Широтно-импульсный модулятор

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и вторичных источников питания. Цель изобретения - повышение точности преобразования и расширение динамического диапазона . Широтно-импульсный модулятор содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 пилообразного напряжения, динамический запоминающий элемент 3. компаратор 4, выходную шину 5, входную шину 7. Введение в него резистивного делителя 6 напряжения позволило повысить точность преобразования за счет устранения дрейфа нуля сумматора и расширить динамический диапазон за счет подключения резистивного делителя 6 напряжения между выходом динамического запоминающего элемента 3 и входом компаратора 4. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s Н 03 К 7/08

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ. КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4389252/21 (22) 09.03.88 (46) 07,05.91. Бюл. hh 17 (72) В.Н.Попов и А,С.Федюкин (53) 621.З76.54.(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 511687, кл. Н 03 К 7/08, 1976.

Авторское свидетельство СССР

М 744961, кл. Н 03 К 7/08, 1978, (54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и вторичных источников питания, Цель,, Ж,, 1647880 А1 изобретения — повышение точности преобразования и расширение динамического диапазона. Широтно-импульсный модулятор содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 пилообразного напряжения, динамический запоминающий элемент 3, компаратор 4, выходную шину 5, входную шину 7, Введение в него резистивного делителя 6 напряжения позволило повысить точность преобразования за счет устранения дрейфа нуля сумматора и расширить динамический диапазон за счет подключения резистивного делителя 6 напряжения между выходом динамического запоминающего элемента 3 и входом компаратора 4, 2 ил.

1647880

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в системах автоматического регулирования и вторичных источниках питания, Целью изобретения является повыше. ние точности преобразования путем устранения дрейфа нуля сумматора и расширение динамического диапазона.

На фиг. 1 приведена функциональная схема широтно-импульсного модулятора; на фиг. 2 — пример выполнения динамического запоминающего элемента, Широтно-импульсный модулятор содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 пилообразного напряжения, динамический запоминающий элемент 3, компаратор 4, выходную шину 5, резистивный делитель 6 напряжения, входную шину

7, при этом генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 пилообразного напряжения и динамический запоминающий элемент 3 соединены последовательно, входная шина 7 и выход динамического запоминающего элемента подключены к входам резистивного делителя 6 напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора 4, выход которого соединен с выходной шиной 5 устройства, а второй вход — с выходом генератора 2 пилообразного напряжения.

Динамический запоминающий элемент

3 может быть выполнен на операционном усилителе 8, двух диодах 9, 10, конденсаторе 11, операционном усилителе 12 и резисторах 13, 14, при этом неинвертирующий вход усилителя 8 соединен с входной шиной, ин ергирующий вход через диод 9 — с выходом усилителя 8, выход которого через соединенные последовательно диод 10 и конденсатор 11 подключен к общей шине, обьединенные выводы диода 10 и конденсатора 11 подключены к неинвертирующему входу. усилителя 12, выход которого соединен с выходной шиной, инвертирующим входом усилителя 12 и через резистор 13 с инвертирующим входом усилителя 8. Для повышения линейности передаточной характеристики динамического запоминающего элемента параллельно конденсатору

11 может быть подключен резистор 14, величина которого подбирается при налаживании устройства.

Широтно-импульсный модулятор работает следующим образом, Генератор 1 вырабатывает тактовые импульсы, запускающие генератор 2. На выходе генератора 2 вырабатываются положительные пилообразные импульсы, которые поступают на второй вход компаратора 4 и

45 на вход элемента 3, в котором пилообразное напряжение через усилитель 8 и диод 10 сглаживается запоминающим конденсатором 11 и обеспечивается слежание за его амплитудой, для чего степень разряда запоминающего конденсатора 11 эа период выбирается резистором 14 и усилителем 12 несколько больше, чем ожидаемое уменьшение амплитуды пилообразного напряжения в последующем такте. Напряжение с выхода элемента 3 поступает на первый вход делителя 6. При отсутствии входного напряжения на шине 7 на выходе делителя

6 вырабатывается положительное напряжение, поступающее на первый вход компаратора 4. До тех пор пока это напряжение превышает напряжение на втором входе. компаратора 4, на выходе его присутствует отрицательное напряжение. При равенстве напряжений в момент времени ti, происходит изменение полярности напряжения на выходе компаратора 4 и оно становится положительным. Таким образом на шине 5 устанавливается последовательность разнополярных импульсов. Коэффициент деления напряжения делителем 6 выбирается в соответствии с требованиями, предъявляемыми к виду передаточной характеристики широтно-импульсного модулятора, При поступлении на шину 7 положительного напряжения на выходе делителя 6 напряжение увеличивается и, следовательно, на шине 5 длительность отрицательных импульсов увеличивается, а положительных, соответственно, уменьшается. При поступлении на шину 7 отрицательного напряжения, на выходе делителя 6 напряжение уменьшается и, следовательно, на шине

5 длительность отрицательных импульсов уменьшается, а положительных, соответственно, увеличивается.

Погрешность преобразования входного сигнала широтно-импульсным модулятором можно записать в виде д =д1+д2+дз+д4+д5, (1) где д1 — погрешность генератора 1; д2 — погрешность генератора 2; дз — погрешность элемента 3; д4 — погрешность компаратора 4; д — погрешность делителя 6.

Момент времени t o, определяющий длительность разнополярных импульсов на шине 5 при отсутствии входного сигнала, находится из равенства

1647880 — =1 чтоо

«о аБ (6)

tio=. К„а T. (3) аЕ1=К Е1+1 — о +e (4) т1о

Полагая Е1 = Е1+1, иэ уравнения (4) нахоФиг. 2

Составитель Е.Борзов

Редактор Г.Наджарян Техред М.Моргентал Корректор О. Кравцова

Заказ 1652 Тираж 472 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 где Кд — коэффициент деления делителя 6;

Е1, Е1+1 — амплитуда пилообразного импульса соответственно предыдущего и последующего;

Ц 5 а = е - степень разряда запоминающего конденсатора элемента 3;

Т вЂ” период следования пилообразных импульсов.

Полагая Е1 = Е1+1, из уравнения (2) находим

Так как в устройстве-прототипе напряжение с ДЗУ подается на компаратор непосредственно, а напряжение с ГПН вЂ” через суммирующий усилитель, то запишем уравнение (4) для устройства-прототипа, аналогичное уравнению (2) 20 где К вЂ” коэффициент усиления суммирую- 25 щего усилителя; е — паразитное напряжение на выходе суммирующего усилителя. дим а -— е и, — Т (5) К 35

Разделив tio íà tio, и понимая, что при одинаковом виде переходных характеристик широтно-импульсных модуляторов Кд .К = 1, находим 40

Таким образом, погрешность Os предлагаемого устройства меньше, чем устройства-протитопа на величину — Е- . е

a51

Применение в широтно-импульсном модуляторе резистивного делителя напряжения выгодно отличает предлагаемый модулятор от укаэанного прототипа, так как не менее чем на 20 повышается точность эа счет исключения аддитивной погрешности суммирующего усилителя (исключается влияние смещения нулевого уровня суммирующего усилителя), что, в свою очередь, расширяет динамический диапазон преобразования входного сигнала за счет использования динамического запоминающего элемента с единичным коэффициентом передачи и использования полного размаха пилообразного напряжения.

Формула изобретения

Широтно-импульсный модулятор, содержащий компаратор, выход которого соединен с выходной шиной, и соединенные, последовательно генератор тактовых импульсов, генератор пилообразного напряжения, и динамический запоминающий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и расширения динамического диапазона, в него дополнительно введен резистивный делитель напряжения, входы которого соединены соответственно с выходом динамического запоминающего элемента и входной шиной устройства, а выход — с первым входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения.