Цифровой дифференциальный широтно-импульсный модулятор

 

Изобретение может быть использовано в цифровых системах автоматического регулирования и управления. Цифровой дифференциальный широтно-импульсный модулятор (ЦЦШИМ) содержит блоки 1,2 синхронизации, входные шины , генератор 7 тактовых импульсов, счетчик 3 импульсов, цифровой компаратор 13, реверсивные счетчики 14, 15 импульсов, элементы 8-11 совпадения , триггер 12, элементы ИЛИ 4-6, коммутаторы 16,17. ЦЦШИМ имеет повышенную точность и расширенный диапазон регулирования скважности выходного сигнала путем устранения потерь входных импульсов. 1 ило (Л

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО(.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 4 Н 03 К 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 4154129/24-21 (22) 01.12.86 (46) 30,06.88, Б)0л. В 24 (71) Украинский заочный политехнический *нститут им.И.З.Соколова (72) В.А.Добрыдень (53) 621,374 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 403044, кл. Н 03 К 7/08, 1973

Авторское свидетельство СССР

В 544124, кл. Н 03 К 7/08, 26.01.76. (54) ЦИФРОВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНИЙ ШИРОТ-, НО-ИМПУЛЬСН1 1Й МОДУЛЯТОР (57) Изобретение может быть использовано в цифровых системах автоматического регулирования и управления. Цифровой дифференциальный широтно-импульсный модулятор (ЦДШИМ) содержит блоки 1,2 синхронизации, входные шины, генератор 7 тактовых импульсов, счетчик 3 импульсов, цифровой компаратор 13, реверсивные счетчики 14, 15 импульсов, элементы 8-11 совпадения, триггер 12, элементы ИЛИ 4-6, коммутаторы 16,17. ЦДШИМ имеет.повышенную точность и расширенный диапазон регулирования скважности выходного сигнала путем устранения потерь входных импульсов. 1 ил.

1406759

Изобретение относится к импульс" ной технике и может быть использовано в цифровых системах автоматического регулирования и управления.

Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона регулирования скважности выходного сигнала путем устранения потерь вход-, ных импульсов и установкой выходного триггера фронтом тактового импульса, поступающего с одного и того же выхо" да генератора тактовых импульсов.

На чертеже изображена функциональная схема устройства. 15

Цифровой дифференциальный широтноимпульсный модулятор содержит блоки

1 и 2 синхронизации, счетчик 3 импульсов, элементы ИЛИ 4 — 6, генератор 7 тактовых импульсов, элементы 20

8 — 11 совпадений, триггер 12, цифровой компаратор 13, реверсивные счетчики 14 и 15»»»»пул> сов, коммутаторы

16 и 17, при этом третий выход генератора 7 тактовых импульсов соединен 25 с первыми входами элементов 8 и 9 совпадений и входом счетчика 3 импульсов, а его второй и первый выходы соединены с соответствующими входами блоков 1 и 2 синхронизации, первь»е 30 входы которых соединены с входными . шинами устройства, а выходы — с рабочими входами коммутаторов 16 и 17 соответственно, первые выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами ревер" сивного счетчика 14 импульсов, прямые выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ 4 и первыми входами цифрового компаратора 13> выход 40 которого соединен с вторым входом элемента 8 совпадений, а вторые входы — с выходами счечика 3 импульсов, инверсные выходы которого соединены с входами элемента 11 совпадений, выход которого соединен с вторым входом элемента 9 совпадений, третий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 4 и первыми управляющими входами коммутаторов 16 и 17, вторые управляющие входы которых соединены с инверсным выходом старшего разряда реверсивного сч» тчика 14 импульсов и третьим входом элемента 8 совпадений, выход которого соединен с первьп» входом триггера 12, второй вход кото«55 рого соединен с выходом элемента 9 совпадений, а выходы — с выходными шинами устройства, При этом вторые выходы коммутаторов 16 и 17 соединены с входами элемента ИЛИ 5, третьи выходы — с входами элемента ИЛИ 6. Вьходы элементов ИЛИ 5 и 6 соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 15 импульсов, инверсные выходы которого соединены с входами элемента 10 совпадений, выход которого соединен с третьими управляющими входами коммутаторов

16 и 17.

Генератор 7 тактовых импульсов непрерывно генерирует на первом выходе С короткие импульсы с периодом

» . Эти импульсы, задержанные на время Г /3 и 2»/3, появляются на вто" ром 0 и третьем Е выходах генератора 7.

Импульс, поступающий на вход А блока 1 синхронизации, запоминается в нем и поступает на его выход одновременно с очередным импульсом с выхода С генератора 7, Аналогично импульс, поступающий на вход Б блока 2 синхронизации, поступает на выход одиовреме»н»о с импульсом с выхода 0 генератора 7. Интервалы между импульсами на каждом из входов А и Б должны быть не меньше »,, иначе часть входных импульсов будет потеряна.

Блоки синхронизации ликвидируют возможность сбоев в работе устройства, например, при совпадении во времени импульсов на входах А и Б.

Счетчик 3 импульсов представляет собой и-разрядный двоичный накапливающий счетчик, срабатывающий по заднему фронту входнЫх импульсов.

Триггер 12 представляет собой обычный триггер с раздельными входами, срабатывающий по переднему фронту импульсов.

Пифровой компаратор 13 имеет на вьмоде единичный сигнал только в случае равенства содержимого N счетчика 3 импульсов и содержимого К, реверсивного счетчика 14 импульсов, т.е. при выполнении условия

Р, = N

Реверсивный счетчик 14 импульсов имеет на один разряд боль»»»е, чем счетчик 3 импульсов, и срабатывает по заднему фронту входных импульсов.

Реверсивный счетчик 15 импульсов также срабатывает по заднему фронту

lt входных »импульсов, он служит накопителем" для входных импульсов уст1406759

1О ройства, поступающих в то время, когда его выходной сигнал достигает насыщения.

ИмпуЛьс, поступающий на рабочий вход коммутатора 16 с выхода блока

1 синхронизации, поступает на один из трех его выходов в завйсимости от сигналов на управляющих входах: при всех единичных сигналах — на первый, при нулевом сигнале на третьем С и единичных на остальных— на второй, при нулевом сигнале на втором F и единичных на остальных— на первый, при нулевых сигналах на первом Н и третьем G и единичном на втором — на второй, при нулевых сигналах на первом и втором и единичном на третьем — на третий. Импульс, поступающий на рабочий вход коммута- 20 тора 17 с выхода блока 2 синхронизации, поступает на один из его трех выходов в зависимости от сигналов на управляющих входах: при всех единичных сигналах — на первый, при нуле- 25 вом сигнале на третьем и единичных на остальных — на первый, при нулевом сигнале на втором и единичных на остальных — на второй, при нулевых сигналах на первом и третьем и единичном на втором — на третий, при нулевых сигналах на первом и втором и единичном на третьем — на второй.

Цифровой дифференциальный широтноимпульсный модулятор работает следущим образом.

В исходном состоянии счетчик 3, триггер 12 и реверсивный .счетчик !5 установлены в "0"<, реверсивный счетчик 14 установлен в состояние и

R<= M/2 ° где М = 2 . При этом б

Н = F G = 1, так что выходы блоков

1 и 2 синхронизации подключеньг через коммутаторы 16 и 17 к суммирующему и вычитающему входам реверсивного счет- 45 чика 14, Пусть сначала импульсы на входах

А и Б устройства отсутствуют, т,е. отсутствуют и импульсы на входах реверсивного счетчика 14. Импульсы с выхода Е генератора 7 заполняют счетчик 3 ° Первый из них проходит через элемент 9, поскольку на других

его входах "1", и устанавливает триггер 12 в "1". Когда после М/2 импульсов будет достигнуто выполнение равенства (l),появится единичный сигнал на выходе цифрового компаратора 13, благодаря чему (с учетом того, что С = !) очередной импульс с выхода Е генератора 7 пройдет через элемент 8 и возвратит триггер 12 в

ll 11

О . После еще М / 2 вх одных импульсов счетчик 3 возвратится в " 0", и описанный процесс будет периодически повторяться . Результатом работы ус тройс тва будет при этом периодический сигнал прямоугольной фо рмы (н а выход е триггера 12) с периодом Т = МГ и длительностью импульса Т = Т / ?, т.е. со скважностью Q = 0,5.

Пусть теперь поступает импульс на вход А. Он прибавляется к содержимому счетчика 14 импульсом с выхода С генератора 7. Если это произошло до достижения равенства (!), то указанное равенство будет достигнуто на время с позже, чем в предыдущем случае, т.е. длительность импульса на выходе триггера 12 увеличивается на это же время, скважность соответственно уменьшается. Если импульс поступает на вход А после достижения равенства (1), соответствующее увеличение длительности выходного импульса устройства происходит в следующем периоде выходного сигнала.

Если импульс поступает не на вход

А, а на вход Б устройства, то синхронно с импульсом выхода 0 генератора 7 он вычитается из содержимого счетчика 14, т.е. равенство (1) достигается на время !, раньше, чем в случае отсутствия указанного импульса и, следовательно, длительность выходного импульса устройства уменьшается на это же время, а скважность соответственно возрастает.

Аналогично работает устройство при поступлении импульсов как на вход А, так и на вход Б (обозначим число этих импульсов через N„N z, а их разность (рассогласование) через d =N„N ). Тогда установка триггера !2 в

"0 осуществляется либо на время (< dl позже, чем при отсутствии входных импульсов, если d>o, либо на это же время раньше, если с о, а установка триггера !2 в "1" по-прежнему производится в те же моменты очередным тактовьм импульсом с выхода Е генератора 7 после возвращения счетчика

3 в 0, Длительность выходных импульсов устройства всегда равна T« = R < < .

Описанным образом устройство работает при (а! (М/2. Пусть и о. При

5 14 достижении равенства л = M/2 получаем

R, = М, т е. F = 1, G = 0, Н = 1. При этом элемент 8 закрыт по второму входу, так что триггер 12 в "О" не сбрасывает ся, что соответствует случаю Т„, = Mc, т.е. о . = О, устройство оказывается в режиме положительного насыщения. Если теперь приходит импульс на вход Б, то он ныводит устройство из этого режима, уменьшая

R< на единицу и обеспечивая тем самым Ы.= 2 . Если же приходят импуль-п сы на вход А, они поступают в "накопитель" — на суммирующий вход реверсивного счетчика 15. Если при Н = О, F = 1, G = О (режим положительного насьпцения, причем R, О) приходят импульсы на вход Б, они вычитаются из содержимого счетчика 15 компенсируя не отработанные импульсы, поступившие на вход А.

Если достигается равенство 6 =-М/2 (режим отрицательного насьпцения, при этом R 1 = О), исчезает единичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 4 и триггер 12 не будет установлен в "1", элемент 9 закрыт по первому входу, что соответствует скнажности < =1 (T = 0) При этом Н 1, F = О, G = ° Импульс, поступающий на вход А, выводит устройство иэ режима отрицательного насыщения, обеспечивая ос = l — 2 (T = c ), а импульсы, поступающие на вход Б, попадают в "накопитель" (на суммирующий вход реверсивного счетчика 15). В этом случае получаем Н=О, F О, G = 1, так что импульсы с входа А поступают ча вычитающий вход реверсивного счетчика 15, емкость которого должна быть достаточной для накопления всех импульсов рассогласования до их отработки, компенсации импульсами, поступающими на вход А в случае отрицательного, и на вход

Б — в случае положительного насьпцения.

Таким образом, благодаря введенным блокам и функциональным связям расширяются пределы регулировки скважности выходного сигнала устройства (используются предельные значения

oL = О и о = 1), устраняется потеря входных импульсов, а формирование дискретных значений скважности выполняется более точно, так как ньгходной триггер 12 всегда опрокидывается пе06759 6 редним фронтом тактового импульса, проходящего через один из идентичных элементов совпадений с одного и того

5 же выхода генератора тактоных импульсов. ф о р м у л а

45

40 и з о б р е т е н и я

Цифровой дифференциальный широтно-импульсный модулятор, содержащий первый и второй блоки сийхронизации, первые входы которых соединены с входными шинами устройства, а вторые и третьи входы — соответственно с первым и вторым выходами генератора тактовых импульсов, третий выход которого соединен с входом счетчика импульсов„ выходы которого соединены с первыми входами цифрового компаратора, вторые входы которого соединены с выходами первого реверсивного счетчика импульсов, а выход — с первым входом первого элемента совпадений, выход которого соединен с первым входом триггера, выходы которого соединены с выходными шинами устройства, второй и третий элементы совпаденнй и перньпп элемент ИЛИ, о т л ич а ю и и и с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона регулирования скважности выходного сигнала, в него дополнительно введены второй и третий элементы

HJIH, четвертый элемент совпадений, второй ренерсивный счетчик импульсов, первый и второй коммутаторы, рабочие входы которых соединены соответственно с выходами первого и второго блоков синхронизации, а первые выходы— с суммирующим и вычитающим входами первого реверсивного счетчика импульсон, прямые выходы которого соединены с входами первого элемента ИЛИ, ньхпд которого соединен с первым входом второго элемента совпадений и первьн и упранляющими входами обоих

KoMMvTBTopoB вторые управляющие входы которых соединены с вторым входом первого элемента совпадений и инверсным выходом старшего разряда перного ренергинно:-о счетчика импульсов, вторые выходы — с входами второго элемента ИЛИ, а третьи выходы— с входами третьего элемента ИЛИ, выходы которых соединены соответственно с суммирующим и нычитающим входами второго реверсивного счетчика »мпульсон, инверсные выходы которого соединены с входами третьего элеменСоставитель Е.Борзов

Техред М.Ходанич

Корректор М.Максимишинец

Редактор Е. Копча

Заказ 3206/53 Тирам 928 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

) 4067 та оовпадений, выход которого соединен с третьими управляющими входами обоих коммутаторов, при этом инверсные выходы счетчика импульсов соедине5 ны с входами четвертого элемента сов- . падений,. выход которого соединен с

59

8 вторым входом второго элемента совпадений, выход которого соединен с вторым входом триггера, а третий вход — с третьим входом первого эле" мента совпадений и входом счетчика импульсов.