Демодулятор широтно-модулированного сигнала Советский патент 1986 года по МПК H03K9/08 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в многоканальных системах обработки и передачи информации, для демодуляции сигналов с широтно-импульсной модуляцией и переменным периодом повторения импульсов.

Цель изобретения - повышение точности демодуляции широтно-импульсного сигнала путем корректирования результата демодуляции при изменениях периода повторения сигнала.

На фиг. I приведена функциональная схема демодулятора широтно-модулированно- го сигнала; на фиг. 2 - временные диаграммы его работы.

Демодулятор широтно-модулированного сигнала содержит дифференцирующий элемент 1, одновибратор 2 перезаписи, дифференцирующий элемент 3, одновибратор 4 сброса, ключевой элемент 5, накопительный конденсатор 6, ключевой элемент 7, эмиттер- ный повторитель 8, запоминающий конденсатор 9, управляемый источник 10 стабилизированного тока, входную щину 11, выходную шину 12, элемент 13 совпадений, интегратор 14, одновибратор 15 задержки, дифференцирующий элемент 16, одновибратор 17 коррекции, элемент ИЛИ-НЕ 18, ключевой элемент 49, стабилизатор 20 тока, эмит- терный повторитель 21, ключевой элемент 22, запоминающий конденсатор 23, при этом между входной шиной 11 и управляющим входом ключевого элемента 5 включены соединенные последовательно дифференцирующий элемент 1, одновибратор 2 перезаписи, дифференцирующий элемент 3 и одновибратор 4 сброса, между шинами источника питания и общей шиной включены соединенные последовательно управляемый источник 10 стабилизированного тока и накопительный конденсатор 6, параллельно которому подключен ключевой элемент 5, между выходом дифференцирующего элемента I и первым входом элемента ИЛИ-НЕ 19 включены соединенные последовательно одновибратор 15 задержки, дифференцирующий элемент 16 и одновибратор 17 коррекции, управляющий вход которого соединен с объединенными выводами соединенных последовательно и включенных между выходом эмиттерного повторителя 21 и общей шиной ключевого :элемента 22 и запоминающего конденсатора 23, причем управляющий вход ключевого элемента 22 соединен с выходом одновибратора 15 задержки и вторым входом элемента ИЛИ-НЕ 18, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента 19, выход которого через стабилизатор тока соединен с общей шиной, а вход соединен с входом эмиттерного повторителя 21, выходом управляемого источника 10 стабилизированного тока и входом интегратора 14, вход сброса которого соединен с выходом одновибратора 4 сброса, а выход - с входом эмиттерного

0

S

0

5

0

0

5

0

5

повторителя 8, между выходом которого и обш.ей шиной включены соединенные последовательно ключевой элемент 7 и запоминающий конденсатор 9, объединенные выводы которых соединены с выходной шиной 12, а управляющий вход ключевого элемента 7 соединен с выходом одновибратора 2 перезаписи и инвертирующим входом элемента 13 совпадений, неинвертирующий вход которого соединен с входной шиной 11, а выход с управляющим входом управляемого источника 10 стабилизированного тока.

Демодулятор широтно-модулированного сигнала работает следующим образом.

Положительным фронтом очередного входного импульса (фиг. 2 а) через дифференцирующий элемент 1 запускается одно- вибратор 2 перезаписи, который вырабатывает импульс перезаписи длительностью несколько микросекунд (фиг. 26). Отрицательным фронтом импульса перезаписи через дифференцирующий элемент 3 запускается одновибратор 4 сброса, который вырабатывает короткий импульс сброса (фиг. 2 в). Импульс сброса открывает ключевой элемент 5, через который накопительный конденсатор 6 разряжается до нулевого напряжения. Входной положительный импульс поступает одновременно на неинвертирующий вход эле.- мента 13 совпадений, на инвертирующий вход которого поступает положительный импульс перезаписи с выхода одновибратора 2 перезаписи, в результате на выходе элемента 13 совпадений формируется положительный импульс, начало которого сдвинуто относительно начала входного импульса на время перезаписи (фиг. 2л). Этим импульсом включается управляемый источник 10 стабилизированного тока, током которого заряжается накопительный конденсатор 6 до напряжения, пропорционального длительности входного широтно-модулированного импульса. Одновременно с запуском одновибратора 2 перезаписи запускается одновибратор 15 задержки, вырабатывающий импульс задержки (фиг. 2 г), которым открывается ключевой элеме1 т 22. Длительность импульса задержки вырабатывается несколько большей, чем максимально возможная длительность входного широтно- модулированного и.мпульса. К концу импульса задержки на запоминающем конденсаторе 23 через эмиттерный повторитель 21 и открытый ключевой элемент 22 установится напряжение (фиг. 2 д), пропорциональное длительности преобразуемого ШИМ импульса, которое сохраняется до формирования следующего импульса задержки. Отрицательным фронтом того же импульса задержки через дифференцирующий элемент 16 запускается одновибратор 17 коррекции, вырабатывающий, импульс, длительность которого пропорциональна напряжению, поступающему на управляющий вход одновибратора 17 коррекции с запоминающего конденсатора 23 (фиг. 2е). Благодаря импульсу задержки запуск одновибратора 17 коррекции осуществляется после окончания преобразования входного сигнала, когда на запоминающем конденсатора 23 установится постоянный уровень напряжения, определяющий длительность импульса одно- вибратора 17 коррекции.

Выходные импульсы одновибратора 17 коррекции и одновибратора 15 задержки поступают на входы элемента 18 ИЛИ-НЕ, на его выходе формируется импульс коррекции, положительный фронт которого по времени совпадает с отрицательным фронтом импульса одновибратора 17 коррекции, а отрицательный - с положительным фронтом следующего входного щиротно-модулиро ванного импульса (фиг. 2 ж), т. е. длительность импульса коррекции зависит от двух параметров: от напряжения на запоминающем конденсаторе 23, пропорционального длительности входного широтно-модулиро- ванного импульса и от величины периода повторения входного сигнала в момент его демодуляции. Импульсом коррекции открывается ключевой элемент 19, через который накопительный конденсатор 6 разряжается на величину, пропорциональную длительности импульса коррекции. Ток разряда стабилизируется стабилизатором 20 тока (фиг. 2 з).

Напряжение с накопительного конденсатора б интегрируется в течение периода ши- ротно-модулированного сигнала с помощью аналогового интегратора 14 (фиг. 2 и). Установка интегратора 14 в исходное состояние производится импульсом сброса одновременно с разрядом накопительного конденсатора 6.

Импульсом с одновибратора 2 перезаписи открывается ключевой элемент 7 и напряжение с выхода интегратора 14 через эмит- терный повторитель 8 запоминается на запоминающем конденсаторе 9 до прихода еле дующего ШИМ импульса, т. е. до следующего цикла преобразования. С выхода запоминающего конденсатора 9 снимается ступенчатое напряжение (фиг. 2 к), соответствующее преобразованному в аналоговый вид входному сигналу, в котором отсутствует искажающая составляющая от изменения периода широтно-модулированного сигнала. Это достигается выбором коэффициента преобразования между управляющим напряжением одновибратора 17 коррекции и длительностью вырабатываемого им импульса таким образом, чтобы приращение (уменьшение) площади импульсного напряжения на накопительном конденсаторе 6, вызванное увеличением (уменьшением) периода повторения входного сигнала полностью компенсировалось бы дополнительным разрядом этого конденсатора через ключевой элемент 19 и стабилизатор 20

-

тока, в результате величина площади импульсного напряжения на накопительном конденсаторе 6 становится такой, какой она была бы при отсутствии изменений периода входного широтно-модулированного сигнала.

Таким образом, введение в демодулятор широтно-модулированного сигнала новых элементов и связей позволяет повысить точность демодуляции сигналов при наличии паразитной частотной модуляции.

15

20

25

30

35

40

45

50

55

Формула изобретения

Демодулятор широтно-модулированно - го сигнала, содержащий включенные между входной шиной и управляющим входом первого ключевого элемента соединенные последовательно первый дифференцирующий элемент, одновибратор перезаписи, второй дифференцирующий элемент и одновибратор сброса, включенные между шинами источника питания и общей, соединенные последовательно управляемый источник стабилизированного тока и накопительный конденсатор, параллельно которому подключен первый ключевой элемент, первый эмиттерный повторитель, между выходом которого и общей шиной включены соединенные последовательно второй ключевой элемент и первый запоминающий конденсатор, объединенные выводы которых соединены с выходной шиной, а управляющий вход второго ключевого элемента соединен с выходом одно- вибратора перезаписи, и третий дифференцирующий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены элемент совпадений, интегратор, одновибратор задержки, одновибратор коррекции, элемент ИЛИ- НЕ, третий ключевой элемент, стабилизатор тока, второй эмиттерный повторитель, между выходом которого и общей щиной включены соединенные последовательно четвертый ключевой элемент и второй запоминающий конденсатор, объединенные выводы которых соединены с управляющим входом одновибратора коррекции, вход которого соединен с выходом третьего дифференцирующего элемента, а выход - с первым входом элемента ИЛИ-НЕ, второй вход которого соединен с выходом одновибратора задержки, входом третьего дифференцирующего элемента и управляющим входом четвертого ключевого элемента, а выход - с управляющим входом третьего ключевого элемента, выход которого через стабилизатор тока соединен с общей шиной, а вход - с входом второго эмиттерного повторителя, выходом управляемого источника стабилизированного тока и входом интегратора, выход которого соединен с входом первого эмиттерHoro повторителя, a вход сброса - с выходом одновибратора сброса, при этом управляющий вход управляемого источника стабилизированного тока соединен с выходом элемента совпадений, инвертирующий

,, nft} , I,

вход которого соединен с выходом одновибратора перезаписи, а неинвертируюш,ий вход -- с входом первого дифференцирующего элемента, выход которого соединен с входом одновибратора задержки.

а 5

г д е ж

3 и к л

фиг. 2

Изобретение может быть использовано в многоканальных системах обработки и передачи информации, а также для демодуляции сигналов с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) и переменным периодом повторения импульсов. Цель изобретения - повышение точности демодуляции сигналов с ШИМ достигается путем корректирования результата демодуляции при изменении периода повторения сигнала. Для этого в демодулятор вновь введены дифференцирующие элементы 1 и 3, одновибратор 2 передачи и одновибратор 4 сброса. Устройство также содержит ключевые элементы 5, 7, 19 и 22, конденсаторы: накопительный 6, запоминающие 9 и 23, эмиттерные повторители 8 и 21, управляемый источник 10 стабилизированного тока, тины: входную II, выходную 12, элемент 13 совпадений, интегратор 14, одновибратор 15 задержки, дифференцирующий элемент 16, одновибратор 17 коррекции, элемент 18 ИЛИ-НЕ, стабилизатор тока 20. Введение указанных выще новых элементов в демодулятор сигналов с ШИМ и новых связей позво.тило повысить точность демодуляции сигналов при наличии паразитной частотной модуляции. 2 ил. (Л 1C NU 4 СД