество выходного сигнала. Но если качество не критично, то выбор в сторону ШИМ очевиден. Мы планируем разместить схему усилителя звуковой частоты на 500 Ватт. Подпишитесь на новости, чтобы быть в курсе.

Формировать ШИМ сигнал довольно сложно. Однако промышленность сейчас выпускает отличные специализированные микросхемы — ШИМ контроллеры. Они недороги и полностью решают проблему формирования широтно-импульсного сигнала. Разберемся в устройстве таких контроллеров и их применении.

К сожалению в статьях периодически встречаются ошибки, они исправляются, статьи дополняются, развиваются, готовятся новые. Подпишитесь, на новости, чтобы быть в курсе.

Какая минимальная длинна импульса возможна в шим контроллерах (минимальный коэффициент заполнения)? На практике получается что, к примеру, sg3525 запускается с минимальной шириной примерно 1 микросекунда. Есть ли методика расчета этого параметра? Очень актуально при разработке импульсных блоков питания с регулировкой напряжения от нуля вольт. Читать ответ.

Как не перепутать плюс и минус? Защита от переполюсовки. Схема.
Схема защиты от неправильной полярности подключения (переполюсовки) зарядных уст.

Резонансный инвертор, преобразователь напряжения повышающий. Принцип р.
Сборка и наладка повышающего преобразователя напряжения. Описание принципа работ.

Простой импульсный прямоходовый преобразователь напряжения. 5 — 12 вол.
Схема простого преобразователя напряжения для питания операционного усилителя.

Колебательный контур. Схема. Расчет. Применение. Резонанс. Резонансная.
Расчет и применение колебательных контуров. Явление резонанса. Последовательные .

Бесперебойник своими руками. ИБП, UPS сделать самому. Синус, синусоида.
Как сделать бесперебойник самому? Чисто синусоидальное напряжение на выходе, при.

Изготовление дросселя, катушки индуктивности своими руками, самому, са.
Расчет и изготовление катушки индуктивности, дросселя. Типовые электронные схемы.

Что такое шим модуляция звука

  • ОСНОВОПОЛАГАЮЩАЯ СХЕМОТЕХНИКА
  • КОНЦЕПЦИЯ HIGH-END ЗВУКА
  • HI-END УСИЛИТЕЛЬ УСТРОЙСТВО | ЦЕНА
  • АКУСТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
  • КАРТА САЙТА
  • О КОМПАНИИ & КОНТАКТЫ

Режим работы Класс С — это работа транзистора и усилителя при маленькой амплитуде напряжения запирания ниже, чем напряжение смещения. В этом случае амплитуда звукового сигнала меньше, чем напряжение смещения. В таком состоянии транзистор проводит только верхнюю часть положительной полуволны, что сильно искажает сигнал. Поэтому в аудио усилителях, этот класс не применяется. Такой режим работы транзисторов имеет высокий КПД (около 85%).

Режим работы Класс D — это усилители сигнала с широтно — импульсной модуляцией (ШИМ) и с частотно — импульсной (ЧИМ), в которых звуковой аналоговый сигнал преобразуется в цифровую форму, а в выходном каскаде происходит обратное преобразование.

В первом случае ширина синтезированных импульсных сигналов пропорциональна амплитуде входного (аналог) сигнала, во втором — изменяемой величиной является частота импульсов. В любом варианте при изготовлении усилителя мощности класса «D» получаем высокий коэффициент нелинейных искажений, обусловленный дополнительными процессами конвертации усиливаемого сигнала.

Для того, чтобы усилитель мощности перевести в класс «D» необходимо создать ключевой режим работы выходных транзисторов — замыкать и размыкать их. Для этого, на базу (затвор) транзистора подается ШИМ-сигнал обработанный периодической последовательностью прямоугольных импульсов (прямоугольный сигнал). Этот прямоугольный сигнал проходя через транзистор, отпирает и запирает его. В результате импульсного процесса (на короткое время) создаётся рабочая точка выходных транзисторов. Поэтому ток через транзисторы не потечёт если нет сигнала, это вызывает искажения звука свойственные классу «В».

Мостовой усилитель на микросхеме класс D

Известно, что многозадачные электронные процессы и скорость переключения транзисторов не проходят мгновенно, это изменяет форму сигнала и увеличивает длину пути его прохождения. К тому же, интермодуляционные искажения звука в усилителях ШИМ имеют прямую зависимость, от частоты модуляции к частоте усиливаемого сигнала, что ограничивает их использование в звуковом диапазоне.

Класс «D» имеет одно неоспоримое преимущество высокий КПД — 90%.
Усилитель для сабвуфера — вот реальное применение класса «D» в аудио.
ШИМ-сигнал применяется для записи формата аудиодисков – SACD. Но на практике всплывают существенные недоработки этого нового формата.

Широтно-импульсная модуляция — это такой способ управления прибором, когда путем регулировки длительности импульса, по отношению к его периоду, достигают нужного среднего значения, которое меньше амплитудного.

Например: есть источник питания напряжением 100 вольт, и нагревательный элемент рабочим сопротивлением 10 Ом. Если подключить прибор напрямую к источнику, то получится выделение тепла мощностью 1000 Ватт, и так будет происходить постоянно, пока прибор не будет отключен от источника. Но что, если нужно получить только 500 Ватт, или, скажем, 200 Ватт, имея все тот же источник и все ту же нагрузку. Здесь на помощь как раз и может придти широтно-импульсная модуляция, или сокращенно ШИМ. Можно между источником и приемником поставить некий управляемый выключатель, который будет то подключать нагрузку к источнику, то отключать ее, причем происходить это будет так, чтобы длительность включения была равна длительности выключения, и так нужно повторять много раз, тогда нагрузка будет запитана только в течение половины всего рабочего времени, и мы получим, как в нашем примере, не 1000 Ватт тепла, а 500 Ватт, как и было нужно. Если теперь длительность включения сделать в пять раз меньше периода импульса, (сумма длительности включения и длительности выключения в каждом цикле — это период импульса) то и средняя мощность нагрузки будет в пять раз меньше, то есть 200 Ватт. Это весьма грубый пример, дающий общее представление о принципе.

Аналогичным образом происходит управление элементами электронных схем, где посредством специальных микросхем — ШИМ-контроллеров, задается необходимый режим широтно-импульсной модуляции для управления силовыми ключами, примером такого настраиваемого ШИМ-контроллера может послужить широко распространенная на рынке радиодеталей микросхема TL494.

  • Микросхема TL494, она же KA7500B и КР1114ЕУ4
  • Принцип работы МДП-структур
  • Полевые MOSFET транзисторы | влияние на звук
  • Биполярные NPN транзисторы для усилителя
  • Каскодные транзисторные усилители и их схемы
  • Режимы работы усилителя на транзисторах класс: A, B, A/B, C, D
  • Режим работы транзистора и усилителя класс A
  • Режим работы транзистора и усилителя класс В, A/B
  • Начинаем работать со звуковой микросхемой аР89хх

Баннер - Усилитель мощности Grimmi

Лучшее сочетание вакуумных и полупроводниковых характеристик — однотактный гибридный усилитель звука.

символ - вакуумная радиолампа

Мы не создаём иллюзий,
Мы делаем звук живым!

Что такое широтно-импульсная модуляция? Использование ШИМ в электронной музыке

Создание электронной музыки

Широтно-импульсная модуляция – это определённый способ кодировки сигнала, при котором изменяется ширина длительностей рабочего сигнала.

Довольно сложное понятие для простого пользователя.

Давайте рассмотрим его более подробно. Я не буду вдаваться в нюансы электроники, а попробую с помощью простых наглядных примеров выделить основное.

Сразу хочу отметить, что статья предназначена именно для музыкантов. В ней я покажу, где применяется широтно-импульсная модуляция и как её использовать.

В прошлых своих статьях « Модуляция звука и её применение » и « FM/RM синтез – интересное применение модуляции » я уже говорил о таких распространённых видах модуляции как амплитудная, частотная и кольцевая.

Чем же отличается широтно-импульсная модуляция и в чём её суть?

ШИМ или PWM (Pulse-Width Modulation) изменяет ширину импульса сигнала при неизменном его периоде.

На рисунке ниже представлен сигнал стандартной прямоугольной формы, где период T = t1 + t2 и t1 = t2.

широтно-импульсная модуляция

При использовании широтно-импульсной модуляции, происходит следующее. Период T остаётся прежним, а импульс t1 уменьшается, t1 < t2 либо увеличивается t1 >t2. Смотрим на рисунки.

широтно-импульсная модуляцияширотно-импульсная модуляция

Теперь давайте посмотрим как же используется ШИМ на практике.

Для примера я буду пользоваться программой FL Studio и VST синтезатором Rob Papen Predator.

Откроем программу и на один из каналов пошагового секвенсора загрузим VST плагин Predator. Для этого выберем CHANNELS – Add one – Predator.

широтно-импульсная модуляция

После этого выберем пресет по умолчанию и в области настройки первого осциллятора выберем форму волны SQUARE (прямоугольная).

широтно-импульсная модуляция

Под регулятором waveform есть две ручки, отвечающие за использование ШИМ:

– PWM – степень модуляции. Насколько сильно будет уменьшаться и увеличиваться параметр t1.

– Speed – скорость изменения импульса. Насколько быстро импульс t1 будет менять своё значение от минимального к максимальному.

широтно-импульсная модуляция

ШИМ не используется

широтно-импульсная модуляция

Минимальное значение t1

широтно-импульсная модуляция

Максимальное значение t1

Экспериментируя с этими параметрами можно добиться очень интересного звучания. Я настроил параметры ШИМ следующим образом.

В дополнении ко всему я использовал сайд-чен для придания звуку большей мощи и ритмичности. Вот что вышло.

Прослушать только бас

Прослушать бас с бочкой

Как по мне очень неплохо и довольно быстро.

Итак, в этой статье я вкратце рассказал о широтно-импульсной модуляции и как её можно использовать в электронной музыке.

Экспериментируйте друзья и удачи вам в творчестве!

Не забудьте поделиться информацией с друзьями, нажав на социальные кнопки ниже!

Что такое ШИМ? Как широтно-импульсная модуляция используется в автоматизации?

Широтно-импульсная модуляция, или PWM (pulse-width modulation) — это тип цифрового сигнала, который модулируется для управления мощностью, скоростью и/или положением устройств в автоматизированной системе. PWM работает путем создания серии импульсов включения и выключения, которые подаются на устройство, при этом время включения или рабочий цикл импульса определяет количество подаваемой мощности.

Широтно-импульсная модуляцияДля чего используется?

Широтно-импульсная модуляция может быть использована для множества различных применений, включая управление двигателями, регулировку яркости освещения и даже управление источниками питания. Сигнал, промодулированный по ширине импульса, также может применяться для регулирования скорости двигателей или других устройств без изменения уровня напряжения. Таким образом, ШИМ становится идеальным вариантом для управления широким спектром устройств в системах автоматизации.

Принцип работы

Принцип работы ШИМ-сигнала заключается в посылке регулярных импульсов через определенные интервалы времени с изменяющимся рабочим циклом (процентное соотношение времени «включения»). В зависимости от рабочего цикла на управляемое устройство подается больше или меньше энергии, что влияет на его скорость или положение в автоматизированной системе. Путем увеличения или уменьшения определенных параметров, таких как частота, амплитуда и длительность импульсов, эти параметры могут быть настроены в соответствии с любыми требованиями приложения и обеспечивают точный контроль над выходом устройства без изменения уровня напряжения. Широтно-импульсная модуляция является важным и широко используемым методом управления выходной мощностью в различных приложениях. Она может быть реализована с помощью цифровых или аналоговых систем управления. В цифровом варианте сигналы генерируются с помощью программных алгоритмов, которые определяют ширину импульсов; в то время как в аналоговом PWM сигналы генерируются аппаратными компонентами, такими как транзисторы и конденсаторы, которые создают желаемую ширину импульсов без необходимости программирования. Оба метода имеют свои преимущества и недостатки, но при правильной реализации оба обеспечивают надежную работу с низким уровнем искажений.

Как работает ШИМ-контроллер в источнике питания?

ШИМ-контроллер работает путем переключения между различными уровнями электрического тока в зависимости от того, какой тип выхода требуется от системы, которую он питает — постоянный ток (DC) или переменный ток (AC). Контроллер регулирует это переключение с помощью широтно-импульсной модуляции, которая посылает регулярные импульсы через определенные промежутки времени с различными рабочими циклами (процентное время «включения»). Таким образом, различные уровни энергии могут подаваться к любому устройству, нуждающемуся в ней, сохраняя при этом стабильность системы в целом — т. е. без электрических скачков, которые могут повредить компоненты в дальнейшем.

Применение широтно-импульсной модуляции

Широтно-импульсная модуляция имеет множество вариаций по практическому использованию в различных отраслях промышленности, таких как авиация, автомобилестроение, робототехника и т. д. Некоторые возможности применения ШИМ-сигнала: управление скоростью и положением двигателя, регулирование яркости света, регулирование напряжения переменного и постоянного тока, обеспечение регулируемых профилей ускорения и замедления для двигателей, снижение электромагнитных помех, обеспечение точной передачи сигналов на большие расстояния и т. д.. Данный вид модуляции является бесценным инструментом, когда речь идет о системах автоматизации, требующих точного контроля над своими выходами без ущерба для стабильности в целом.

Применение широтно-импульсной модуляции в автоматизации

Применение широтно-импульсной модуляции в автоматизации

В системах автоматизации широтно-импульсная модуляция имеет множество преимуществ благодаря своей способности точно регулировать выходные параметры, не оказывая слишком сильного влияния на уровень напряжения. Управляющие ШИМ-сигналы широко используется во многих типах машин, включая роботизированные манипуляторы и роботизированные транспортные средства, а также бытовую технику, такую как стиральные машины, духовые шкафы и т. д.. Широтно-импульсная модуляция часто используется для получения синусоидальной формы волны. Она также может быть использована для регулирования работы инвертора. Помимо автоматической регулировки скорости и положения двигателя с помощью цифровых сигналов, они также обеспечивают регулируемые профили ускорения и замедления, что делает их идеальными при работе с хрупкими компонентами, где необходимо избегать резких изменений. Среди других преимуществ — снижение электромагнитных помех, повышение эффективности, усиление мер безопасности благодаря надежным методам обнаружения неисправностей, большая точность при передаче сигналов на большие расстояния и многое другое. В заключение следует отметить, что широтно-импульсная модуляция — это метод контроля и регулирования количества энергии, подаваемой на устройство, путем изменения ширины электрического импульса. Данный метод применяется в автоматизации и робототехнике, от управления двигателями до обеспечения точного контроля над системами освещения. PWM способен обеспечить точное регулирование при минимальных потерях энергии по сравнению с традиционными методами. В каталоге UnitMC вы найдете актуальные устройства и системы АСУ ТП. Подробную информацию и консультацию можно получить у наших сотрудников. Другие статьи Четыре устройства, использующие ШИМ для автоматизации

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *