Широтно-импульсный модулятор Советский патент 1987 года по МПК H03K7/08 

1-1

Изобретение относится к устрой- ствам автоматики и предназначено для преобразования постоянного напряжения, формируемого, например, различного рода датчиками в импуль- сы, длительность которых пропорциональна величине преобразуемого напряжения постоянного тока.

Цель изобретения - расширение диапазона преобразования в области малых напряжений.

На фиг.1 представлена принципиальная схема модулятора; на фиг.2 - временные диаграммы.

Модулятор содержит триггер 1, выход которого соединен с выходной шиной 2, первый вход - с выходом генератора 3 тактовых импульсов, а второй вход - с выходом первого компаратора 4, первый вход которого соединен с входной шиной 5, а второй вход - с первым выводом токового двухполюсника 6, с выходом разрядного ключа 7 и через конденсатор 8 - с общей шиной, второй вывод токового двухполюсника 6 соединен через первый диод 9 с выходом триггера I, а через первый резистор 10 - с общей шиной, причем разрядный ключ 7 выполнен из соединенных последовательно второго компаратора 11, второго резистора 12 и второго диода 13, второй вывод которого соединен с вторым входом первого компаратора 4 и первым входом второго компаратора I 1, второй вход которого соединен с вторым выводом токового двухполюсника 6.

i

Модулятор работает следующим образом.

При отсутствии тактовых импульсо с генератора 3 триггер 1 установлен в положение, при котором на его выходе напряжение равно нулю. На вы- ходах компараторов 4 и 11 низкий потенциал и конденсатор 8 разряжен.

При поступлении входного напряжения положительной полярности на ши ну 5 на выходе компаратора 4 остает ся потенциал неизменным или, если компаратор 4 выполнен на операционном усилителе, то отрицательной по- .лярности. в последнем случае между выходом компаратора 4 и входом триг гера 1 включается диод 14, который смещается в обратном направлении и на вход триггера 1 напряжение не подается.

5

1

0

5

0 5

0

732

При поступлении тактового импульса триггер 1 перебрасывается в поло- 1жение, при котором на его выходе высокий потенциал и , Напряжение и подается на неинвентирующий вход компаратора 11, в связи с чем на его выходе формируется скачком высокий положительный потенциал, которым диод 13 запирается, Одновремен ;о с этим напряжение U подается на вход токового двухполюсника бис его выхода начнет протекать ток, которым заряжается конденсатор В, Когда напряжение на конденсаторе В превысит напряжение на неинвертирующем входе KOMnapciTopa 4, последний сработает и на его выходе сформируется положительный потенциал, который воздействует на второй вход триггера 1 и переводит его в исходное состояние, при котором на его выходной шине потенциал становится равным нулю. После этого потенциал на инвертирующем входе компаратора 1 становится больше потенциала на его неинвертирующем входе, в связи с чем компаратор 11 срабатывает и на его выходе формируется отрицательный потенциал, от которого идет ток через резистор 12 и диод 13 на разряд конденсатора В. Как только напряжение на конденсаторе В достигнет нулевого уровня, компаратор 11 возвращается в исходное состояние. Скорость разряда конденсатора может быть установлена практически любой за счет соответствующего сопротивления резистора 12.

Чем больше величина напряжения U., тем больше требуется времени иа за- ,, ряд конденсатора 8 до напряжения .срабатывания компаратора 4, т,е, тем больше длительность выходного импульса.

Если напряжение U. станет по

9л

своей величине больше возможного значения напряжения на конденсаторе 8, то компаратор 4 сработать не мо- .жет и триггер 1 будет все время оставаться в положении., при котором на его выходе U, будет присутствовать непрерывно высокий потенциал, что соответствует величине выходного напряжения при скважности, равной 1, При входном напряжении U , равном нулю, компаратор 4 срабатывает сразу же после переброса триггера 1 от импульса с генератора 3, Так как длительность импульса с генератора

3 1292173

может быть установлена на 4-5 поядков менее периода и еще более, о это соответствует скважности ыходных импульсов, весьма близких нулю.

со ва ра .вх ра с ро го JHo об те зо на дв ди пер при со го и в рог го рог рог вог

Для уменьшения влияния на точность преобразования остаточного напряжения с триггера, например, равного напряжению коллектор - эмиттер насыщенного выходного транзистора триггера, что составляет десятки милливольт, введены диод 9 и резистор 10. При этом начало проводимости кремниевого диода 9 устанавливают большим максимального остаточного напряжения с триггера 1 из-за чего обеспечивается нулевое напряжение на неинвертирующем входе компаратора 1.

Формула изобретени

Широтно-импульсный модулятор, содержащий триггер, выход которого

ат

O

5

0

5

соединен с выходной шиной устройства, первый вход - с выходом генератора тактовых импульсов, а второй .вход - с выходом первого компарато- ра, первый вход которого соединен с входной шиной устройства, а второй вход - с первым выводом токово-- го двухполюсника, с выходом разряд- JHoro ключа и через конденсатор с общей шиной, отличаю{цийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования в области малых напряжений, второй вывод токового двухпЬлюсника соединен через первьй диод с выходом триггера, а через первый резистор - с общей шиной, причем разрядный ключ выполнен из соединенных- последовательно второго компаратора, второго резистора и второго диода, второй вывод которого соединен с вторым входом первого компаратора и первым входом второго компаратора, второй вход которого соединен с вторым вьшодом токового двухполюсника.

Изобретение относится к устройствам автоматики и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения, формируемого различного рода датчиками в импульсы, длительность которых пропорциональна величине преобразуемого напряжения постоянного тока. Целью изобретения является расширение диапазона преобразования в области малых напряжений. Для достижения поставленной цели в устройство введены новые функционалbHbte связи, а разрядный ключ выполнен из соединенных последовательно компаратора 11, резистора 12 и диода 13. Устройство также содержит триггер 1, выходную шину 2, генератор 3 тактовых импульсов, компаратор 4, входную шину 5, токовый двухполюсник 6, разрядный ключ 7, конденсатор 8, диод 9, резистор 10. Диод 9 и резистор 10 введены для уменьшения влияния на точность преобразования остаточного напряжения триггера, 1, составляющего десятки милливольт. При этом начало проводимости кремниевого диода 9 устанавливают большим максимального остаточного напряжения триггера 1, что обеспечивает получение нулевого напряжения на неинвертирующем входе компаратора 11. 2 ил. в (/J С to со ю со

Составитель Е.Борзов Редактор С.Пекарь Техред В.Кадар . Корректор Н.Король .

Заказ 285/57Тираж 902Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4