Широтно-импульсный модулятор

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскии

Социалистических

Республик и809536 (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 06. 12.77 (21 ) 2550179/18-21 с присоединением заявки М (23) П рнорнтет

Опубликовано 28.02.81.Бюллетень Рй 8

Дата опубликования описания 15.03.81 (5! )М. Кд.

Н ОЗ К 7/08

Государственный комитет

СССР во делам изобретений н открытий (53) УДК621.376..54(088.8) I

Н. С. Голиусов, В. Г. Бурдин и Н. Н. Ивченко (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) ШИРОТНО-ИМПУЛЪСНЫЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к импульсной технике и может найти примеиени в системах автоматики, импульсных и цифровых устройствах для преобразования напряжения во временной интервал.

Известен шарнирно-импульсный модулятор, содержащий суммирующий интегратор, выполненный на операционном усилителе с конденсатором в цепи отрицательно обратной связи, источник входного аналогового напряжения, два эталонных источника напряжений положительной и отрицательной полярности и элементы цепи положительной обратной связи с выхода компаратора на неинвертирующий вход операционного усилителями.

Недостаток известного широтно-импульсного модулятора. заключается в низкой точности преобразования вход- ;е ного сигнала в длительность импульсов из-за нестабильности периода следования импульсов, а также относительно высокой сложности устройства.

Известен также шарнирно-импульсный модулятор, содержащий выполненные на рперационных усилителях два компаратора, выходы которых подключены к двум входам триггера, усютитель, инвертирующий вход которого подключен к выходу источника входного сигнала, а выход — к неинвертирующему входу первого компаратора, причем одна из обкладок конденсатора, включенного между входами второго компаратора и шунтированного транзистором, база которого подсоединена . к . выходу второго компаратора, подключена к источнику постоянного тока, дополнительный ключевой элемент, включенный между выходом источника постоянного тока и неинвертирующим входом усилителя, причем вход управления дополнительного ключевого элемента подсоединен к выходу триггера, а инвертирующие входы обоих компараторов объединены «2 .

Недостатком данного широтно-импульсного модулятора является низкая точ809536 ность преобразования входного сигнала в длительность импульсов из-за наличия шунтирующего влияния второго компаратора при изменении напряжения и температуры, а также относительно высокая сложность в резучьтате исполь— зования в схеме модулятора трех операционных усилителей, 11ель изобретения — повышение точности преобразования и упрощение устрой— ства.

Поставленная цель достигается тем, что в широтно-импульсный модулятор, содержащий источник питания, опера-. ционный усилитель, инвертирующий вход которого через конденсатор соединен с общей шиной и через резистор — с источником питания, первый ключ, под— ключенный параллельно конденсатору, последовательно соединенные второй ключ и резистор, подключенные ..между источником питания и неинвертирующим входом операционного усилителя, три1 гер, инвертор, вход которого соединен с выходом операционного усилителя и со счетным входом триггера и делитель напряжения, введены третий и четвертый ключи и элемент И, причем один вывод делителя напряжения соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и через третий ключ — с общей шиной, четвертый ключ подключен между средним выводом делителя напряжения и общей шиной, нулевой выход триггера соединен с управляющими входами второго и четвертого ключей, а единичный - с пер— вым входом элемента И, со вторым входом которого соединен выход инвертора, а выход элемента И соединен с управляющими входами первого и третьего ключей.

На чертеже представлепа структурная схема широтно — импульсного .модулятора.

Широтно — импульсный модулятор содержит операционный усилитель 1, инвертирующий вход которого через парал лельно включенные конденсатор 2 и первый ключ 3 соединен с общей шиной 4, а через резистор 5 с источником 6 питания. Источник 6 питания подключен через последовательно соединенные второй ключ 7 и резистор 8 к неинвертирующему входу операционного усилителя 1, выход которого соединен со входом инвертора 9 и со счетным входом триггера 10.

Неинвертирующий вход операционного усилителя 1 подключен к общей шине 4 через третий ключ 11, а ко входу 12

55 тате этого на выходе 17 устанавливается нулевой потенциал, на выходе 18— единичный.

Таким образом, на выходе 17 модулятора сформирован импульс, длительность которого пропорш:ональна входному преобразуемому сигналу.

Нулевой потенциал с выхода 17 проходит через схему И 16 и подается на устройства — через включенные последовательно два резистора 13 и 14, которые общей точкой соединены через четвертый ключ 15 с общей шиной 4.

Кроме того, широтно-импульсный модулятор содержит схему И 16 выход которого подключен к. управляющим входам первого 3 и третьего 11 ключей.

Первый вход схемы И соединен с выхо1о дом инвертора 9, а второй — с единичным выходом 17триггера 10. Нулевой выход

18 триггера 10 подключен к управляющим входам второго 7 и четвертого 15 ключей. Выходом устройства является выход 17 триггера 10.

Названия выходов "нулевой" и "еди— яичный" триггера со счетным входом приняты условно.

Широтно-импульсный модулятор ра— го ботает следующим образом.

В исходном состоянии конденсатор 2 разряжен. Момент начала заряда конденсатора 2 вляется началом формирования длительности выходного импульса 5 и периода следования импульсов. Предположим, что в начальный момент на выходе

18 триггера 10 установлен нулевой потенциал; а на выходе 17 — единичный

В этом случае ключи 7 и 15 выключены.

На вход 12 устройсгва подается напряжение положительной полярности, поэтому на выходе операционного усилителя 1 установлен высокий положительный потенциал, который подан на вход инвер35 тора 9. С выхода инвертора 9 нулевой потенциал через схему И подается на управляющиевходы ключей 3 и 11, в результат чего они выключены. Таким образом, на неинвертирующий вход операцио1пюго усилителя подается положи4О тельное напряжение входного сигнала, а к инвертирующему входу приложено возрастающее по экспоненциальному закону напряжение на ..конденсаторе 2, которое тоже имеет положительную полярность. После сравнения этих напряжений на входах операционного усилителя 1 напряжение на его выходе скачком изменяется до уровня, при котором переключается триггер 10. В .резуль809536 6

О

55 управляющий вход ключа 3, в результате чего последний поддерживается в выключенном состоянии. Единичный потенциал с выхода 18 включает ключи 7 и

15 и напряжение на неинвертируюшем входе операционного усилителя 1 скачком устанавливается на более высоком уровне, определяемом соотношением сопротивлений резисторов 8 и 14 и напряжением источника 6 питания. В результате этого напряжение на выходе операционного усилителя 1 скачком возвращается к исходному высокому потенциалу, а напряжение на конденсаторе 2 продолжает возрастать до нового уровня, который установлен на неинвертируюшем входе операционного усилителя, После сравнения указанных напряжений на входах операционного усилителя 1 напряжение íà его выходе снова изменяется скачком до уровня, при котором переключается триггер 10. В результате этого на выходе 17 триггера 10 устанавливается единичный потенциал, а на выходе 18 — нулевой. Таким образом, устройств сформировало период следования импульсов. Единичный потенциал с выкода 17 поступает на . вход схемы И 16. Нулевым потенциалом с выхода

18 триггера 10 размыкаются ключи 7 и

15. На выходе инвертора 9 устанавливается единичный потенциал после достижения напряжением на выходе операционного усилителя 1 нулевого потенциала. Таким образом, .на оба входа схемы И 16 поданы единичные потенциалы, на выходе схем И 16 формируется единичный потенциал, который подается на ключи 3 и 11. В результате этого ключ 3 открывается и разряжает конденсатор 2 до нулевого уровня, так как ключ 11 в это время замыкает неинвертируюший вход операционного усилителя

1 на общую шину 4.

После разряда кондаенсатора 2 напряжение на выходе операционного усилителя 1 вновь устанавливается на высоком положительном потенциале.

При этом нулевое напряжение с выхода инвертора 9 через схему И 16 поступает на вход ключей 3 и 11 и выключает их. Цикл преобразования закончился, устройство возвратилось в исходное состояние.

Если в начальный момент в исходном состоянии на выходе 18 триггера 10!

45 установлен был единичный потенциал, а на выходе 17 нулевой, то первым сфор-мируется период, а далее устройство работает описанным способом.

Использование новых элементов — триггера со счетным входом, схемы И и ключей с указанными связями, позволяет упростить модулятор, так как в нем применяется не три операционных усилителя, как в известном, а один.

Фор мула изобретения

Широтно-импул ьсны и модул ятор, соде ржаший источник питания, операционный усилитель, инвертпруюший вход которого через конденсатор соединен с обшей шиной и через резистор — с источником питания, первый ключ, подключенный параллельно конденсатору, последовательно соединенные второй ключ и резистор, подключенные между источником питания и неинвертируюшим входом операционного усилителя, триггер, инвертор, вход которого соединен с выходом операционного усилителя и со счетным входом триггера и делитель напряжения, о т л и ч а ю ш и и с я тем, что,. с целью повышения точности преобразования входного сигнала в длительность импульсов и упрощения устройства, в него введены третий и четвертый ключи и элемент И, причем один вывод делителя напряжения . соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и через третий ключ — с обшей шиной, четвертый ключ подключен между средним выводом делителя напряжения и обшей шиной, нулевой вывод триггера соединен с управляющими входами второго и четвертого ключей, а единичный— с первым входом элемента И, со вторым входом которого соединен выход инвертора, а выход элемента И соединен с управляющими входами первого и третьего ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Японии М 50-1618, НКИ 98(5) Q 32, 20.01.75.

2. Авторское свидетельство СССР

14 488338, кл. Н 03 К 7/08, 16.01.76 (прототип).

S09536

Составитель Д. Ходырев

Техред М. Лоя Корректор М. Дем ик

Редактор С. Тараненко

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул, Проектная, 4

Заказ 456/76 Тираж 999 Подписное

ЭНИИПИ Государственного комитета СССР по дедам изобретений и открытий

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