Трансформаторный широтно-импульсный модулятор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и преобразования информации, а также в стабилизированных силовых преобразователях постоянного и переменного тока. Целью изобретения является снижение потребляемой мощности, расширение динамического диапазона и повышение точности. Устройство содержит компаратор 1, разрядные транзистор 2 и резистор 3, разделительный диод 4, трансформатор 6 с обмотками 5, времязадающий конденсатор 7, диодно-резисторную цепь 8, выпрямитель 10, регулирующий транзистор 11, входные шины 12, выходную шину 13, шину 14 синхронизирующих импульсов , сбрасывающий транзистор 15, диод 16, RC-цепь 17, резистивный делитель 18, диоды 19, 20 и 22, запоминающий конденсатор 21. Введение в устройство новых элементов и связей обеспечивает повышение точности преобразования за счет слежения за изменением амплитуды синхронизирующих импульсов, а также за напряжением, до которого заряжается времязадающий конденсатор. Потребляемая мощность снижена за счет исключения дополнительной обмотки трансформатора. 1 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECIlYEiËÈÍ

Л0, „1383475 А 1

1511 4 Н 03 К 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ l",ц

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

10 (21) 3985532/24-21 (22) 09.12.85 (46) 23.03.88. Бюл. № 11 (71) Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта (72) Б. С. Сергеев и В. И. Головин (53) 621.376.54 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 731575, кл. Н 03 К 7/08, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1252932, кл. Н 03 К 7/08, 1985. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ Ш ИРОТНОИМПУЛЬС НЫЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и преобразования информации, а также в стабилизированных силовых преобразователях постоянного и переменного тока. Целью изобретения является снижение потребляемой мощности, расширение динамического диапазона и повышение точности. Устройство содержит компаратор 1, разрядные транзистор 2 и резистор 3, разделительный диод 4, трансформатор 6 с обмотками 5, времязадающий конденсатор 7, диодно-резисторную цепь

8, выпрямитель 10, регулирующий транзистор 11, входные шины 12, выходную шину 13, шину 14 синхронизирующих импульсов, сбрасывающий транзистор 15, диод

16, RC-цепь 17, резистивный делитель 18, диоды 19, 20 и 22, запоминающий конденсатор 2!. Введение в устройство новых элементов и связей обеспечивает повышение точности преобразования за счет слежения за изменением амплитуды синхронизирующих импульсов, а также за напряжением, до которого заряжается времязадающий конденсатор. Потребляемая мощность снижена за счет исключения дополнительной обмотки трансформатора. 1 ил.

1383475

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и преобразования информации, а также в стабилизированных силовых преобразователях постоянного или переменного тока.

Целью изобретения является расширение динамического диапазона, повышение точности и снижение потребляемой мощности.

На чертеже представлена принципиальная схема трансформаторного широтно-импульсного модулятора.

Модулятор содержит компаратор 1, разрядный транзистор 2., разрядный резистор 3, разделительный диод 4, обмотку 5 трансформатора 6, время-задающий конденсатор 7, диодно-резисторную цепь 8, обмотку 9 трансформатора 6, выпрямитель 10, регулирующий транзистор 11, входные шины 12, выходную шину 13, шину 14 синхронизирующих импульсов, сбрасывающий транзистор

15, диод 16, конденсаторно-.резисторную цепь 17, резистивный делитель 18, диоды 19 и 20, запоминающий конденсатор 21 и диод

22, при этом база и эмиттер транзистора 11 соединены с входными шинами 12, а его коллектор и эмиттер через выпрямитель 10 соединены с выводами обмотки

9 трансформатора 6, первый вывод обмотки

5 которого соединен с анодом диода 4, катод которого через конденсатор 7 соединен с общей шиной, а второй вывод обмотки 5 соединен с шиной 14 синхронизирующих импульсов, через конденсаторно-резисторную цепь 17 с базой транзистора 15 и через диодно-резисторную цепь 8 с базой транзистора 2, коллектор которого соединен с первым входом компаратора 1 и через резистор 3 — с общей шиной, а эмиттер — с катодом диода 4 и анодом диода 22, катод которого соединен с коллектором транзистора 15 и катодом диода 20, анод которого соединен с вторым входом компаратора 1, катодом диода 19 и через конденсатор 21 с общей шиной, анод диода 19 соединен с выходом резистивного делителя 18, выход компаратора 1 соединен с выходной шиной 13, а эмиттер транзистора 15 соединен с общей шиной и анодом диода 16, катод которого соединен с базой транзистора 15.

Трансформаторный широтно-импульсный модулятор работает следующим образом.

В момент времени to с появлением синхронизирующего импульса Е;„включается сбрасывающий транзистор 15 и одновременно со сбросом остаточного заряда с времязадающего конденсатора 7 шунтирует запоминающий конденсатор 21 и разряжает его через диод 20. Напряжение на конденсаторе 21 становится равным нулю.

Далее по окончании времени teer, определяемом цепью 17, конденсатор 21 заряжается через делитель 18 и диод 19 от синхронизирующего импульса до порогового на2 пряжения U.oð. Это напряжение и является пороговым для сравнения с напряжением

Uê на разрядном резисторе 3. Если пренебречь обратными токами диодов 20 и 22, а также нулевым током коллектора транзистора 15 и принять входное сопротивление компаратора 1 по второму входу бесконечно большим, то это напряжение остается неизменным до конца времени Ь. Далее после прохода следующего импульса Е,,это напряжение на конденсаторе 21 сбрасывается и опять заносится на него.

Регулирующий транзистор 11 работает в линейном режиме и управляется аналоговым сигналом на входных шинах 12.

Благодаря выпрямляющему действию выпрямителя 10 эквивалентное сопротивление транзистора 11 прикладывается к обмотке 9 трансформатора 6 в виде активного резистора, величина которого зависит от уровня управляющего входного сигнала. Выпрямитель 10 в общем случае может быть как однополупериодный, так и двухполупериодным и зависит от конкретного практического применения модулятора. Таким образом, в зависимости от уровня входного сигнала параллельно обмотке 9 подключается различное плавно регулируемое активное сопротивление.

На шину 14 поступают однополярные синхронизирующие импульсы Е Г. Входное сопротивление трансформатора 6 со стороны обмотки 5 при прочих равных условиях зависит от величины активного сопротивления, подключенного к обмотке 9. Во время действия положительного синхронизирующего импульса времязадающий конденсатор 7 заряжается через разделительный диод 4. Причем скорость его заряда определяется приведенным сопротивлением транзистора 11 со стороны обмотки 5 трансформатора 6. При увеличении уровня входного сигнала регулирующий транзистор

11 открывается в большей степени, а это

40 приводит к уменьшению входного сопротивления трансформатора 6 со стороны обмотки 5, что, в свою очередь, вызывает увеличение скорости заряда конденсатора 7.

При уменьшении уровня входного сигнала происходят обратные процессы.

Разрядный транзистор 2 в это время заперт, а разрядный резистор 3 и первый вход компаратора 1 отключены. Транзистор 2 заперт вследствие того, что напряжение на его базе больше чем на эмиттере (принимается, что конденсатор 7 не заряжается до амплитудного значения напряжения импульсов Е ) и, кроме того, диоднорезисторная цепь в это время заперта по тем же соображениям. На первом входе компаратора 1 присутствует нулевое напряжение, меньшее, чем напряжение U.op на его втором входе, и на выходе компаратора установлен нулевой уровень напряжения.

1383475

Составитель E. Борзов

Редактор В. Бугренкова Техред И. Верес Корректор М. Демчик

Заказ 920/54 Тираж 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, УК вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

После окончания импульса t, напряжение Е- уменьшается до нуля. Из-за того, что напряжение на эмиттере разрядного транзистора 2 больше, чем напряжение на его базе и тем более больше, чем напряжение на шине 14, транзистор 2 открывается. Его базовый ток, определяемый резистором диодно-резисторной цепи 8, должен. быть достаточным для обеспечения приемлемо малого падения напряжения на коллекторно-эмиттерном переходе открытого транзистора 2 при протекании по нему тока разряда времязадающего конденсатора 7 на разрядный резистор 3. Конденсатор 7 начинает разряжаться на резистор 3 и напряжение на нем начинает уменьшаться.

Если в начальный момент времени разряда tn nнапряжение U- превышает напряжение Unop (что и требуется для нормального функционирования модулятора в рабочем диапазоне изменения входного сигнала), то на выходе компаратора 1 появляется единичный уровень напряжения, Он присутствует на выходе компаратора 1 до тех пор, пока напряжение Un)Unop. Когда происходит сравнение U-(U--p, на выходе компаратора 1 опять появляется нулевой уровень напряжения. Конденсатор 7 продолжает разряжаться до более низкого уровня напряжения и после окончания времени Ь транзистор 2 опять закрывается, так как на шине 14 появляется следующий положительный синхронизирующий импульс, запирающий диодно-резисторную цепь 8.

Далее процессы повторяются аналогично.

Таким образом, амплитуда импульса треугольного напряжения на времязадающем конденсаторе 7 зависит от постоянной времени его заряда, которая, в свою очередь, определяется приведенным сопротивлением регулирующего транзистора 11, а значит и уровнем управляющего входного сигнала. Изменение амплитуды импульса на конденсаторе 7 приводит к изменению времени сравнения напряжения U. c напряжением Unop и . к соответствующему изменению длительности выходного импульса

t на выходе компаратора 1.

Таким образом, введение в трансформаторный широтно-импульсный модулятор новых элементов и связей позволяет повысить точность преобразования за счет слежения порогового напряжения компаратора за изменениями амплитуды синхронизирующих

4 импульсов и тем самым за изменениями напряжения Uê, до которого заряжается времязадаюший конденсатор, расширить динамический диапазон за счет более полного разряда времязадающего конденсатора и снизить потребляемую мощность за счет исключения дополнительной обмотки трансформатора.

Формула изобретения

Трансформаторный широтно-импульсный модулятор, содержащий трансформатор, первая обмотка которого подключена через выпрямитель к коллектору и эмиттеру регулирующего транзистора, база и эмиттер которого соединены с входными шинами, а первый вывод второй обмотки подключен к аноду разделительного диода, катод которого через времязадающий конденсатор соединен с общей шиной, компаратор, выход которого соединен с выходной шиной, а первый вход через разрядный резистор — с общей шиной, и шину синхронизирующих импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, повышения точности и снижения потребляемой мощности, в него дополнительно введены разрядный транзистор, сбрасывающий транзистор, диодно-резисторная цепь, конденсаторно-резисторная цепь, четыре диода, резистивный делитель и запоминающий конденсатор, причем второй вывод второй обмотки трансформатора соединен с шиной синхронизирующих импульсов, через резистивный делитель — с общей шиной, через конденсаторно-резисторную цепь — с базой сбрасывающего транзистора и через диодно-резисторную цепь — с базой разрядного транзистора, коллектор которого соединен с первым входом компаратора, а эмиттер — с катодом разделительного диода и анодом первого диода, катод которого соединен с коллектором сбрасывающего транзистора и катодом второго диода, анод которого соединен с вторым входом компаратора, через запоминающий конденсатор — с общей шиной и катодом третьего диода, анод которого соединен с выходом резистивного делителя, при этом база сбрасывающего транзистора соединена с катодом четвертого диода, анод которого соединен с общей шиной и эмиттером сбрасывающего транзистора.