Широтно-импульсный модулятор

 

Изобретение относится к импульсной технике, может быть использовано в системах связи и управления и обеспечивает повышенное быстродействие. Устройство содержит счетчики импульсов, 2, 4, блок совпадения кодов 3, D-триг гер 5, ключ 6, RS-триггер 7, элемент совпадения 8, элемент запрета 9, шину синхроимпульсов 10, шину управления 11, выходные шины 12, 13. 2 ил.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительной технике и системах автоматического управления. Известен широтно-импульсный модулятор (ШИМ), являющийся прототипом и содержащий блок совпадения кодов, входы которых соединены с выходами первого счетчика и цифрового функционального преобразователя, а входы последнего - с выходами второго счетчика, выходы - с первыми входом триггера, второй вход которого соединен с выходом первого счетчика импульсов.

Недостатком прототипа является низкая скорость передачи информации, обусловленная перебором всех состояний счетчиков.

Цель изобретения - повышение скорости передачи информации (за счет перебора части состояний счетчика).

Поставленная цель достигается тем, что в ШИМ, содержащий первый счетчик импульсов, информационные входы которого соединены с входными шинами, а выходы соединены с первыми входами блока совпадения кодов, второй счетчик импульсов, RS-триггер, введены D-триггер, ключ, элемент совпадения, элемент запрета, шина синхронизирующих импульсов, шина управления, при этом вход младшего разряда первого счетчика импульсов соединен со счетным входом D-триггера и входом младшего разряда второго счетчика импульсов, остальные входы которого соединены с общей шиной, а выходы соединены с вторыми входами блока совпадения кодов, выход которого соединен с входом ключа, выход которого соединен с первым входом RS-триггера, выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, выход которого является выходом устройства, а второй вход соединен с выходом D-триггера, входы разрешения записи счетчиков, вход разрешения записи D-триггера, вход управления ключа, второй вход RS-триггера объединены и соединены с шиной управления и первым входом элемента запрета, второй вход которого соединен с шиной синхронизирующих импульсов, а выход - со счетными входами первого и второго счетчиков.

В указанном ШИМ цель изобретения достигается тем, что младший разряд передается уровнем информационного импульса (первой части периода ШИМ - сигнала) и оно может применяться в многоканальных системах (так как необходимы стробирующие импульсы).

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого ШИМ; на фиг. 2 - временные диаграммы.

ШИМ содержит на передающей стороне М1 идентичных ячеек 1, содержащих каждая (и являющаяся каждая непосредственно предлагаемым ШИМ) первый счетчик 2, информационные входы которого являются входами ШИМ, выходы соединены с первыми входами блока 3 совпадения кодов, младший разряд соединен с младшим разрядом второго счетчика 4, выход блока 3 соединен с входом ключа 6. Остальные разряды второго счетчика 4 заземлены. Младший разряд первого счетчика 2 соединен с входом D-триггера 5. Выход ключа 6 соединен с R-входом триггера 7, выход которого соединен с первым входом схемы совпадения 8, выход которой является выходом 12 ШИМ, а второй вход соединен с выходом D-триггера 5. Входы разрешения записи счетчиков 2 и 4, управляющие входы D-триггера 5 и ключа 6, S-вход триггера 7 объединены и соединены с управляющим входом ШИМ 11. Схема 9 И соединена первым входом с синхровходом 10 ШИМ, предназначенным для подачи (счетных) синхроимпульсов, выход - с синхровходами счетчиков, второй инверсный вход - с управляющим входом 11 ШИМ, соединенным также с управляющим выходом 13 (и также с управляющими входами других ШИМ 1 передающей стороны).

На передающей стороне на синхровход 10 подаются импульсы для счетчиков. Счетчики организованы по модулю А, где АК+1, где К - разрядность информации. На вход 11 подаются импульсы, стробирующие такты передачи-приема с периодом не меньшим А.

На приемной стороне необходимо использовать импульсы (входа 11), стробирующие такты передачи-приема.

Устройство работает следующим образом.

При появлении управляющего импульса на входе 11 (фиг. 2а) информация передающей стороны записывается в счетчик 2 ШИМ (ячейки ШИМ) 1. Младший разряд информации записывается в младший разряд счетчика 4 и в триггер 5. На выходе ключа 6 - "0", и в триггер 7 записывается "1".

Если младший разряд информации "0", то на выходе - "0", если "1" - то на выходе, соответственно, "1".

По окончании управляющего импульса разрешается работа счетчиков, считающих одновременно (чем достигается увеличение скорости перебора информации до совпадения, а, следовательно, скорость передачи информации). При совпадении цифровых кодов счетчиков на выходе блока 3 появляется "1" и триггер 7 переключается.

В течение управляющего импульса синхроимпульсы блокированы схемой 9.

За счет наличия длительности управляющего импульса длительность ШИМ-сигнала в канале практически увеличивается на величину τ_o (фиг. 2б).

Необходимо отметить, что младший разряд информации, представленной в цифровом виде, не записывается в счетчик, а передается уровнем. Таким образом, оставшаяся часть информации, всегда являющаяся четной, может передаваться соответствующим ей половинным сигналом.

При М-канальной системе получается выигрыш в скорости передачи информации.

Действительно, при передаче информации по М каналам (в прототипе по М+1 каналам за счет канала управляющего сигнала предлагаемого устройства), учитывая, что за любое время работы счетчика в прототипе просчитывается число состояний в два раза меньше, чем в предлагаемом устройстве, то выигрыш в скорости передачи информации равен: η= Так, при М=3, N=8, τ_o=0,1 выигрыш равен 1,48. При увеличении числа каналов выигрыш в скорости стремится к 2.

Таким образом, за счет передачи младшего информационного разряда уровнем и, следовательно, оставшейся части информации - соответствующим половинным сигналом, достигается увеличение скорости передачи информации.

Формула изобретения

ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР, содержащий первый счетчик импульсов, информационные входы которого соединены с входными шинами, а выходы соединены с первыми входами блока совпадения кодов, второй счетчик импульсов, RS-триггер, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введены D-триггер, ключ, элемент совпадения, элемент запрета, шина синхронизирующих импульсов, шина управления, при этом вход младшего разряда первого счетчика импульсов соединен с счетным входом D-триггера и входом младшего разряда второго счетчика импульсов, остальные входы которого соединены с общей шиной, а выходы соединены с вторыми входами блока совпадения кодов, выход которого подсоединен к входу ключа, выходом соединенного с первым входом RS-триггера, выход которого соединен с первым входом элемента совпадения, выход которого является выходом устройства, а второй вход соединен с выходом D-триггера, входы разрешения записи счетчиков, вход разрешения записи D-триггера, вход управления ключа, второй вход RS-триггера объединены и соединены с шиной управления и первым входом элемента запрета, второй вход которого соединен с шиной синхронизирующих импульсов, а выход с счетными входами первого и второго счетчиков импульсов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2