Широтно-импульсный модулятор Советский патент 1983 года по МПК H03K7/08 

Изобретение относится к импульс, ной технике и может быть использовано в различных измерительных и управляющих устройствах для преобразования постоянных и медленноменяющихся сигналов в несколько гальванически изолированных разнополярных широтнр-модулированных сигналов, среднее значение которых пропорциоиёшьио входному сигналу.

Известен ши1 отно-импульсный модулятор, содержащий два операционных усилителя, Трансформатор и резисторы С 1.

Недостатком известного модулятора является его сложность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является широтно-импульсиый модулятор содержащий трансформатор, резисторы и операционный усилитель С 2 3Недостатком этого модулятора является узкий динаКгаческий диапазон преобразуемого сигнала из-за сильного влияния сопротивлений нагрузок на коэффициент; модуляции импульсов по широте.

Цель J зoбpeтeния - расширение динамического диапазона преобразуемого сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в широтно-импульсном модуляторе содержащем трансформатор, , вичная обмотка которого соединена с источником входного сигнала, и операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с общей шиной, неинвертирукнаий вход соединен с пер10вым выводом второго резистора, а выход г с первым выводом третьего резистора, вторичная обмотка трансформатора включена между общей шиной и неинвертирующим входом опера 5ционного усилителя, .выход которого соединен с вторым выводом второго резистора, а инвертирующий вход - , с вторым выводом третьего резистора.

На чертеже представлена принци20пиальная схема ишротио-импульсного модулятора. . .

Устройство содержит операционный усилитель 1 и трансформатор 2, первичная обмотка 3 которого соединена

25 с источником входного сигнала, а вторичная обмотка 4 включена между общей ишной и неинвертируюцим вхот дом операционного усилителя 1, выход которого соединен через резистор 5

30 с неинвертирующим входом, а -через резистор 6 с инвертирующим входом, который через резистор 7, соединен с общей шиной} вторичная обмотка 8 трансформатора 2 служит для получения г.альванически изолированного вы ходного сигнала. Устройство работает следующим образом. При включении питания усилитель переходит в состояние насыщения, пр этом на инвертирующем входе через делитель из резисторов 6 и 7 устана ливается опорное напряжение. На первичную обмотку 3 трансформатора 2 подключают входной сигнал. Токи, протекающие через первичную 3 и вторичную 4 обмотки, создают ма нитные поля, которые, воздействуя н сердечник трансформатора, изменяют его магнитное состояние. В начальный момент ток, протекающий через вторичную обмотку 4 (а следовательн и через резистор 5), сравнительно мал и поэтому падение напряжения на резисторе 5 небольшое, из-за чего на неинвертирующем входе усилите ля 1 напряжение немного меньше, чем напряжение на выходе, но значительн больше опорного напряжения на его инвертирующем входе. По мере изменения магнитного состояния сердечника ток во вторичной обмотке 4 растет и в момент достижения Сердечником состояния глубоко го насы1цения ток быстро возрастает настолько, что в результате резкого падения напряжения на резисторе 5напряжение, поступающее на неинвер тирующий вход, снижается до значений, меньших чем опорное напряжение. При этом операционный усилител 1 практически мгновенно меняет поля несть своего напряжения насыщения, т.е. полярность выходного сигнала. Одновременно с этим меняет свой зна опорное напряжение на инвертирующем входе. В результате этого начинается новый цикл перемагничивания. Длительность перемагничивания при прочих равных условиях определяется суммарной напряженностью магнитных полей, создаваемых токами в первичной и вторичной обмотках транс форматора. Так как смена цикла перемагничивания происходит в момент изменения полярности на выходе операционного усилителя без смены пслярности управляющего сигнала, напряженности магнитных полей, создаваемые первичной и вторичной обмотками, в одном цикле складываются а в противоположном - вычитаются. В соответствии с этим и времена перемагничивания, , определяющие длительности импульсов разной полярности, не равны друг другу, а среднее значение выходного сигнала пропорционально величине управляющего сигнала. Соединение инвертирующего входа операционного усилителя с его выходом через третий резистор и неинвертирующего входа о общей шиной через вторичную обмотку трансформатора обеспечивает возможность применения малыхi близких к нулю значений опорного напряжения, поступление на иеинвертирующий вход операционного усилителя напряжения, изменяющегося в процессе перемагничивания сердечника, и возможность получения больших, близких к насыщению напряжений в начале цикла перемагничивания, уменьшающихся к концу цикла перемагничивания до значений, меньших чем опорное напряжение. . Все это в совокупности позволяет в значительной степени уменьшить влияние нагрузки и токов намагничивания на диапазон модуляции и за счет этого значительно его расширить. Формула изобретения Широтно-импульсный модулятор, содержащий трансформатор, первичная обмотка которого соединена с источником входногчэ сигнёша, и операционный усилитель, инвертирующий вход которого через первый резистор соединен с общей шиной, неинвертирующий вход соединен с первым выводом второго резистора, а выход - с первым выводом третьего резистора, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона преобразования, вторичная обмотка трансформатора включена между общей шиной и неинвертирующим вхог дом операционного усилителя, выход которого соединен с вторым выводом второго резистора, а инвертирующий вход - с вторым выводом третьего резистора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 754665, кл. Н 03 К 7/08, 03.08.78. 2.Авторское свидетельство СССР 801240, кл. Н 03 К 7/08, 05,04.79 (прототип).

UoU