Широтно-импульсный модулятор
Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях аналогового сигнала. Изобретение позволяет повысить точность преобразования путем стабилизации частоты выходного сигнала при изменениях входного сигнала. Для этого в широтно-импульсный модулятор (ШИ1-1) дополнительно введены блок преобразования входного сигнала и два дополнительных резистора, один из которых выполнен управляемым. ШИМ содержит интег.ратор 1, компаратор 2, управляемый резистор 3, резистор 4, блок 5 преобразования входного сигнала. Компаратор 2 может быть вьшолнен на операционном усилителе, а управляемый резистор 3- в виде полевого транзистора. Блок преобразования входного сигнала выполнен в виде выпрямителя, что обеспечивает возможность преобразования двухполярного входного сигнала. В устройстве обеспечивается независимость частоты от величины входного сигнала, что обуславливает высокую точность и быстродействие предложенного модулятора. 1 з.п. ф-лы, t ил. § (Л
СОЮЗ СОВЕ1 СНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (ч1) 4 Н 03 К 7/08
1
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ " "
H А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4017905/24-21 (22) 04.02.86 (46) 30.03. 88. Бюл. М 12 (71) Витебское производственное обьединение "Злектроизмеритель (72) И. М. Матвеев (53) 621. 376. 54 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 744961, кл . Н 03 К 7/08, 1978.
Мартяшин A.И. и др. Преобразовате.— ли электрических параметров для систем контроля и измерения. M., 1976, с. 58, рис. 2-5. (54 ) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных преобразователях ана— логового сигнала. Изобретение позволяет повысить точность преобразования путем стабилизации частоты выходного сигнала лри изменениях вход—
„,SU„„! 385285 А 1 ного сигнала. Для этого в широтно — им— пульсный модулятор (UlHtl) дополнительно введены блок преобразования входного сигнала и два дополнительных резистора, один из которых вылолнеH управляемым. ШИМ содержит интегратор
1, компаратор 2, управляемый резистор 3, резистор 4, блок 5 преобразования входного сигнала. Компаратор 2 может быть выполнен на операционном усилителе, а управляемый резистор 3— в виде полевого транзистора. Блок преобразования входного сигнала выполнен в виде выпрямителя, что обеспечивает возможность преобразования двухполярного входного сигнала. В устройстве. обеспечивается независимость частоты от величины входного сигнала, что обуславливает высокую точность и быстродействие предложенного модулятора. 1 з.п. A-лы, 1 ил.
1385285
ff.fnf p»òени» na f(ooff roEf ff»ff(fv!fьс— ((с1й технике и может бь(ть использован(н измерите (f»(f(EE преобрлзовлтелях лнллоговогo сигнала.
Целью изобре1»ния является повышение точнсн ти преобразования путем стлбилизлции частоты выходного сигнллл при изменениях входного сигнала, На чертеже представлена функциональная схемл широтно-импульсного модулятора. !
Ииротно HM(IQJIEэсный модулятор (ШФ1) содержит интегратор 1, компаратор 2, управляемый резистор 3, резистор 4, блок 5 преобрлзования входного сигнала. При этом интегратор 1 и компаратор 2 соединены последова— тельно, выход компаратора 2 соединен с выходной (ниной устройства и первым входом интегратора 1, второй вход которого соединен с входной шиной и входом блока 5 преобразования входного сигнала, выход которого соединен с управляющим входом управляемого резистора Зь включенного между общей шиной и вторым входом комплратора 2, который через резистор 4 соединен с выходной шиной, причем управпяемый резистор 3 может быть выполнен в виде олевого транзистора.
Интегратор 1может быть выполнен на операционном усилителе, инвертирующий вход которого через резисторы соединен с входной и выходной шинами, а через конденсатор со своим выходом.
Компаратор 2 может быть выполнен на операционном усилителе, неинвертирующий вход которого соединен через первый резистор с выходом интегратора, через второй резистор со своим выходом, а инвертирующий вход — через управляемый резистор 3 — с общий ши— ной и через резистор 4 — с выходной (((иной. Блок 5 преобразования входного сиг нала может быть выполнен в виде выпрямителя, масштабирующего узла, квлдраторл, сумматора. Выполнение блока 5 преобразования входного сигнала в виде вь(прямителя, л управляемого резистора 3 в ниде полевого транзистора обеспечивает возможность преобразования двухполярного входного сигнала.
1ИИМ работает следующим образом.
Выходное нлпояжение интегратора
1 под воздействием суммы входного напряжения и знакопеременного выходU вь(х Uex п<
"л
U вь(х + Увх
Т = 20
n e и > — постоянная времени ингде тегратора; — длительности положи20 т„, т тельного и отрицательного полупериодов выходных импульсов ШИМ; fff,(x В»
25 напряжение нл выходе и входе устройства.
Из выражений (1) находим период
Т выходных импульсов:
1) вь(х
1 + 1 7 вь(х в (30 (2) 2 Uп ° цв
U (1 — (— — -) вь(х ((1
В ь(х для определения напряжений е и е+ на инвертирующем и неинвертирующем входах компаратора 2 запишем
-U ff — е е — U ef,f
+ ь(R1 R2
-e — Us(,(x
45 где R1, R2, R3, R4 — величина сопротивления резисторов компарлтора 2 и резисторов 3, 4.
Тогда для е+ можно записать
U ef,fx R1 Цп R2 е к1 + R2 (3) Напряжение на инвертируюшем входе компаратора 2 при КЗ ((К4 г.стлвляет но(о ллнряж»ния ко((нлрлтсрс(2 cn(fepшлет колебания по лин»йному. RaYof(y между двумя уровнями напряж»ния -U„ и +1(п, задаваемыми Резистffff ffb(M делите (ем и выходными нлпряж»ниями (сс>мплрлтора 2.
Алгоритм работы молуляторл можно описать следующими математическими
10 выражениями
U.ь„П.„ е = -------.— R =
КА + К3 К ф(>рму 1а (71 (-Водится к г(1епук(1((еll (4) RI т = 2
R2 (9) 10
0 вых КЗ
U вь ° R1 — Пп R2
RI + R2 К4
При условии
R1 + R2
К
1 вх (8) R1 ° R4
Составитель Е.Борзов
Техред Л.Олийнык Корректор В. Бутяга
Редактор T.Пазоренко
Заказ 1422/54 Тираж 928 Подписное
ВН1П1ПИ Г(1сударственнога комитета СССР по делам изобретений и открытий
l1З0З5, Г1асква, %-35, Раушская наб., д.4/5
Произв(>латll(нна-нопцграфическс е предприятие, г .Ужгород, ул.Проектная,4
Приравняв (!1 и (-(1, чт(\ соагвет— с т В у р т M () м е 11 т у !1 е p (.. к!! к" l е н и я l1 с > и я p H (cти выходного на11ря жен1!я ка1!цардтара
2, получаем выраже1lè(л IH мацу ля 1! „, т.е.
R1 ((R1+RZ). КЗ 1 15 я "вь(К2 (1 К1 . К4 ) В связи с тем, чтс палевой транзистор, на котором выполнен управля20 емый резистор, обладает естественной квадратичностью своей характеристики и управляющий вход управляемого резистора 3 соединен с входной шиной устройства, справедливо следующее равенство
КЗ =- К Usx, (6) где К вЂ” коэффициент пропорциональности транзистора.
Подставив выражения (5) и (6) в (2), имеем:
2 и К1 1 (К1+К2) ° К 0вх
2 К2 П If((i
R4
Т ° (7)
1 UIfx г1 (1- (— — ) ) вых (П,, 35 т. е. как видно из формуль((9) при соблюдении равенства (8) период, а значит и частота работы Ш11";1, не заВисят от ве.пичины входного сигнала.
Петависив!ость частоты ШИМ от величины входного сигнала обуславливают вы(акую точность и быстродействие ШИИ.
Ф о р м у л а и з о б р е т е и и я
1. Широтно — импульсный модулятор, содержащий соединен ные последова тел ьно интегратор и компаратор, выход ка тор ого соединен с выходной шиной и первым входом интегратора, второй вход которого соединен с входной шиной,от ли чающий сятем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены блок преобразования входного сигнала и два дополнительных резистора, один из которых выполнен управляемым, причем входная шина соединена с управляющим входом управляемого резистора через блок преобразования входного сигнала, выход компаратора соединен через второй дополнительный резистор со своим вторым входом, который через управляемый резистор соединен с общей шиной, 2. Модулятор по п.1, о т л и ч аю шийся тем, что в нем управляемый резистор выполнен в виде полевого транзистора.
