Широтно-импульсный модулятор

 

О П И С А Н И Е ()815896

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву —(22) Заявлено 25.06.79 (21) 2787281/18-21 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

Н 03 К7/08

Гасударственный кемитет

СССР (53) УДК 621.376..5 (088.8) ае делам наебретеннй и открытий

Опубликовано 23.03.81. Бюллетень № 11

Дата опубликования описания 28.03.81 (72) Авторы изобретения

Л. К. Головина, А. Х. Мурсаев и Е. П. Угрюмов

Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт им. В. И. Ульянова (Ленина) (71) Заявитель (54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относится к преобразованию информации и может быть использовано в системах автоматического управления и передачи данных, в которых необходимо изменять длительность выходных импульсов пропорционально отношению двух входных сигналов. 5

Известен широтно-импульсный модулятор, содержащий генератор пилообразного напряжения, компаратор, операционный усилитель с конденсатором в цепи обратной связи, ключ установки начального значения напряжения генератора пилообразного напряжения. При неизменном опорном напряжении этот модулятор обладает хорошим быстродействием (1).

Однако этот модулятор не позволяет изменять длительность выходного импульса пропорционально отношению двух входных сигналов, При использовании в качестве опорного напряжения в генераторе пилообразного напряжения входного сигнала быстродействие широтно-импульсного модулятора падает. 20

Наиболее близким по технической сущности является широтно-импульсный модулятор, содержащий операционный усилитель, L

2 в цепь обратной связи которого включен конденсатор, вход через первый резистор соединен с шиной первого сигнала, а через второй — с выходом переключателя, первый вход которого соединен с шиной второго входного сигнала, второй — с общей шиной, а управляющий вход — с выходом компаратора, первый вход которого соединен с выходом операционного усилителя, а второй — с выходом генератора пилообразного напряжения (21.

Недостатком этого устройства является низкое быстродействие. Время реакции на скачки входных сигналов достигает нескольких десятков периодов частоты генератора пилообразного напряжения.

Целью изобретения является повышение быстродействия широтно-импульсного модулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в широтно-импульсный модулятор, содержащий операционный усилитель, в цепь обрат-. ной связи которого включен конденсатор, вход через первый резистор соединен с шиной первого входного сигнала, а через второй — с выходом переключателя, первый вход которого соединен с шиной второго

815896

Формула изобретения

Зо входного сигнала, второй вход — с общей шиной, а управляющий вход — с выходом устройства и выходом компаратора, первый вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, введено аналоговое запоминающее устройство, информационный вход которого соединен с выходом операционного усилителя, выход — со вторым входом компаратора, а управляющий вход — с выходом синхронизации генератора пилообразного напряжения, вход которого соединен с шиной второго входного сигнала.

На чертеже представлена функциональная схема широтно-импульсного модулятора.

Широтно-импульсный модулятор содержит операционный усилитель (ОУ) 1, в цепь обратной связи которого включен конденсатор 2, вход через резистор 3 соединен с шиной 4 первого входного сигнала, а через резистор 5 — с выходом переключателя 6., первый вход которого соединен с шиной 7 второго входного сигнала, второй вход — с общей шиной, а управляющий вход — с выходом устройства и выходом компаратора 8, первый вход которого соединен с выходом генератора 9 пилообразного напряжения, а второй вход — с выходом аналогового запоминающего устройства 10, вход которого соединен с выходом операционного усилителя 1, а управляющий вход — с выходом синхронизации генератора пилообразного напряжения.

Аналоговое запоминающее устройство (АЗУ) в простейшем случае может содержать конденсатор, включенный между общей шиной и выходом, и управляемый ключ, соединяющий вход и выход, а цепь его управления подключена к управляющему входу. Генератор пилообразного напряжения в простейшем случае может содержать операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включены параллельно конденсатор и ключ, вход через резистор соединен с шиной 7, а управляющий вход ключа — с выходом еинхронизации генератора пилообразного напряжения и выходом генератора прямоугольных колебаний.

Широтно-импульсный модулятор работает следующим образом.

В каждом такте работы схемы, длительность которого равна периоду Т частоты генератора прямоугольных импульсов, напряжение на выходе генератора пилообразного напряжения (ГПН) изменяется от нуля со скоростью, пропорциональной напряжению, снимаемому с шины 7 второго входного сигнала.

Пока напряжение на выходе ГПН меньше напряжения на выходе АЗУ, на выходе компаратора имеется сигнал, устанавливающий переключатель 6 в положение, при котором шина 7 соединена с его выходом, а в остальное время переключатель находится в положении, при котором его выход соединен с общий шиной. На выходе ГПН

10 !

4 в каждом периоде формируется напряжение треугольной формы.

Пусть в какой-то момент времени (в начале i-ого такта) скачком изменяется сигнал Uq на шине 4 на величину hU . Напряжение на выходе АЗУ U y в следующем такте не изменится, а значит, длительность импульса в этом такте сохранятся. К концу

i-ого такта напряжение на выходе ОУ 1 изменится на величину

QUoy h,U1 таас, а значит в такте i + 1

41 зх„,1= Ы-11 Т/RC, „„= — (U,/U,) т + (a U,/Л 11,) т (R,С,/RC), Если выполняется условие

К С вЂ”вЂ”, RC, где R, и С вЂ” сопротивление резистора и емкость конденсатора, установленных в ГПН, то уже в i + 1 такте значения

U>y и t соответствуют установившемуся режиму для нового значения входного сигнала (Ц + Л Ц ) и сохраняются до очередного изменения одного из входных сигналов.

Аналогично можно показать, что при скачкообразном изменении U> требуемая длительность выходного импульса устанавливается уже в первом такте после скачка.

Использование широтно-импульсного модулятора вместо известных позволит увеличить быстродействие систем, использующих

ШИМ вЂ” модуляцию, при сохранении высокой точности и различных соотношениях входных сигналов.

Широтно-импульсный модулятор, содержащий операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включен конденсатор, вход через первый резистор соединен с шиной первого входного сигнала, а через второй — с выходом переключателя, первый вход которого соединен с шиной второго входного сигнала, второй вход — с общей шиной, а управляющий вход — с выходом устройства и выходом компаратора, первый вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него введено аналоговое запоминающее устройство, информационный вход которого соединен с выходом операционного усилителя, выход — со вторым входом компаратора, а управляющий вход — с выходом синхронизации генератора пилообразного напряжения, вход которого соединен с шиной второго входного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 567206, кл. Н 03 К 13/20, 1977.

2. Смолов В. Б., Угрюмов Е. П. Время— импульсные вычислительные устройства. Ленинград, «Энергия», 1968, рис. 73 (прототип) .

815896

Редактор М. Ликович

Заказ 695/88

Составитель E. Борзов

Техред A. Бойкас Корректор Е. Рошко

Тираж 988 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4