Bauplan Schaltplan Tiny85 Quadratur Sinusgenerator 1kHz

Zwei 90 Grad phasenverschobene Sinussignale (Quadratur-Signal)
Normalerweise verbindet man mit einem Mikrocontroller ja die Verarbeitung und Ausgabe von digitalen Informationen. Die Atmel Controller stellen hier auch keine Ausnahme dar. Jedoch kann man durch entsprechende Aussenbeschaltung mit einem Mikrocontroller auch gut analoge Signale verarbeiten. So besitzt fast jeder modernere Controller einen oder mehrere ADC-Eingänge, mit denen sich analoge Spannungswerte in digitale Informationen übertragen lassen.

Aber auch für den umgekerhren Weg gibt es Möglichkeiten.

Üblicherweise setzt man für diese Aufgabe einen Digital-Analogwandler ein, diese gibt es beispielsweise als externe Bausteine, die man denn per SPI an einen Atmel Controller anschliesst.

Eine wesentlich einfachere Möglichkeit wird hier verwendet: Das Erzeugen eines analogen Ausgangssignals mit einem Pulsweiten-Modulierten Signal.

Die Controller der Atmel Tiny 25 / 45 / 85 Familie sind hierfür besonders gut geeignet, da sie einen speziellen High Speed PWM Modus unterstützen, der besonders hohe PWM Frequenzen ermöglicht. Mittels einer integrierten PWM Schaltung wird der interne Systemtakt auf bis zu 64Mhz vervielfacht und dient dann als Taktfrequenz für einen Zähler. So lassen sich PWM Signale von einigen 100Khz erzeugen.

Das PWM Signal wird dann über einen einfachen RC-Tiefpass geführt, welcher den Mittelwert bildet. Dieser Mittelwert entspricht genau dem eingestellten Duty-Cycle (Tastverhältnis) des PWM Signal.

Das hier gezeigte Programm benutzt den Timer1 im High Speed Modus, Taktfrequenz 64 MHz. Der Zähler wird mit Prescaler 1 betrieben, somit macht der Timer also 250.000 komplette Durchläufe pro Sekunde. Die erzeugten PWM Signale haben somit ebenfalls diese Frequenz.

Das Tastverhältnis der PWM wird aus einer 128 Bytes langen Sinus-Tabelle vorgegeben, welche periodisch ausgelesen wird. Das PWM Signal für den PWM Ausgang A wird dabei um 32 Bytes verschoben ausgegeben, was bei der verwendeten Tabelle einer Phasenevrschiebung von genau 90 Grad entspricht (Quadratur-Signal)

Somit bekommt man an den beiden PWM Ausgängen zwei um 90 Grad phasenverschobene Sinus-Signale, welche sich zB auf einem Oszilloskop als Kreis darstellen lassen.


XY-Darstellung auf Oszilloskop als Kreis

Als Ausgangsfilter wurde jeweils ein 10k Widerstand sowie ein 3.3nF Kondensator verwendet, diese bilden eine Tiefpass mit etwa 1.5kHz Grenzfrequenz.

Die erzeugten Sinus-Signale besitzen in diesem Beispiel eine Frequenz von etwa 1 KHz.

Der Quellcode für den Atmel Tiny85 kann hier heruntergeladen werden.

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