Широтно-импульсный модулятор Советский патент 1986 года по МПК H03K7/08 

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в ключевых усилителях низкой частоты.

Цель изобретения - повь шение линейности модуляционной характеристики ши- ротно-импульсного модулятора.

На фиг. . 1 приведена структурная схема широтно-импульсного .модулятора; на фиг. 2 - временные диаграммы работы модулятора.

Широтно-импульсный модулятор содержит генератор 1 тактовых и.мпульсов, кольцевой счетчик 2, парафазные генераторы 3 и 4 пилообразного напряжения, релейные элементы 5-8 и суммирующий усилитель 9, причем выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с входом кольцевого счетчика 2, выходы которого соединены соответственно с входами парафазных генераторов 3 и 4 пилообразного напряжения, выходы которых соединены соответственно с первыми входами релейных элементов 5 и 6, 7 и 8, вторые входы которых соединены с входной шиной устройства, а выходы - соответственно с входами суммирующего усилителя 9, выход которого соединен с выходной щиной устройства.

На временной диаграмме (фиг. 2) последовательно представлены напряжения на выходах парафазных генераторов 3-й 4 пилообразного напряжения, релейных элементов 5-8 и выходной щине устройства.

Генератор 1 тактовых импульсов предназначен для формирования последовательности импульсов с постоянной частотой следования, может быть выполнен на мультивибраторе, кварцевом генераторе и т. д.

Кольцевой счетчик 2 предназначен для формирования двух последовательностей импульсов типа меандр, сдвинутых по фазе на -у-, ( ). Кольцевой счетчик 2 быть выполнен на двух D-триггерах, счетные входы которых соединены с генератором тактовых импульсов, причем D-вход первого триггера соединен с инверсным выходом второго триггера, подключенного D-входом к прямому выходу первого триггера.

Парафазные генераторы 3 и 4 пилообразного напряжения, на входы которых поступают соответственно сдвинутые импульсные последовательности с выходов кольцевого счетчика 2, формируют на выходах попарно противофазные симметричные пилообразные напряжения Vi и Уз, V2 и V,i (фиг. 2) одинаковой амплитуды, относительный фазовый сдвиг между которыми равен . Парафазные генераторы 3 и 4 пилообразного напряжения могут быть выполнены на интеграторе и интегрирующем усилителе.

Релейные элементы 5-8 могут быть выполнены на операционных дифференциальных усилителях с положителной обратной связью, с помощью которой регулируется

ширина петли гистерезиса и, следовательно, помехоустойчивость этих элементов.

Суммирующий усилитель 9 может быть выполнен на двух элементах 2И-ИЛИ и , 4НЕ-2И-ИЛИ, выходы которых соединены с входами дифференциального операционного усилителя, а входы - соответственно с выходами релейных элементов

5-8 или соединенных последовательно сумматора на сопротивлениях и усилителя-ог10 раничителя.

Широтно-импульсный модулятор работает следующим образом.

Импульсы с выхода генератора 1 тактовых импульсов с частотой следования t l-поступают на вход кольцевого счетчика 2, где преобразуются в две и.мпульсные последовательности типа меандр, сдвинутые по фазе на f-.(). с частотой следования импульсов т/2. Выходные импульсы кольцевого счетчика 2 поступают на вход пара20 фазных генераторов 3 и 4. пилообразного напряжения, формирующих на выходах две пары противофазных симметричных пилообразных напряжений Vi и Уз, Vz и У (фиг. 2), которые поступают на инверсные входы соответствующих релейных элемен25 тов 5-8.

В результате сравнения входного модулирующего сигнала UM с пилообразными напряжениями У|-У4, сдвинутыми по фазе на -g- , на выходах релейных элементов 5-8 формируются однотактные последовательности разнополярных импульсов (фиг. 2), сдвиг фаз между которыми определяется модулирующим сигналом. Суммирующий усилитель 9 суммирует однотактные импульс, ные последовательности, поступающие на его входы с вь ходов релейных элементов 5-8, ограничивает амплитуду суммарного сигнала и формирует на выходе двухтактную последовательность импульсов (фиг. 2), длительность которых находится из следую40 щего условия:

. 2Lw „

7

1 де УП- амплитуда пилообразного напряжения;

Т - период следования выходных импульсов.

Из полученного выражения следует, что в шкротно-импульсном модуляторе полная модуляция соответствует уровню модули- jjl руюш,его сигнала, равному половине амплитуды пилообразного напряжения.

Таким образом, использование в щирот- но-импульсном модуляторе кольцевого счетчика, двух парафазных генераторов пилообразного напряжения и четырех релейных 55 элементов позволит обеспечить его работу во всем диапазоне модуляции при уровнях модулирующего сигнала, не превышающих половины амплитуды пилообразных напря45

жении , и тем самым повысить линейность модуляционной характеристики при максимальных амплитудах входного сигнала с сохранением устойчивости работы при высокочастотных помехах за счет использования релейных элементов с широкой петлей гистерезиса.

Формула изобретения

Широтно-импульсный модулятор, содержащий генератор тактовых импульсов, первый парафазный генератор пилообразного напряжения, выходы которого соединены соответственно с первыми входами первого и второго релейных элементов, вторые входы которых подключены к входной шине устройства, а выходы - соответственно к первому и второму входам суммирующего

усилителя, выход которого соединен с выходной шиной устройства, отличающийся тем, что, с целью повыщения линейности модуляционной характеристики, в него дополнительно введены кольцевой счетчик, третий и четвертый релейные элементы и второй парафазный генератор пилообразного напряжения, выходы которого подключены соответственно к первым входам третьего и четвертого релейных элементов, вторые входы которых подключены к входной щи- не устройства, а выходы - соответственно к третьему и четвертому входам суммирующего усилителя, причем вход кольцевого счетчика подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выходы - соответственно к входам первого и второго пара- фазных генераторов пилообразного напряжения.

У Лс

Изобретение относится к и.мпульсной те.хнике и .может быть использовано в клю- чевы.х усилителях низкой частоты. Цель изобретения - повьпление линейности моду- .1ян.и.1нной характеристики И1иротно-и.мнульс- ного модулятора. Устройство содержит ге- HcpaTcjp 1 тактовых импульсов, кольцевой счетчик 2, нарофазные генераторы 3 и 4 пилообразного напряжения, релейные элементы 5-8 и су.м.мирующий усилитель 9. Ко.чьцс- вой счетчик 2 предназначен для форми)()- вапия двух последовательностей импульсов тина меандр, сдвинутых по фазе lia . Релейные элементы 5---8 В1,1полнены и; операпиопн1)1х дифференциальных си и: м- . 1ЯХ с положительной обратной спя -.|Л,.. i помощью которой регулируется iniip j; - ли гистерезиса и, следователыш. устойчивость этих элементов. I c.; ние кольцевого счетчика, дв и;. :: генераторов пилообразного нап Ч . четырех релейных э.те.ментов позвслi.i.io обеспечить работу 1пиротпо-имп .1ьсно1 о моду.мя- тора во всем диапазоне моду.ляции при уровнях .модулирующего сигнала, не нревы- ншющих полопины амн.читуды пи.1ооб()аз- ных папряже1П1Й. 2 ил. (О (Л к Э а: О) 1 о