この記事では、パルス幅変調の生成 VHDLを使用したFPGAの可変デューティサイクルの信号。 PWMには固定周波数と可変電圧があります。この記事では、クロック信号のスキューを減らすことによってクロック周波数を下げるためのデジタルクロックマネージャーについても説明します。固定周波数は、コンパレータを使用してPWM信号を生成する入力データを生成するために使用されます。電子企業は、自社の製品専用のハードウェアを標準とプロトコルで設計しているため、エンドユーザーがニーズに応じてハードウェアを再構成することは困難です。ハードウェアに対するこの要件は、顧客が構成可能な新しいセグメントの成長につながりました FPGAと呼ばれるフィールドプログラマブル集積回路。

パルス幅変調（PWM）

パルス幅変調は、通信および通信のアプリケーションで広く使用されています制御システム。パルス幅変調は、制御システムでさまざまなアプローチを使用して生成できます。ここで、この記事では、PWMはハードウェア記述言語（VHDL）を使用して生成され、FPGAに実装されます。 FPGAにPWMを実装すると、データをより高速に処理でき、コントローラーアーキテクチャをスペースまたは速度に合わせて最適化できます。

“コンピュータのオペレーティングシステムの種類 ”

PWMは、制御された期間に論理「0」と論理「1」を提供する手法です。これは、負荷に送られる電力量を制御するためにデューティサイクルの変調を伴う信号源です。 PWMでは、方形波の期間は一定に保たれ、信号がHIGHのままである時間が変化します。

PWMは、HIGHとLOWの平均値がPWM入力に比例するように出力にパルスを生成します。信号のデューティサイクルは変えることができます。 PWM信号は、デューティサイクルが変化する一定周期の方形波です。つまり、PWM信号の周波数は一定ですが、信号の期間は高いままで、図のように変化します。

PWM信号

VHDL

VHDLは、の動作を記述するために使用される言語です。デジタル回路設計。 VHDLは、デジタル回路のシミュレーションを目的として、業界や学者によって使用されています。その設計は、ハードウェアでの実装に適した形式でシミュレーションおよび変換できます。

PWMアーキテクチャ

高速Nビットフリーランニングカウンタを使用してPWMを生成するための入力データを生成します。このカウンタの出力はレジスタ出力と比較され、コンパレータを使用して目的の入力デューティサイクルを格納します。コンパレータこれらの値が両方とも等しい場合、出力は1に設定されます。このコンパレータ出力は、RSラッチを設定するために使用されます。カウンタからのオーバーフロー信号は、RSラッチをリセットするために使用されます。ザ・ RSラッチの出力目的のPWM出力を提供します。このオーバーフロー信号は、レジスタに新しいNビットのデューティサイクルをロードするためにも使用されます。 PWMには固定周波数と可変電圧があります。この電圧値は0Vから5Vに変化します。

可変デューティサイクルのPWM信号

基本的なPWMは信号を生成し、PWMの出力を提供しますが、2つの値を比較するコンパレータが必要です。最初の値はNビットカウンタによって生成された方形波信号を表し、2番目の値はデューティサイクルに関する情報を含む方形波信号を表します。オーバーフローが発生するたびに、カウンタは負荷信号を生成します。ロード信号がアクティブになると、レジスタは新しいデューティサイクル値をロードします。負荷信号は、ラッチをリセットするためにも使用されます。ラッチ出力はPWM信号です。これは、デューティサイクル値の変化に応じて変化します。

FPGAとは何ですか？

FPGAはフィールドプログラマブルゲートアレイです。これは、電子回路で広く使用されているタイプのデバイスです。 FPGAは半導体デバイスプログラマブルロジックブロックと相互接続回路が含まれています。製造後に必要な機能にプログラムまたは再プログラムできます。

“電気マッチの作り方 ”

FPGA

“ACDC電源の設計 ”

FPGAの基本

回路基板が製造され、その一部としてFPGAが含まれている場合。これは製造プロセス中にプログラムされ、さらに後で再プログラムして更新を作成したり、必要な変更を加えたりすることができます。 FPGAのこの機能により、ASICとは異なります。特定用途向け集積回路（ASIC）は、特定の設計タスク用にカスタム製造されています。過去のFPGAは、低速、複雑さ、およびボリュームデザインの開発に使用されていましたが、現在、FPGAはパフォーマンスの障壁を500MHzまで簡単に押し上げるでしょう。

マイクロコントローラーでは、チップは顧客向けに設計されており、ソフトウェアを作成して16進ファイルにコンパイルしてマイクロコントローラーにロードする必要があります。このソフトウェアはフラッシュメモリに保存されているため、簡単に交換できます。 FPGAには、ソフトウェアを実行するプロセッサがなく、回路を設計するのは私たちです。 FPGAは、ANDゲートのように単純なものから、マルチコアプロセッサのように複雑なものまで構成できます。デザインを作成するために、VerilogとVHDLの2つのタイプのハードウェア記述言語（HDL）を記述します。次に、ビットGENを使用してHDLをビットファイルに合成し、FPGAを構成します。 FPGAはコンフィギュレーションをRAMに保存します。つまり、電源接続がない場合、コンフィギュレーションは失われます。したがって、電源が供給されるたびに構成する必要があります。

FPGAのアーキテクチャ

FPGAは、デジタル設計を実装するために電気的にプログラムできるプレハブのシリコンチップです。 SRAMと呼ばれる最初のスタティックメモリベースのFPGAは、コンフィギュレーションビットのストリームを使用してロジックと相互接続の両方をコンフィギュレーションするために使用されます。今日の最新のEPGAには、約3,30,000のロジックブロックと約1,100の入力と出力が含まれています。