ENGENHARIA ELÉTRICA Implementação de Gerador de Formas de Ondas Arbitrárias TCC – Engenharia...
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Implementação de Gerador de Formas de Implementação de Gerador de Formas de Ondas ArbitráriasOndas Arbitrárias
TCC – Engenharia ElétricaTCC – Engenharia ElétricaRafael da Silva Barboza
Orientador: MSc. Eng. Paulo César Cardoso Godoy
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ObjetivoObjetivo
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Desenvolver uma ferramenta de geração de sinais arbitrários, controlados por software, operando com frequências de até 1MHz, empregando o método de síntese digital direta.
Nesse método, o sinal gerado na saída do circuito é influenciado diretamente pela precisão do cristal oscilador utilizado.
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Diagrama em Blocos:Diagrama em Blocos:
Estrutura básica do Gerador Arbitrário
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RS-232 Kit comProcessador
ARM
Placa de conversão e
condicionamentodo sinal
Sinal de Saída
Microcomputador
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Interface Software do Interface Software do Supervisório:Supervisório:
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Frequência
Forma de Onda
Controle da Serial
Digitação do Pontos
Limpa Dados Sinais Desenhados
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Tela Sinal Senoidal
Tela Sinal Triangular
Interface do Software Interface do Software Supervisório:Supervisório:
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Diagrama em blocos do Hardware:Diagrama em blocos do Hardware:
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Placa Desenvolvida
Microcontrolador ARM
Circuito de
Clock
Circuito de Reset
DAC 16 Bits
Circuito de Condicionamento
Circuito De
Endereçamento
Memórias SRAM
Fonte de Alimentação Saída Sinal
Analógico
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Hardware:Hardware:
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DAC
Memórias
Ckt Analógico
Ajuste Amplitude
Ckt Contador Ckt Reset
Osciladores Base
Kit Comercial
Seriais
GPIO
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Diagrama em blocos do Firmware:Diagrama em blocos do Firmware:
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ResultadosResultados
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•O resultados foram coletados através da comparação entre o sinal ideal gerado pelo ARM e o sinal real obtido na saída do circuito, com o emprego do osciloscópio. Com isso, foi possível estimar através da normalização dos pontos o erro médio eficaz para o somatório das amostras coletadas.
•O cálculo de erro médio eficaz foi realizado através da seguinte equação:
21
0
..1
.
N
nnnRMS realPidealP
NTotalE
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Erro Médio Quadrático:Erro Médio Quadrático:
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Para a coleta dos resultados
foram avaliados os seguintes valores de frequência:
125Hz, 125kHz, 250kHz,
380kHz e 500 kHz
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Resultados Onda Senoidal:Resultados Onda Senoidal:
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Resultados Onda Triangular:Resultados Onda Triangular:
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Resultados Onda Quadrada:Resultados Onda Quadrada:
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Sinais Arbitrários:Sinais Arbitrários:
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Para a geração dos sinais arbitrários é realizada a interpolação linear (aproximação linear de uma função) usando as coordenadas enviadas pelo software supervisório depois da aquisição. Assim, para o cálculo da interpolação são necessárias as coordenadas de ponto inicial e final da reta para que as mesmas formem a reta que terá os pontos intermediários calculados.
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Resultados Sinais Arbitrários:Resultados Sinais Arbitrários:
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Para a coleta dos resultados foram
avaliados os seguintes valores
de frequência:125Hz, 75kHz,
100kHz, 150kHz e 210 kHz
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Resultado Onda Arbitrária:Resultado Onda Arbitrária:
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Resultado Onda Arbitrária:Resultado Onda Arbitrária:
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Conclusões:Conclusões:Considerando o erro médio quadrático, pode-se concluir que o projeto se comportou satisfatoriamente para:- ondas senoidais até frequências de 350kHz;- ondas triangulares até frequências de 300kHz;- ondas quadradas até freqüências de 200kHz;- ondas arbitrárias até frequências de 100kHz.
Estas limitações ocorreram devido à resposta em frequência circuito analógico, que apresentou um comportamento de filtro passa-baixas. Para sinais senoidais, a influência do circuito afeta predominantemente a amplitude mantendo o erro relativamente baixo. Para sinais triangulares, devido ao maior conteúdo harmônico, pode-se notar um aumento do erro. Já para as ondas quadradas e arbitrárias, devido há uma quantidade grande de conteúdo harmônico, as respostas ficaram mais limitadas, pois a atuação do circuito analógico acarretou maiores perdas no conteúdo de altas frequências. Os sinais atenderam os objetivos quanto a amplitude.
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Referências:Referências:
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Video do Projeto:Video do Projeto:
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Obrigado.Obrigado.
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