Способ широтно-импульсной модуляции однополярного напряжения

 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при разработке систем автоматического управления электроприводами. Цель изобретения - расширение диапазона преобразования путем изменения передаточной функции - достигается тем, что дополнительно усиливают входное напряжение, сравнивают с вторым эталонным напряжением и при превышении последнего ограничивают его величину уровнем второго эталонного напряжения, сриг2 одновременно устанавливают первое эталонное напряжение отрицательней полярности , инвертируют результат усиления суммы входного, и первого эталонного напряжений и определяют полярность инвертированного напряжения, причем при его положительной полярности преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длительностью усиленное или ограниченное на уровне второго эталонного напряжения входное напряжение, а при отрицательной полярности инвертированные напряжения дополнительно суммируют с усиленным или ограниченным на уровне второго эталонного напряжения входным напряжением, преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длительностью результат суммирования и изменяют на противоположную фазу переключений последовательности импульсов с изменяемой длительностью. Устройство для реализации способа содержит усилительограничитель 1, резистор 2, операционный усилитель 3, резисторы 4 и15, диоды 6 и 7, сумматор 8, преобразователь 9 напряжения в последовательность импульсов и элемент 10 равнозначности. 2 ил. Os ю ю ел о во/Х

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспУБлик

<л)5 Н 03 К 7/08

ГОСУДАРСТВ Е ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4663648/21 (22) 15.03.89 (46) 15,11,91. Бюл. М 42 (71) Рижский политехнический институт им.А,Я.Пельше (72) Я,И.Кузьмин, Я.П,Грейвулис и И.Я,Ранькис (53) 621.374,56(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1256187, кл. Н 03 К 7/08, 29.12.84.

Авторское свидетельство СССР

М 1361709, кл. Н 03 К 7.08, 13.01.86. (54) СПОСОБ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ

МОДУЛЯЦИИ ОДНОПОЛЯРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при разработке систем автоматического управления электроприводами. Цель изобретения — расширение диапазона преобразования путем изменения передаточной функции — достигается тем, что дополнительно .усиливают входное напряжение, сравнивают с вторым эталонным напряжением и при превышении последнего ограничивают его величину уровнем второго эталонного напряжения, одновременно устанавливают первое эталонное напряжение отрицательной полярности, инвертируют результат усиления суммы входного и первого эталонного напряжений и определяют полярность инвертированного напряжения, причем при его положительной полярности преобразуют в

-последовательность импульсов с изменяемой длительностью усиленное или ограниченное на уровне второго эталонного напряжения входное напряжение, а при отрицательной полярности инвертированные напряжения дополнительно суммируют с. усиленным или ограниченным на уровне второго эталонного напряжения входным напряжением, преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длител ьностью результат суммирования и изменяют на противоположную фазу переключений последовательности импульсов с изменяемой длительностью, Устройство для реализации способа содержит усилительограничитель 1, резистор 2, операционный усилитель 3, резисторы 4 и 5, диоды б и 7, сумматор 8, преобразователь 9 напряжения в последовательность импульсов и элемент

10 равнозначности. 2 ил.

1691950

20

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при разработке систем автоматического управления электроприводами.

Целью изобретения является расширение диапазона преобразования путем изменения передаточной функции, На фиг. 1 приведена передаточная функция широтно-имг1ульсного преобразования; на фиг. 2 — блок-схема устройства, реализующего способ широтно-импульсной модуляции однополярного напряжения, Способ широтно-импульсной модуляции ОднополярногО напряжения включает суммирование и усиление входного и первого эталонного напряжений, усиление входного напряжения, сравнение era с вторым эталонным напряжением и при превышении последнего ограничение на уровне второго эталонного напряжения, одновременно установление первого эталонного напряжения отрицательной полярности, инвертирование результата усиления суммы входного и первого эталон ного напряжений и определение полярности инвертированного напряжения, причем при его положительной полярности — преобразование в последовательность импульсов с изменяемой длительностью усиленного или ограниченного на уровне второго эталонного напряжения входного напряжения, а при отрицательной полярности инвертированного напряжения — преобразование в последовательность импульсов с изменяемсй длительностью суммы инвертированного и усиленного или ограниченного на уровне второго эталонного напряжения входного напряжения и изменение на противоположную фазу переключений последовательности импульсов изменяемой длительности, Устройство, реализующее способ широтно-импульсной модуляции однополярного напряжения, содержит усилитель-ограничитель 1, резистор 2, операционный усилитель 3, резисторы 4 и 5, диоды 6 и 7, сумматор 8, преобразователь 9 напряжения в последовательность импульсов и элемент 10 равнозначности. Входная шина соединена с входом усилителя-ограничителя 1 и через резистор 2 с инвертирующим входом операционного усилителя 3, выход которого соединен с катодом диода 6 и анодом диода 7, неинвертирующий вход — с общей шиной, инвертирующий вход через резистор 4 — с шиной отрицательного первого эталонного напряжения, а через резистор 5 — с анодом диода 6 и первым входом сумматора 8, второй вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя 1, а выход — с входом преобразователя 9 напряжения в последовательность импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента 10 равнозначности, второй вход которого соединен с катодам диода 7, à выход — с выходной шиной. Шина второго эталонного напряжения подключена к второму входу усилителя-ограничителя 1.

При входном напряжении Uex, меньшем эталонного напряжения U1, напряжение на входе преобразователя постоянного тока в последовательности импульсов равно выходному напряжению усилителя-ограничителя с коэффициентом усиления К1 и максимальным уровнем выходного напряжения Uorp. При повышении входного напряжения в этой зоне характеристики (фиг, 1) напряжение на входе преобразователя возрастает пропорционально коэффициенту усиления К1 и увеличивается ширина выходных положительных импульсов преобразователя, т,е. растет коэффициент заполнения импульсов К и и уменьшается с к важность, ПРи Увеличении Uax до О„р и Uorp < О1 возникает зона характеристики с независимым от величины Uax значением Ka = 0,5 (скважность два).

После того, как Uax превысит эталонное напряжение U1, на вход преобразователя

ПОДаЕтСЯ СУММа НаПРЯжЕНИй Оогр + К2(О1Uex), ГдЕ К2 — КОЭффИцИЕНт уСИЛЕНИя ИЗМЕрительного усилителя, Это напряжение па мере увеличения U» уменьшается до нуля при K2. - 1- Uax I = Uorp. Для того, чтобы при увеличении О» продолжалось бы увеличение коэффициента заполнения Кзи, неабхоДимо пРи Uex > U1 инвеРтиРовать логические уровни выходных импульсов преобразователя. Возможное скачкообразное увеличение Кзи при О» = U1исключается обеспечением при Uex = Uorp установки коэффициента заполнения импульсов на выходе преобразователя Кзи = 0,5 (фиг, 1).

ТаКИМ ОбраЗОМ, ПвдбсрОМ К1, К2, Оогр, U1 можно видоизменять зависимость M ат значений Uex, т.е. регулировать передаточную функцию широтно-импульсной модуляции, Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал падается на усилительограничитель 1 и операционный усилитель

3. ПРи УсловиЯх, когда Uex < U1 и Uex < Uorpi на выходе усилителя-ограничителя имеем линейно нарастающее напряжение U =

=K1Ue, где K1 — коэффициент усиления усилителя- ограничителя 1, При этом на выходе операционного усилителя 3 имеем положительное напряжение насыщения, соатветствующее уровню сигнала логической единицы элемента 10 равнозначности. Диод

1691950

6 закрыт, а через диод 7 на второй вход элемента 10 равнозначности поступает единичный логический сигнал. Напряжение на выходе сумматора 8 равно К10вх. Преобразователь 9 обеспечивает линейный закон модуляции выходного напряжения сумматора 8. При наличии положительного импульса напряжения на выходе преобразователя 9, соответствующего уровню сигнала лаг .ческий единицы, на выходе элемента 10 равназначкости также имеем единичный логический сигнал. Во время паузы (нулевого напряжения) преобразователя 9 напряжение на выходе элемента 10 равнозначности соответствует уровню логического нуля, т.е. отсутствует.

Когда Uex = Uprp, на меньше 01, коэффициент заполнения импульсов на выходе преобразователя 9 равен 0,5 (скважность два), что обеспечивается регулировкой характеристики преобразователя. При Uex >

>Uprp, на меньшем 0>, диод 6 также закрыт и на вход преобразователя 9 поступает U«p, чем сохраняется в зоне Uorp < Uex < 01 значение Кзи = 0,5

При выполнении условия 0вх > 01> Uorp выходное напряжение усилителя-ограничителя 1 ограничивается на уровне Uorp, а выходное напряжение операционного усилителя 3 меняет свой знак, 0з = Kz(Uex-IJ ), где Kz — коэффициент его усиления. При этом открывается диод 6 и усилитель 3 из режима насыщения переходит в усилительный режим. Таким образом, напряжение на втором входе сумматора 8 становится отрицательным, обеспечивая вычитание входных сигналов сумматора, Выходное напряжение сумматора 8 с увеличением уровня входного напряжения

0вх уменьшается, в связи с чем уменьшается и относительная продолжительность положительных импульсов на выходе преобразователя 9, При этом диод 7 закрывается и на втором входе элемента 10 равнозначности оказывается сигнал логического нуля, В связи с этим импульсы логических сигналов, поступающие ка первый вход элемента 10 равнозначности, на его выходе оказываются

-инвертированными, что в конечном счете соответствует увеличению коэффициента заполнения импульсов Ke > 0,5 при соответствующем увеличении входного постоянного напряжения больше U>.

15 зультат суммирования и изменяют на противоположную фазу переключений последовательности импульсов с изменяе55 май длительностью.

В частности, при обеспечении 01 = 0О Р и Ki = К2 зависимость коэффициента заполнения импульсов от уровня входного напряжения во всем диапазоне 0 0вх 0вх.макс оказывается линейной без участков излома передаточной характеристики.

РегУлиРовкой значений Uprp, 01, К1 и К2 обеспечивается задание требуемого закона изменения коэффициента заполнения импульсов.в зависимости от уровня входного напряжекия постоянного тока 0», Таким образом, изобретение позволяет изменять в широких пределах передаточную характеристику преобразования, чта расширяет диапазон преобразуемых напряжений, Формула изобретения

Способ широтно-импульсной модуляции однополярного напряжения, включающий суммирование и усиление входного и первого эталонндго напряжений, определение полярности напряжения, ограничение напряжения, инвертирование напряжения и преобразование напряжения в последдвательность импульсов с изменяемой длительностью, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования путем изменения передаточной функции, дополнительно усиливают входное напряжение, сравнивают с вторым эталонным напряжением и при превышении последнего ограничивают его величину уровнем второго эталонного напряжения, одновременно устанавливают первое эталонное напряжение отрицательной полярности, инвертируют результат усиления суммы входного и первого эталонного напрений и определяют полярность инвертир.ваннога напряжения, причем при его положительной полярности преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длительностью усиленное ипи ограничекнае на уровне второго эталонного напряжения входное напряжение, а при отрицательной полярности инвертированного напряжения дополнительно суммируют его с усиленным или ограниченным на уровне второго эталон, ого напряжения входным напряжением, преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длителЬ,юстью ре1691950

Составитель Е, Борзов

Техред М,Маргентал Корректор М Шароши

Редактор А. Лежнина

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

Заказ 3934 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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