Untitled - vdf Hochschulverlag AG an der ETH Zürich

338 19 Implementierung von Modulatoren
- Beim Phasenstromregler ist uEin proportional zum Sollwert des Phasenstromes. Zusätzlich
ist ein zweites Eingangssignal uIst vorhanden, das dem Stromistwert entspricht.
Beide Signale werden direkt auf den Komparator geführt. Dieser weist im Gegensatz zu
den beiden anderen Modulatoren eine Hysterese auf. Sie bestimmt die maximale Differenz
zwischen Soll- und Istwert und damit die Grösse des Toleranzbandes für den Phasenstrom.
Die dargestellten Modulatoren zeigen die bekannten Probleme analoger Schaltungen:
eine beschränkte Genauigkeit wegen der Toleranzen der verwendeten Komponenten,
Rauschen, Offset und Temperaturdrift, eine geringe Störfestigkeit sowie wenig Flexibilität
bezüglich Parametervariationen (Trägerfrequenz, Toleranzband usw.). Trotz ihrer Einfachheit
kommen sie deswegen heute nur noch beschränkt zum Einsatz:
- in ‘Low-Cost’-Anwendungen, wo die Digitalisierung der Signale zu aufwendig ist
- in Anwendungen mit sehr hoher Schaltfrequenz, wo die Abtastrate für die Digitalisierung
zu gross würde
- in älteren Generationen von Geräten, die zu einer Zeit entwickelt wurden, als die digitalen
Steuerungen und Regelungen noch nicht im heutigen Masse eingesetzt wurden.
In zunehmendem Masse werden jedoch heute digitale Schaltungen für die Modulation
eingesetzt. Sie sind robuster und bieten mehr Flexibilität. Weil auch die Regelung digital
implementiert ist, stehen die Eingangsgrössen des Modulators meistens bereits in digitaler
Form zur Verfügung
19.1.2 Digitale Schaltungen
Bild 19.2 zeigt eine mögliche digitale Realisierung eines Trägerverfahrens (Kapitel 7).
Die Kurvenform des Sollwertes ist in Form von Stützwerten in einem PROM abgespeichert.
Durch Anlegen eines Zählers an den Adresseingang werden diese Stützwerte zyklisch
ausgelesen. Die Grundfrequenz f 1 wird über die Clockfrequenz des Adresszählers
(am Clockeingang C) eingestellt. Sie beträgt k 1f 1, wobei k 1 die Anzahl Stützwerte pro Periode
bezeichnet. Die Multiplikation der Stützwerte mit dem Modulationsgrad M in einem
Hardware-Multiplizierer ergibt schliesslich den digitalisierten Sollwert. Das Trägersignal
wird durch einen Auf/Ab-Zähler (bzw. Auf- oder Ab-Zähler für sägezahnförmige Träger)
erzeugt. Die Clockfrequenz dieses Zählers beträgt 2k Tf T, wobei k T der Stufenzahl des Trägerdreiecks
und f T der Trägerfrequenz entsprechen. Sie ist deutlich grösser als die Clockfrequenz
des Adresszählers. Die Wortbreite der digitalisierten Signale x Soll und x T ist
k 1 f 1
Clock
Flipflop
(Synchr.)
D Q
C
C
2k Tf T
Adresszähler
C
PROM
M
Auf/Ab-
Zähler
Bild 19.2. Digitale Implementierung eines Trägerverfahrens,
links: Blockdiagramm, rechts: Prinzip der Modulation durch Zeitfunktionen dargestellt
x Soll
x T
digitaler
Komparator
s + =s -
x Soll
xT s +=s- t
t