Цифровой широтно-импульсный модулятор

 

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в измерительных и преобразовательных системах связи и управления. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства - достигается путем исключения сквозных токов в выходных силовых ключевых каскадах. Устройство содержит счетчики 1,2 импульсов, счетные триггеры 4 и 3, триггер 6 знака, генератор 7 прямоугольных импульсов, элементы 8 и 9 совпадений, интегратор 14, элементы ИЛИ 15, 16 и 17, коммутаторы 18 и 19, выходные шины 22 и 23, шину 24 входного сигнала, шину 25 знака. Введение в устройство дополнительных элементов 10 и 11 совпадений, формирователей 12 и 13 импульсов, счетного триггера 5, блока 20 ограничения и блока 21 сброса с соответствующими связями позволяет формировать паузы между фронтами прямой и инверсной последовательностей выходных импульсов и обеспечивает повышение надежности устройства при управлении мощными силовыми ключами в результате исключения в них сквозных токов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Н 03 К 7/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4245339/24-21 (22) 15.05.87 (46) 07.05.89. Вюл. № 1 7 (71) Куйбышевский политехнический институт им. В.В.Куйбышева (72) С.Я.Галицков, С.Н.Лысов, А.В.Стариков и А.В.Степин (53) 621.317(088.8) (эб) Авторское свидетельство СССР № 657604, кл. Н 03 К 7/08, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 1352636, кл. Н 03 К 7/08, 02.12.85. (54) ЦИФРОВОЙ ШИРОТНО-ИМПУЛЬС НЬЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в измерительных и преобразовательных системах связи и управления. Цель изобретения — повышение надежности работы устройства достигается путем исключения сквоз„„80„„1478316 А1 ных токов в выходных силовых ключевых каскадах. Устройство содержит счетчики 1,2 импульсов, счетные триггеры 4 и 3, триггер 6 знака, генератор 7 прямоугольных импульсов, эле-.

MehTbI 8 и 9 совпадений, интегратор

14,-элементы ИЛИ 15, 16 и 17, коммутаторы 18 и 19, выходные нины 22 и

23, шину 24 входного сигнала, шику 25 знака. Введение в устройство дополнительных элементов 10 и 11 совпадений, Аормирователей 12 и 13 импульсов, счетного триггера 5, блока 20 ограничения и блока 21 сброса с соответствующими связями позволяет формировать паузы между фронтами прямой а и инверсной последовательностей выходных импульсов и обеспечивает повышение надежности устройства при управлении мощными силовыми ключами в С результате исключения в них сквозных токов. 2 ил.

14783

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных и преобразовательных системах связи и управления ° целью изобретения является повыше- 5 ние надежности работы устройства путем формирования пауз между фронтами прямой и инверсной последовательностей выходных импульсов, что позволяет избежать сквозных токов в выходных 10 силовых ключевых каскадах.

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифровогo liIHpoTHQ-èìпульсного модулятора; на фиг. 2 функциональная схема блока ограничения.

Широтно-импульсный модулятор содержит счетчики 1 и 2 импульсов, счетные триггеры 3 — 5, триггер 6 зйака, генератор 7 прямоугольных им- 20 пульсов, элементы 8 - 11 совпадений, формирователи 12 и 13 импульсов, инвертор 14, элементы ИЛИ 15 — 17, коммутаторы 18 и 19, блок 20 ограничения, блок 21 сброса, выходные шины 22 и 23, шины 24 входного сигнала, шину 25 знака, при этом выход генератора 7 прямоугольных импульсов соединен со счетным входом .счетного триггера 3 и первыми входами элементов 30

KIH 15 и 16, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера 6 знака, а выходы — соответственно с входами прямого и обратного счета счетчика 1 импульсов, выходы переноса которого соединены с входами элемента 8 совпадений, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 17, выход которого соединен с входом формирова- 40 теля 12 импульсов и первым входом элемента 9 совпадений, выход которого соединен со счетным входом счетного триггера 4, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента 45

KIN 17, а инверсный выход — с первыми входами коммутаторов 18 и 19, входы управления которых соединены с, прямым выходом триггера 6 знака, а выходы .- с выходными шинами 22 и 23, разрядные входы счетчика 2 соединены с общей шиной, счетный вход — с выходом счетного триггера 3, а выход— с первыми входами элементов IO и 11 совпадений и входом формировагеля 13 импульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента 9 совпадений, а выход формирователя 12 импульсов — с вторым входом элемента 10

16 2 совпадений, выход которого соединен со счетным входом счетного триггера

5, прямой выход которого соединен с вторыми входами коммутаторов 18 и 19, причем выход блока 21 сброса соединен с входами сброса счетных триггеров 4 и 5 и вторым входом элемента 11 совпадений, выход которого соединен с входами записи информации счетчиков 1 и 2 и входом инвертора 14, выход которого соединен с первым вхо-. дом триггера 6 знака, второй вход которого соединен с шиной 25 знака и входом блока 20 ограничения, разрядные входы которого соединены с входными шинами 24, а выходы — с разрядными входами счетчика 1 импульсов.

Счетчики 1 и 2 могут быть выполнены на микросхемах К155ИЕ7, тригге" ры 3 — 6 — на микросхемах K155TN2, элементы 8 — 11 совпадений — на микросхемах К155ЛИ1, формирователи 12 и 13 импульсов — на микросхемах

К155АГ1, инвертор - на микросхеме

K155JIH1 элементы ИЛИ 15 — 17-на микросхемах K155JIJI1, коммутаторы 18 и 19 — на микросхемах К155КП2, при этом первый и второй входы одного инверсны относительно входов второго, а генератор 7 прямоугольных импульсов — на микросхеме K155JIA3 с кварцевой стабилизацией или с времязадающим, конденсатором.

Блок 20 ограничения может быть выполнен, например, из группы элементов ИЛИ 26, группы элементов 27 совпадений, элемента И-НЕ 28, элементов

ИЛИ 29 и 30, элемента ИЛИ-НЕ 31 и инвертора 32.

В зависимости от величины, на которой должен быть ограничен входной сигнал и-разрядных входов, шины 24 разбиваются на две группы: с 1 до (n-ш) и с (n-m+1) до и, причем mCn.

Первая группа разрядов — с 1 -o (n-гп) — соединена с первыми входами группы элементов ИЛИ 26, выходы которых являются первыми входами группы элементов 27 совпадений, выходы которых являются(п-m) младшими разрядами выхода блока 20 ограничения.

Вторая группа рязрядных входов шины 24 — с (n-m+1) до и — является соответствующими выходами блока 20 ограничений. Они соединены с m входами элемента И-НЕ 28 и элемента KIN 29.

Выход элемента И-НЕ 28 соединен с первым входом элемента 1ШИ 30, выход которого соединен с вторыми входами

3

147831 группы элементов 27 совпадений. Вь1ход элемента HJIH 29 соединен с первым входом элемента HJIH-kkk . 31, второй вход которого соединен с выходом ин5 вертора 32, а выход — с вторыми входами группы элементов HJIH 26. Вторые входы элемента ИЛИ 30 и инвертора 32 соединены с шиной 25 знака.

Блок 21 сброса, например, может быть выполнен в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора, причем второй вывод резистора присоединяется к шине питания: а второй вывод конденсатора — к общей шине.

Вывод сопротивления, соединенный с конденсатором, является выходом блока 21 сброса.

Модулятор работает следующим образом. 20

После включения напряжения питания блок 21 сброса формирует сигнал, который устанавливает в ноль счетные триггеры 4 и 5, стробирует через элемент 11 совпадений счетчики 1 и 2 и 25 далее стробирует через инвертор 14 с триггер 6 знака. При этом входной сйгнал, пройдя через блок 20 ограничения, записывается в прямом (при положительном знаке сигнала) или в об- Зп ратном (при отрицательном знаке сигнала) коде в счетчик 1, а код знака этого сигнала записывается в триггер

6 знака.

В зависимости от знака входного сигнала импульсы генератора 7 прямоугольных импульсов с частотой f проходят либо через элемент ИЛИ 15 (знак положительный), либо через элемент

ИЛИ 16 (знак отрицательный) и.посту- 4О пают соответственно либо на вход прямого счета, либо на вход обратного счета счетчика 1. В зависимости от величины мантиссы входного сигнала на выходах переноса (либо на прямом, 45 либо на обратном) счетчика 1 через промежуток времени

1 с = — (2 -N)

1 Э о где и — количество разрядов двоичного счетчика;

N — мантисса входного числа, после начальной установки (стробирования) появляется отрицательный импульс. 55

Этот отрицательный импульс с выхода счетчика 1, пройдя через элементы

8,17 и 9, поступает на вход счетного триггера 4 и переключает его. Этот

4 же импульс, пройдя чере1 элементы 12 и 10, поступает на вхол счетного триггера 4 и переключает его с задержкой по времени, относительно переключения триггера 4. Время "., задержки определяется формирователем

12 импульсов. Прямоугольные импульсы с генератора 17 прямоугольнь1х импульсов,поступают также на вход счетного триггера 3, который производит деление частоты f, на 2. Прямоугольные

fo импульсы с частотой — со счетного

2 триггера 3 подаются на счетный вход счетчика 2. На выходе переноса счетчика 2 через промежуток времени

t=---f после начальной установки появляется отрицательный импульс, который. пройдя через элемент 10 совпадений, поступает на вход счетного триггера 5 и возвращает его в исходное состояние. Этот же импульс, пройдя через формирователь 13 импульсов и элемент

9 совпадений, с выдержкой времени ",, определяемой формирователем 13, поступает на в:-ор счетного триггера 4 и также возвращает его в исходное состояние. Отрицательный импульс с выхода счетчика 2 через элемент 11 совпадений является стробирующим для счетчиков 1 и 2 и через инвертор 14 для триггера 6 знака. Далее процесс повторяется. Таким образом, устройство входит в режим автоматического стробирования. При этом с выходов цифрового широтно-импульсного модулятора (шины 22 и 23) идут прямая и инверсная последовательности импульсов с периодом о

T=t l о

Причем, учитывая, что с триггера 4 на первые входы коммутаторов 18 и 19 поступает инверсный сигнал, а с триггера 5 на их вторые входы — прямой сигнал, то между фронтами прямой и инверсной последовательностей импульсов образуются раздвижки,плительностью,и . Очевидно, что

=- — (2 -N)

1 f

1 о должно быть больше, иначе произойдет срыв широтно-импу;и ской модуляции. Для обеспечения этого условия в устройство введен блок 20 ограниче5 14783 ния, который не допускает превышения входным сигналом заранее определенного значения N

Таким образом, введение в цифровой

5 широтно-импульсный модулятор счетного триггера, элементов совпадений, формирователей импульсов, блоков сброса и ограничения с соответствующими связями позволяет осуществить паузы между фронтами прямой и инверсной последовательностей выходных импульсов, что позволяет повысить надежность работы устройства при управлении мощными силовыми ключами за счет исключения в них сквозных токов.

Формула изобретения

Цифровои широтно-импульсныи модулятор, содержащий генератор прямоугольных импульсов, выХод которого соединен со счетным входом первого триггера и первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы 25 которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера знака, Первый вход которого соединен с шиной знака, а второй — с выходом инвертора, вход которого соединен с входами записи информации первого и второго счетчиков импульсов, входы прямого и обратного .счета первого счетчика импульсов соединены соответ- ственно с выходами первого и второго

35 элементов ИЛИ, а входы переполнения— с входами первого элемента совпаде-.. ний, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом 40 второго элемента совпадений, выход которого соединен со счетным входом

16 второго триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом третьего элемента HJIH а инверсный выход— с первыми входами первого и второго коммутаторов, входы управления которых соединены с прямым выходом триггера знака, выходы — с выходными шинами, общая шина подключена к разрядным входам второго счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом первого счетного триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены первый и второй формирователи импульсов, блок ограничения, блок сброса, третий и четвертый элементы совпадений и третий счетный триггер, прямой выход которого соединен с вторыми входами обоих коммутаторов, вход сброса — с входом сброса второго счетного триггера, выходом блока сброса и первым входом третьего элемента совпадений, выход которого соединен с входом инвертора, а второй вход — с выходом второго счетчика импульсов, первым входом четвертого элемента совпадений и через первый формирователь импульсов — с вторым входом второго элемента совпадений, при этом выход третьего элемента ИЛИ через второй формирователь импульсов соединен с вторым входом четвертого элемента совпадений, выход которого соединен со счетным входом третьего счетного триггера, шины входного сигнала соединены с разрядными входами блока ограничения, выходы которого соединены с разрядными входами первого счетчика импульсов, а вход — с шиной знака.

1478316

2б

Фиг.2

Составитель Е.Борзов

Редактор Н.Лазаренко Техред A.Кравчук Корректор О.Кравцова

Заказ 2371/53 Тираж 885 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета о иэобретениям и открытиям лри ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул. Гагярина,1

II ч Гагя ина 101