यह लेख बताता है पल्स चौड़ाई मॉडुलन की पीढ़ी VHDL का उपयोग करके FPGA पर चर कर्तव्य चक्र के साथ संकेत। पीडब्लूएम में एक निश्चित आवृत्ति और एक चर वोल्टेज है। यह लेख घड़ी संकेत के तिरछेपन को कम करके घड़ी की आवृत्ति को कम करने के लिए डिजिटल क्लॉक मैनेजर पर भी चर्चा करता है। एक निश्चित आवृत्ति का उपयोग इनपुट डेटा का उत्पादन करने के लिए किया जाता है जो एक तुलनित्र का उपयोग करके PWM संकेतों का उत्पादन करता है। इलेक्ट्रॉनिक कंपनियां अपने मानकों और प्रोटोकॉल के साथ अपने उत्पादों के लिए समर्पित हार्डवेयर डिज़ाइन करती हैं जो अंत उपयोगकर्ताओं को हार्डवेयर को उनकी आवश्यकताओं के अनुसार फिर से कॉन्फ़िगर करने के लिए चुनौतीपूर्ण बनाता है। हार्डवेयर की इस आवश्यकता के कारण ग्राहक-विन्यास का एक नया खंड विकसित हुआ फील्ड प्रोग्रामेबल इंटीग्रेटेड सर्किट को FPGAs कहा जाता है ।
पल्स चौड़ाई मॉडुलन (PWM)
पल्स चौड़ाई मॉडुलन व्यापक रूप से संचार के अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है और नियंत्रण प्रणाली । पल्स चौड़ाई मॉडुलन नियंत्रण प्रणालियों में विभिन्न तरीकों का उपयोग करके उत्पन्न किया जा सकता है। यहां, इस लेख में, PWM को हार्डवेयर विवरण भाषा (VHDL) का उपयोग करके और FPGA पर लागू किया गया है। FPGA पर PWM के कार्यान्वयन से डेटा तेजी से संसाधित हो सकता है और नियंत्रक वास्तुकला को अंतरिक्ष या गति के लिए अनुकूलित किया जा सकता है।
PWM एक नियंत्रित अवधि के लिए तर्क ’0’ और तर्क for 1 ’प्रदान करने की एक तकनीक है। यह एक संकेत स्रोत है जिसमें लोड को भेजे जाने वाली शक्ति की मात्रा को नियंत्रित करने के लिए इसके कर्तव्य चक्र का मॉड्यूलेशन शामिल है। PWM में, वर्ग तरंग की समयावधि स्थिर रखी जाती है और जिस समय सिग्नल उच्च रहता है, वह विविध होता है।
PWM अपने आउटपुट पर दालों को इस तरह से उत्पन्न करता है कि उच्च और LOWs का औसत मूल्य PWM इनपुट के समानुपाती होता है। सिग्नल का कर्तव्य चक्र विविध हो सकता है। पीडब्लूएम सिग्नल एक निरंतर अवधि वर्ग तरंग है जिसमें अलग-अलग कर्तव्य चक्र होते हैं। यही है, पीडब्लूएम सिग्नल की आवृत्ति स्थिर है, लेकिन सिग्नल की समय अवधि उच्च बनी हुई है और दिखाया गया है।
PWM सिग्नल
वीएचडीएल
वीएचडीएल एक भाषा है, जिसका प्रयोग वर्णन करने के लिए किया जाता है डिजिटल सर्किट डिजाइन । VHDL का उपयोग उद्योगों और शिक्षाविदों द्वारा डिजिटल सर्किट के अनुकरण के उद्देश्य से किया जाता है। इसके डिज़ाइन को नकली रूप में अनुवादित और अनुवादित किया जा सकता है जो हार्डवेयर में कार्यान्वयन के लिए उपयुक्त है।
PWM आर्किटेक्चर
उच्च गति वाले एन-बिट फ्री रनिंग काउंटर का उपयोग करके पीडब्लूएम उत्पन्न करने के लिए इनपुट डेटा का उत्पादन करने के लिए, जिसका आउटपुट रजिस्टर आउटपुट के साथ तुलना किया जाता है और तुलनित्र की मदद से वांछित इनपुट ड्यूटी चक्र को संग्रहीत करता है। तुलनित्र इन दोनों मानों के बराबर होने पर आउटपुट 1 पर सेट हो जाता है। इस तुलनित्र आउटपुट का उपयोग RS कुंडी को सेट करने के लिए किया जाता है। काउंटर से ओवरफ्लो सिग्नल का उपयोग RS कुंडी को रीसेट करने के लिए किया जाता है। आरएस कुंडी का उत्पादन वांछित PWM आउटपुट देता है। इस अतिप्रवाह संकेत का उपयोग रजिस्टर में नए एन-बिट ड्यूटी चक्र को लोड करने के लिए भी किया जाता है। पीडब्लूएम में एक निश्चित आवृत्ति और एक चर वोल्टेज है। यह वोल्टेज मान 0 वी से 5 वी तक बदलता है।
चर कर्तव्य चक्र के साथ PWM संकेत
मूल पीडब्लूएम सिग्नल उत्पन्न करता है, जो पीडब्लूएम का आउटपुट देता है, एक तुलनित्र की आवश्यकता होती है जो दो मूल्यों के बीच तुलना करता है। पहला मान एन बिट काउंटर द्वारा उत्पन्न वर्ग सिग्नल का प्रतिनिधित्व करता है और दूसरा मूल्य वर्ग सिग्नल का प्रतिनिधित्व करता है जिसमें कर्तव्य चक्र के बारे में जानकारी होती है। जब भी कोई अतिप्रवाह होता है काउंटर लोड सिग्नल उत्पन्न करता है। एक बार जब लोड सिग्नल सक्रिय हो जाता है, तो रजिस्टर नए कर्तव्य चक्र मूल्य को लोड करता है। लोड सिग्नल का उपयोग कुंडी को भी रीसेट करने के लिए किया जाता है। कुंडी उत्पादन एक PWM संकेत है। यह कर्तव्य चक्र मूल्य में परिवर्तन के साथ भिन्न हो रहा है।
FPGA क्या है?
FPGA फील्ड प्रोग्रामेबल गेट एरे है। यह एक प्रकार का उपकरण है जो इलेक्ट्रॉनिक सर्किट में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। FPGAs हैं अर्धचालक उपकरण जिसमें प्रोग्रामेबल लॉजिक ब्लॉक और इंटरकनेक्शन सर्किट होते हैं। इसे प्रोग्राम किया जा सकता है या निर्माण के बाद आवश्यक कार्यक्षमता के लिए फिर से डिज़ाइन किया जा सकता है।
एफपीजीए
FPGA की मूल बातें
जब एक सर्किट बोर्ड का निर्माण किया जाता है और यदि उसमें इसका एक भाग के रूप में FPGA होता है। यह निर्माण प्रक्रिया के दौरान क्रमादेशित है और बाद में अद्यतन बनाने या आवश्यक परिवर्तन करने के लिए बाद में इसे फिर से शुरू किया जा सकता है। FPGA की यह विशेषता ASIC से इसे विशिष्ट बनाती है। विशिष्ट डिजाइन कार्य के लिए एप्लीकेशन स्पेसिफिक इंटीग्रेटेड सर्किट (ASIC) कस्टम निर्मित हैं। अतीत में FPGAs का उपयोग कम गति, जटिलता और मात्रा डिजाइन विकसित करने के लिए किया जाता है, लेकिन आज FPGA आसानी से 500MHz तक के प्रदर्शन अवरोध को धक्का देगा।
माइक्रोकंट्रोलर्स में, चिप को एक ग्राहक के लिए डिज़ाइन किया गया है और उन्हें सॉफ्टवेयर लिखना होगा और इसे माइक्रोकंट्रोलर पर लोड करने के लिए हेक्स फाइल पर संकलित करना होगा। इस सॉफ्टवेयर को आसानी से बदला जा सकता है क्योंकि इसे फ्लैश मेमोरी में स्टोर किया जाता है। FPGAs में, सॉफ़्टवेयर को चलाने के लिए कोई प्रोसेसर नहीं है और हम सर्किट डिजाइन करने वाले हैं। हम एक FPGA को AND गेट या मल्टी-कोर प्रोसेसर के रूप में सरल रूप में कॉन्फ़िगर कर सकते हैं। एक डिज़ाइन बनाने के लिए हम हार्डवेयर विवरण भाषा (HDL) लिखते हैं, जो दो प्रकार का होता है - वेरिलॉग और वीएचडीएल। फिर एचडीएल को एफपीजीए को कॉन्फ़िगर करने के लिए बिटगेन का उपयोग करके एक बिट फ़ाइल में संश्लेषित किया जाता है। FPGA रैम में कॉन्फ़िगरेशन को स्टोर करता है, अर्थात पावर कनेक्टिविटी नहीं होने पर कॉन्फ़िगरेशन खो जाता है। इसलिए, हर बार बिजली की आपूर्ति होने पर उन्हें कॉन्फ़िगर किया जाना चाहिए।
FPGA की वास्तुकला
FPGAs पूर्वनिर्मित सिलिकॉन चिप्स हैं जो डिजिटल डिजाइनों को लागू करने के लिए विद्युत रूप से प्रोग्राम किए जा सकते हैं। SRAM नामक पहली स्थैतिक मेमोरी को SRAM कहा जाता है जिसका उपयोग कॉन्फ़िगरेशन बिट्स की एक धारा का उपयोग करके तर्क और अंतर्संबंध दोनों को कॉन्फ़िगर करने के लिए किया जाता है। आज के आधुनिक EPGA में लगभग 3,30,000 तर्क ब्लॉक और लगभग 1,100 इनपुट और आउटपुट हैं।
FPGA आर्किटेक्चर
FPGA की वास्तुकला में तीन प्रमुख घटक शामिल हैं
- प्रोग्रामेबल लॉजिक ब्लॉक, जो लॉजिक फंक्शंस को लागू करते हैं
- प्रोग्रामेबल रूटिंग (इंटरकनेक्ट), जो कार्यों को कार्यान्वित करता है
- I / O ब्लॉक, जिनका उपयोग ऑफ-चिप कनेक्शन बनाने के लिए किया जाता है
PWM संकेतों के अनुप्रयोग
PWM संकेतों को व्यापक रूप से नियंत्रण अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है। डीसी मोटर्स को नियंत्रित करने की तरह, नियंत्रण वाल्व, पंप, हाइड्रोलिक्स आदि, यहां पीडब्लूएम संकेतों के कुछ अनुप्रयोग हैं।
- हीटिंग सिस्टम 10 से 100 हर्ट्ज या अधिक समय के साथ।
- डीसी इलेक्ट्रिक मोटर्स 5 से 10KHz
- बिजली की आपूर्ति या ऑडियो एम्पलीफायरों 20 से 200 KHz।
यह लेख सभी के बारे में है PWM संकेतों की पीढ़ी FPGA का उपयोग कर चर कर्तव्य चक्र के साथ। इसके अलावा, इस लेख के बारे में इलेक्ट्रॉनिक परियोजनाओं या संदेह पर किसी भी मदद के लिए, आप नीचे दिए गए टिप्पणी अनुभाग पर टिप्पणी करके हमसे संपर्क कर सकते हैं।
