Широтно-импульсный модулятор

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 170881 (21) 3331511/18-21 (И) М. Кп. Н 03 К 7/08 сприсоединением заявки ¹

Государственный комитет.

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет

Опубликовано 070383. Бюллетень ¹ 9

)53) УДК 621 ° 376 ° .54(088.8) Дата опубликования описания 070383 (»

-В.У. Кизилов и В.М. Максимов

- с» ..

/ 6

/ ф

Харьковский ордена Ленина политехнйЧЪекцй" -институт им. В. И. Ленина у .(72) Авторы изобретения (71) Заявитель . (54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к импульс, ной технике и может быть использовано в различных измерительных и управляющих устройствах для преобразования постоянных и медленноменяющихся сигналов в несколько гальванически изолированных разнополярных широтно-модулированных сигналов, среднее значение которых пропорционально входному сигналу.

Известен широтно-импульсный моду лятор., содержащий два операционных усилителя, трансформатор и резисторы (1).

Недостатком известного модулятора является его сложность.

Наиболее близким по технической сущйости к предлагаемому является широтно-импульсный модулятор, со» держащий трансформатор, резисторы и операционный усилитель (2 1.

Недостатком этого модулятора является узкий динамический диапазон преобразуемого сигнала из-за сильного влияния сопротивлениЯ нагрузок на коэффициент модуляции импульсов по широте.

Цель изобретения — расширение динамического диапазона преобразуемого сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в широтно-импульсном модуляторе содержащем трансформатор, первичная обмотка которого соединена с источником входного сигнала, и операционный усилитель,.инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с общей шиной, неиивертирующий вход соединен с первым выводом второго резистора, а выход - с первым выводом третьего резистора, вторичная обмотка трансформатора включена между общей шиной и неинвертирующим входом операционного усилителя,,выход которого соединен с вторым выводом второго резистора, а инвертирующий входс вторым выводом третьего резистора.

На чертеже представлена принципиальная схема широтно-импульсного модулятора.

Устройство содержит операционный усилитель 1 и трансформатор 2, первичная обмотка 3 которого соединена с источником входного сигнала, а вторичная обмотка 4 включена между общей шиной и неинвертирующим вхо-. дом операционного усилителя 1, выход которого соединен через резистор 5 с неинвертирующим входом, а .через

1003329 резистор 6 с инвертирующим входом, который через резистор 7, соединен с общей шиной; вторичная обмотка 8 трансформатбра 2 служит для получения гальваннчески изолированного выходного сигнала.

Устройство работает следующим образом.

При включении питания усилитель 1 переходит в состояние насыщения, при этом на инвертирующем входе через делитель из резисторов 6 и 7 устанавливается опорное напряжение.

На первичную обмотку 3 трансформатора 2 подключают входной сигнал.

Токи, протекающие через первичную 15

3 и вторичную 4 обмотки, создают магнитные поля, которые, воздействуя на сердечник трансформатора, изменяют

его магнитное состояние. В начальный момент ток, протекающий через 7п вторичную обмотку 4 (а следовательно, и через резистор 5), сравнительно мал и поэтому падение напряжения на резисторе 5 небольшое, из-за чего на неинвертирующем входе усилителя 1 напряжение немного меньше, чем напряжение на выходе, но значительно больше опорного напряжения на его инвертирующем входе.

По мере изменения магнитного состояния сердечника ток во вторичной обмотке 4 растет и в момент достижения сердечником состояния глубокого насьнцения ток быстро возрастает настолько, что в результате резкого падения напряжения на резисторе 5. напряжение, nоступающее на неинвертирующий вход, снижается до значений, меньших чем опорное напряжение. При этом операционный усилитель

1 практически мгновенно меняет поляр-40 нс=ть своего напряжения насыщения, т.е. полярность выходного сигнала.

Одновременно с этим меняет свой знак опорное напряжение на инвертирующем входе, В результате этого начинает- 45 ся новый цикл перемагничивания.

Длительность перемагничивания при прочих равных условиях определяется суммарной напряженностью магнитных полей, создаваемых токами в 50 первичной и вторичной обмотках трансформатора. Так как смена цикла перемагничивания происходит в момент изменения полярности на выходе операционного усилителя без смены пслярности управляющего сигнала, напряженности магнитных полей, создаваемые первичной и вторичной обмотками, в одном цикле складываются, а в противоположном — вычитаются.

В соответствии с этим и времена перемагничивания,, определяющие длительности импульсов разной полярности, не равны друг другу, а среднее значение выходного сигнала пропорционально величине управляющего сигнала.

Соединение инвертирукицего входа операционного усилителя с его выходом через третий резистор и неинвертирующего входа с общей шиной через вторичную обмотку трансформатора обеспечивает возможность применения малых, близких к нулю значений опорного напряжения, поступление на неинвертирующий вход операционного усилителя напряжения, изменяющегося в процессе перемагничивания сердвчника, и возможность получения больших, близких к насьпцению напряжений в начале цикла перемагничивания, уменьшающихся к концу цикла перемагничивания до значений, меньших чем опорное напряжение.

Все это в совокупности позволяет в значительной степени уменьшить влияние нагрузки и токов намагничивания на диапазон модуляции и за счет этого значительно его расширить.

Формула изобретения

Широтно-импульсный модулятор, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с источ- ником входного сигнала, и операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с общей шиной, неинвертирующий вход соединен с первым выводом второго резистора, а выход - с первым выводом третьего резистора, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона преобразования, вторичная обмотка трансформатора включена между общей шиной и неинвертирующим вхо.дом операционного усилителя, выход которого соединен с вторым выводом второго резистора, а инвертирующий вход - с вторым выводом третьего.резистора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 754665, кл. Н 03 К 7/08, 03.08.78.

2. Авторское свидетельство СССР

9 801240, кл. Н 03 К 7/08, 05.04.79 (прототип).

1003329

Составитель Е. Борзов.

Редактор В. Петра а Техред О.Неце Корректор Г. Orap

Заказ 1589/45 Тирам 934 Подлисн ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений И открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4