Широтно-импульсный модулятор

 

О П И С А Н И Е пщУЗ)573

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских .

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт, свид-ву (22) Заявлено 20.02.78 (21) 2581247/18-21 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. К .

Н ОЗК 7/08

Государственный комитет

СССР по делам изобретений (43) Опубликовано 30.04.80. Бюллетень № 16 (53) УДК 621.376.5 (088.8) и открытий (45) Дата опубликования описания 30.04.80 (72) Авторы изобретения В. Б. Смолов, И. В. Герасимов, Е. П. Угрюмов, Б. Я. Толстобров, М. Л. Гольденберг, М. С. Байков и Н. М. Сафьянников

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт имени В. И. Ульянова (Ленина) и Ленинградский гидрометеорологический институт (71) Заявители (54) ШИРОТНО-ИМПУЛЪСНЫЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к области импульсной техники и может найти применение в телеметрических информационно-измерительных системах.

Известен широтно-импульсный модулятор, содержащий интегро-сумматор на два входа, в каждой входной цепи которого включены последовательно по два резистора и ключу, причем объединенные выводы ключей и вторых резисторов соединены с 10 общей шиной через конденсаторы, и широтно-импульсный модулятор, выходы которого управляют ключами, а вход соединен с выходом интегро-сумматора i(1). Этот модулятор осуществляет преооразование вход- 15 ного напряжения лишь по арктангенсной зависимости, что ограничивает его функциональные возможности.

Известен широтно-импульсный модулятор, содержащий интегро-сумматор, комп а- 20 ратор, входы которого подключены к выходу интегро-сумматора и шине пилообразного напряжения, и управляемый резистивный делитель, входы которого подключены к входам устройства, а выход — к опорно- 25 му входу компаратора, причем управляющий вход интегро-сумматора соединен с выходом устройства (2). Модулятор преобразует входное напряжение в длительность выходного импульса только по линейному закону, что также ограничивает его функциональные возможности.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей широтноимпульспого модулятора, а именно обеспечению преобразования входного напряжения также и по нелинейному закону для широкого класса нелипейностей.

Поставленная цель достигается тем, что в широтно-импульсном модуляторе, содержащем интегро-сумматор, управляющии вход которого соединен с выходом устроиства, а два других входа — с входами устройства управляемый делитель напряжения и компаратор, выход которого соединен с управляющим входом интегро-су.мматора, один вход — с выходом интегро-сумматора, а другой — с шиной пилообразного напряжения, между первыми дополнительными входами устройства и интегро-сумматора, включен управляемый делитель напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом устройства, а между вторыми дополнительными входами устройства и интегро-сумматора включен резистор, причем управляемый делитель напряжения выполнен в виде соединенных последовательно первого резистора, ключа и второго рези731573 (2) ряется.

3 стора, объединенные выводы которых соединены с общей шиной через конденсатор.

На чертеже представлена функциональная схема модулятора.

Широтно-импульсный модулятор содержит интегро-сумматор 1, компаратор 2, выход 3 которого соединен с управляющим входом интегро-сумматора, первый вход— с шиной 4 пилообразного напряжения, а второй вход — с выходом интегро-сумматора. Интегро-сумматор содержит операционный усилитель 5, с конденсатором 6 в цепи обратной связи, резистор 7, включенный между входом 8 устройства и входом операционного усилителя, ключ 9, управляющий вход которого является управляющим входом интегро-сумматора, резистор 10, соединяющий через ключ 9 вход операционного усилителя с входом 11 устройства.

Управляемый делитель 12 напряжения, ко- >0 торый выполнен в виде соединенных последовательно резистора 13, ключа 14 и резистора 15, причем управляющий вход ключа соединен с выходом 3 компаратора, а объединенные выводы ключа 14 и резистора 15 через конденсатор 16 соединены с общей шиной. Управляемый делитель соединяет вход 17 устройства с одним дополнительным входом интегро-сумматора, а вход 18 устройства соединен через резистор 9 с 30 дополнительным входом интегро-сумматора.

Выход 3 компаратора является выходом устройства.

Устройство работает следующим образом. 35

На вход 8 поступает сигнал, пропорциональный текущему значению аргумента, а на входы 11, 17, 18 — опорный сигнал соответствующего знака. Эти сигналы представляют собой напряжения постоянного тока. 40

К шине 4 подключено пилообразное напряжение с периодом T.

В начале работы устройства токи во входных цепях интегро-сумматора 1, состоящих из элементов 7, 9 — 10, 13 — 16, 19 сум- 4 мируются. На выходе операционного усилителя 5 с конденсатором 6 в цепи обратной связи вырабатывается напряжение, сравниваемое на компараторе 2 с пилообразным напряжением. При совпадении этих напряжений компаратор 2 завершает формирование временного интервала. Сигнал с выхода компаратора 2 подается на выход 3 устройства и на управляющие входы ключей 9, 14, осуществляя их перекоммутацию.

Суммарный ток на входе операционного усилителя 5 при этом меняет свое направление. В начале следующего периода пилообразного напряжения на выходе компаратора начинается формирование следующего временного интервала, ключи 9, 14 устанавливаются в начальное состояние, и направление входного сумматора тока соответствует исходному, Далее процесс повто4 е

В установившемся режиме при достаточно большой величине емкости конденсаторов 6 и 16 постоянные составляющие токов через эти конденсаторы равны нулю. 14апряжение на выходе операционного усилителя 5 при этом практически не изменяется, и вырабатываемый на выходе 3 ШИМсигнал определяется функциональной характеристикой устройства.

Просуммировав токи во входной цепи операционного усилителя 5 нетрудно получить, что его входной сигнал представляет функцию вида у„=у а, +а, - aз —, 8,/ где К, ао, аь а, a — коэффициенты, определяемые величинами значений резисторов 7, 10, 13, 15, 19;

0 — относительная длитель. ность выходного сигнала модулятора.

Функциональная характеристика модулятора представляет обратную функцию выражения 1, т. е. — 1

Предлагаемый широтно-импульсный модулятор позволяет преобразовывать входное напряжение как по линейному, так и по нелинейному закону, вид которого легко изменять, что расширяет функциональные возможности модулятора, Формула изобретения

1. Широтно-импульсный модулятор, содержащий интегро-сумматор, управляющий вход которого соединен с выходом устройства, а два других входа — с входами устройства, управляемый делитель напряжения и компаратор, выход которого соединен с управляющим входом интегро-сумматора, один вход — с выходом интегро-сумматора, а другой — с шиной пилообразного напряжения, отличающийся тем, что, сцелью расширения функциональных возможностей, управляемый делитель напряжения включен между первыми дополнительными входами устройства и интегро-сумматора, причем управляющий вход делителя соединен с выходом устройства, а между вторыми дополнительными входами интегро-сумматора и устройства включен резистор.

2. Широтно-импульсный модулятор по п. 1, отл ич а ющи и с я тем, что управляемый делитель напряжения выполнен в виде соединенных последовательно первого резистора, ключа и второго резистора, причем объединенные выводы ключа и второго резистора соединены с общей шиной через конденсатор.

731573

Составитель Е. борзов

Техред В. Серякова

Корректор В. Петрова

Редактор Е. Караулова

Заказ 545/18 Изд. № 282 Тираж 995 11одписное

НПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 7К-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. С. Г. Никитенко. Время-импульсные арктангенсные апроксиматоры. Сборник

«Вычислительная техника», вып. 5. Подре6 дакцией В. Б. Смолова, изд-во ЛГУ, 1974, с. 23 — 28.

2. Авторское свидетельство СССР № 432671, кл. Н 03К 7/08, 01.12.71 (прототип) .