Фазоимпульсный модулятор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях и генераторах, а также во вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - повышение надежности и помехоустойчивости и уменьшение фазовых искажений - достигается путем исключения счетных триггеров из устройства и использованием двусторонней симметричной модуляции широтно-импульсного сигнала. Фазоимпульсный модулятор содержит генератор 1 тактовых импульсов, широтно-импульсный модулятор 2 и выходной блок 3. Введение дополнительно элементов 4, 5 совпадений и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, 7, а также выполнение широтно-импульсного модулятора 2 с двусторонней симметричной модуляцией выходного сигнала обеспечивает повышение надежности и помехоустойчивости работы устройства благодаря исключению формирования ложных импульсов с длительностью до полупериода рабочей частоты и уменьшение фазовых искажений симметричной модуляцией длительности импульсов относительно моментов переключения амплитуды импульсов рабочей частоты генератора тактовых импульсов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (s1)s Н 03 К 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

Ф

° °

К .АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4445179/24-21 (22) 20.06,88 (46) 15.12.90. Бюл. ¹ 46 (72) А.А. Алексанян, В.А.Александров, Б.Н.Артемьев.В.А. Галахов и В.Л. Куликов (53) 621.376.54 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 614535, кл. Н 03 К 7/08, 1972.

Патент Англии № 1505181, кл. Н 03 К

7/08, 1978. (54) ФАЗОИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть Использовано в ключевых усилителях и генераторах, а также во вторичных источниках электропитания.

Цель изобретения — повышение надежности и помехоустойчивости и уменьшение фазовых искажений — достигается путем исключения счетных триггеров из устройства и использованием двусторонней симметричной модуляции широтно-импульсного сигнала. Фазоимпульсный модулятор содержит генератор 1 тактовых импульсов, широтно-импульсный модулятор 2 и выходной блок 3. Ввведение дополнительно элементов 4,5 совпадений и элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6,7а также выполнение широтно-импульсного модулятора 2 с двусторонней симметричной модуляцией выходного сигнала обеспечивает повышение надежности и помехоустойчивости работы устройства благодаря исключению формирования ложных импульсов с длительностью до полупериода рабочей частоты и уменьшение фазовых искажений симметричной модуляцией длительности импульсов относительно моментов переключения амплитуды импульсов рабочей частоты генератора тактовых импульсов. t з.п. ф-лы, 2 ил.

1614110

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях и генераторах, вторичных источниках электропитания.

Цель изобретения — повышение надеж- 5 ности и помехоустойчивости и уменьшение фазовых искажений, На фиг.1 приведена функциональная схема фазоимпульсного модулятора, на фиг,2 — временные диаграммы,его работы. 10

Фазоимпульсный модулятор содержит генератор 1 тактовых импульсов, широтноимпульсный модулятор 2, выходной блок 3, элементы 4 и 5 совпадений, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7, при этом первый 15 выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с входом синхронизации широтноимпульсного модулятора 2, вход которого соединен с входной шиной управляющего напряжения, а выход — с первыми входами 20 элементов 4 и 5 совпадений, причем второй прямой вход элемента 4 совпадений соединен с вторым инверсным входом элемента 5 совпадений и первым выходом генератора

1 тактовых импульсов, второй выход которо- 25 го соединен с первыми входами элементов

ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7, вторые входы которых соединены с выходами элементов 4 : и 5 совпадений, а выходы — с входами выходного блока 3, выход которого соединен 30 с выходной шиной устройства.

На фиг,2 приведены временные диаграммы напряжений на первом 01.1(2fo) и втором 0>.2(fo) выходах генератора 1 тактовых импульсов, симметричное пилообраз- 35 ное напряжение U>, формируемое в широтно-импульсном модуляторе 2, по результату сравнения которого с входным сигналом Uo формируется последовательность широтно-модулированных импульсов Uz, à 4() также выходные сигналы элементов 4 и 5 совпадений — 04 и Vs, элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7 — Ue и U7 и импульсное напряжение на выходе выходного блока

3 — Оз. 45

Генератор 1 тактовых импульсов предназначен для формирования импулбсных ,последовательностей 01.1 и 01.г типа ме-, андр рабочей fo и удвоенной рабочей частоты 2fo, Генератор 1 может быть выполнен на 50 мультивибраторе и двух счетных триггерах, переключающихся по спаду импульсного напряжения на их входах синхронизации, Широтно-импульсный модулятор предназначен для формирования широтно-им- 55 пульсного сигнала с удвоенной рабочей частотой по результату сравнения симметричного пилообразного напряжения Un, сформированного в результате интегрирования импульсного напряжения 01,i, с входным сигналом Uo. Широтно-импульсный модулятор может быть выполнен на операционном усилителе с емкостной обратной связью и компараторе, Элементы 4 и 5 совпадений и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

6 и 7 предназначены для преобразования импульсных сигналов 01.1 и U>.z и сигнала с широтно-импульсной модуляцией 02 в импульсные напряжения Ue и 07, симметрично сдвинутые по фазе относительно тактовых моментов времени t . Элементы 4 — 7 выполнены на стандартных логических схемах, например, серии 533ЛАЗ и 533ЛП5.

Выходной блок 3 предназначен для ключевого усиления по мощности импульсных напряжений Ое и 07, модулированных по фазе, и их последующего сложения. Выходной блок 3 может быть выполнен на двух двухтактных каскадах с трансформаторным выходом, включенных по выходу последовательно, либо на двух полумостовых схемах, соединенных последовательно в мостовую схему с трансформаторным выходом. 8 зависимости от применения выходной блок 3 может быть подключен к нагрузке через резонансный контур, либо через выпрямитель и фильтр нижних частот.

Фазо-импульсный модулятор работает следующим образом.

Импульсный сигнал 01.1 удвоенной рабочей частоты с первого выхода генератора

1 тактовых импульсов поступает на вход синхронизации широтно-импульсного модулятора 2, где в результате интегрирования преобразуется в симметричное пилообразное найряжение 0> частотой 24 и амплитудой Un<. По результату сравнения пилообразного напряжения 0< с входным напряжением Оо на выходе модулятора 2 формируется сигнал Uz, f1 .U„(Uo, (1) 0 при 0 >Lb.

Фронт и спад импульсов сигнала 02 симметрично смещены относительно тактовых моментов времени Ь, а длительность импульсов t> определяется выражением .

1и = Uo/2 оОпм.

Сигнал Uz поступает на первые входы элементов 4 и 5, вторые входы которых подключены к первому выходу генератора 1. В результате на их выходах формируются импульсные последовательности U4 и 05:

04 = 02 V 01.1 (2)

Us=Us v 01.1.

Сигналы U4 и 05 представляют собой разделенные половины импульсое сигнаЛа

Uz. Сформированные таким образом сигналы U4 u Us поступают на вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7, на

1614110

10 (4) 20

40

50 первые входы которых подается импульсНОЕ НаПРЯжЕНИЕ 01.Z РабОЧЕй ЧаСтОтЫ fo C второго выхода генератора 1 тактовых импульсов. В результате на выходах элементов.

6 и 7 формируются импульсные напряжения

U6 и U7, симметрично сдвинутые по фазе относительно тактовых моментов времени

Ск:

06 = 04 О+ 01.2: (3)

07 05 Q+) 01.2 °

Выполнение выражения (3) эквивалентно смещению напряжения U1.2 относительно тактовых моментов tK влево и вправо на величину t

U6(t ) = 01.2 (t+t4/2);

U7(t ) = U1.z(t-1и/2).

Это соответствует симметричному фаэовому сдвигу напряжений U6 и 07 относительно моментов времени tK. дЪ =оси тО (5)

Pl = Л1и т6

Таким образом, в фазоимпульсном модуляторе обеспечивается симметричная фазовая модуляция двух импульсных последовательностей.

Импульсные напряжения 06 и U7 поступают.на входы выходного блока 3, где осуще- 30 ствляется их ключевое усиление по мощности и противофазное сложение. В результате на выходе выходного блока 3 формируется последовательность разнополярных импульсов

03 рабочей частоты fo, длительность которых т„изменяется по закону изменения входного сигнала Uo от 0 до 1/2 fo:

Оз = Ео(06 — 07), (6) где Ео — амплитуда выходных импульсов.

При этом в режиме ограничения при Vz =

= 1 длительность tu = 1/2 fo и выходное напряжение Оз представляет импульсную последовател ьностьтипа меандр, а при 02=0дл игельность г = 0 и выходное напряжение Оз = О.

Использование в устройстве симметричной фазовой модуляции позволяет эффективно использовать его в качестве ключевых генераторов с неизменной относительно тактовых импульсов фазой выход-. ного регулируемого по амплитуде напряжения, так как в процессе регулирования мощности генератора фазоимпульсный модулятор не вносит каких-либо изменений фазы выходного нап ряжения.

Применение устройства в регуляторах .-. напряжений с частотой изменения входного сигнала до(0,1-0,3) fo за счет использования двусторонней симметричной модуляции позволяет уменьшить искажения выходного сигнала до 1-2, Введение в состав известного устройства дополнительных блоков и связей позволило сохранить устойчивую работу фазоимпульсного модулятора во всем диа- пазоне изменения входного сигнала, включая и режим перемодуляции, при одновременном снижении искажений формы выходного сигнала, при этом возможное наличие высокочастотных переключений сигнала на выходе широтно-импульсного модулятора в моменты изменения его выходного состояния, а также наличие высокочастотных помех на шинах питания устройства не приводит к потере устойчивости его работы и снижению надежности благодаря отсутствию при формировании импульсной последовательности счетных триггеров.

Формула изобретения

1. Фазоимпульсный модулятор, содержащий генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом синхронизации широтно-импульсного модулятора, вход которого соединен с входной шиной управляющего напряжения, и выходной блок, выход которого соединен с выходной шиной модулятора, отл и чаю щи йся тем, что, с целью повышения надежности и помехоустойчивости, в него введены два элемента совпадений и два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с входами выходного блока, первые . входы — с вторым выходом генератора тактовых импульсов, а вторые входы — с выходами первого и второго элементов совпадений соответственно, первые входы которых соединены с выходом широтно-импульсного модулятора; при этом второй прямой вход первого элемента совпадений соединен с вторым инверсным входом второго элемента совпадений и с первым выхо. дом генератора тактовых импульсов.

2, Модулятор по п.1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью уменьшения фазовых искажений, широтно-импульсный модуля- тор выполнен с. двусторонней модуляцией длительности выходного сигнала.

Uy

В 3

Составитель Е.Борзов

Редактор Л,Пчолинская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор Э.Лончакова

Заказ 3898 Тираж 663 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101