Преобразователь код-напряжение с широтно-импульсной модуляцией Советский патент 1985 года по МПК H03M1/66 

1 Изобретение относится к информационно-преобразовательной технике и может быть использовано для точного преобразования кода в постоянное напряжение. Цель изобретения - повьшение надежности преобразователя устройства в работе. На Лиг. 1 изображена структурная схема устройства, на фиг. 2 - выполнение фильтров нижних и верхних частот и сумматора. Устройство содержит генератор 1 импульсов, выход которого соединен с счетным входом счетчика 2, к входам D записи которого подключены ши ны N преобразуемого кода, делитель 3 частоты (например, триггерньш), выход которого соединен с S-входом RS-триггера 4, формирователь 5 коро ких импульсов, выход которого подключен к стробирующему входу счетчи ка 2, пер7зый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 ключи, входы первого и четвертого из которых подключены к шине источника опорного напряжения, а выходы первого, второго и третьего, четвертого - к иде тичным фильтрам 10 и 11 нижних частот, которые в простейшем случае могут представлять интегрирующие КС-цепи, выход фильтра 12 верхних частот, которьй в простейшем случае может представлять дифференцируюп1ую RC-цепь, соединен с первым входом сумматора 13, который может быть выполнен на операционном усилителе 17- с внешними резисторами 14 - 16 (фиг. 2). Выходные импульсы счетчика 2 и делителя 3 частоты поочередно устанавливают триггер 4 - соответственно в единичное и нулевое состояние. Длительность периода переключения триггера 4 постоянна и равнагде k - коэф()ициент деления делителя частоты 3; f - частота следования импульсов генератора 1. Длительность пребьгоания триггера 4 в единичном состоянии определяетс кодом N. Устройство работает следующим образом. 512 Очередной импульс делителя 3 частоты устанавливает триггер 4 в нулевое состояние. По перепаду на инверсном выходе триггера 4 формирователь 5 формирует короткий .импульс, длительность которого должна быть меньше, чем 1/f, но достаточной для записи кода N в счетчик 2. Чем больше значение N, тем раньше переполнится счетчик 2 и своим выходным импульсом установит триггер 4 в единичное состояние. Следовательно, длительность пребывания триггера 4 в единичном состоянии равна Таким образом, на прямом выходе триггера 4 имеет место широтно-импульсно модулированное напряжение с коэффициентом заполнения у Г N ОТ. k . а на инверсном выходе о - - 1 - - 1 1-у Выходные напряжения триггера 4 управляют работой ключей 6-9 так, что конденсатор С Q (фиг. 2) заряжается в течение и разряжается в течение (Т - ) , а конденсатор С, (фиг. 2) заряжается в течение (Т - ), а разряжается в течение . Выходные напряжения фильтров 10 и 11 представляем рядами Фурье оо ш Еу +Z: и,, Е (1- у) - 51 а. Фильтр 12 высоких частот пропускает только переменную составляющую напряжения U(2.). В сумматоре 13 напряжение и переменная составляющая напряжения U, складьгоаются, а Ugyx Еу, т.е. пропорционально коду N. За счет противофазности гармоник этих напряжений уровень пульсаций может быть существенно уменьшен. Тем самым при заданном уровне пульсаций имеется возможность снизить постоянные времени фильтров 10 и 11, т.е. повысить быстродействие преобразователя. Степень компенсации определяет.311

ся фазовыми и амплитудными искажениями, BHOCHMbtMH фильтром высших частот. Практически следует выбирать максимально большую емкость конденсатора С|2, а резистором 15 осуществлять подстройку по минимуму пульсаций UgtuВ устройстве высокое быстродействие достигается экономичным путем вве.дением компенсирующего канала в фильтре нижних частот. Это обстоятельство одновременно позволяет упростить и собственно широтно-imпульсный модулятор, которьм в предлагаемом устройстве выполнен на более

514

простых, чем в известном, элементах делителе частоты и счетчике. Реализация компенсирующего канала в предлагаемом устройстве в виде последовательного соединения фильтра нижних частот (в простейшем случае интегрирующая цепь), фильтра верхних частот (в простейшем случае - дифференцирующая КС-цепь) и аналогового сумматора обеспечивает предлагаемому устройству высокую точность и быстродействие преобразования код напряжение при небольшом объеме оборудования.

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ КОД-НАПРЯЖЕНИЕ С ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИЕЙ, содержащий четыре ключа, первый фильтр нижних частот, RS-триггер, генератор импульсов, выход которого 1одключен к счетному входу счетчика зыход которого подключен к S-входу RS-триггера, шина источника опорного напряжения соединена с входрм первого ключа, выход которого подключен к первому входу первого фильтра нижних частот и входу второго ключа, выход которого объединен с вторым выходом первого фильтра нижних частот и соединен с общей шиной, прямой выход RS-триггера подключен к управляющему входу третьего ключа, отличающийся тем, что. с целью повьшения надежности преобразователя устройства в работе, в него введены формирователь коротких импульсов, делитель частоты, второй фильтр нижних частот, фильтр верхних частот и сумматор, причем выход генератора импульсов через делитель частоты соединен с R-входом RS-триггера, прямой выход которого подключен к управляющему входу первого ключа, вход третьего ключа соединен с общей шиной, а выход объединен с выходом четвертого ключа и через последовательно соединенные i второй фильтр нижних частот и фильтр Iw верхних частот соединен с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом первого фильтра нижних частот, а выход - с выходной шиной, при этом инверсньй выход RS-триггера соединен с управляющими входами второго и четвертого ключей и через формирователь коротких импульсов - стробирующим входом ЭО СП , вход записи которого подключен к шине входного кода, вход четвертого ключа подключен к шине источника опорного напряжения, а вторые выходы второго фильтра нижних частот и фильтра верхних частот объединены и соединены с общей шиной.

USbix