Способ формирования ряда широтно-модулированных импульсных сигналов,равномерно сдвинутых по фазе,и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК H03K7/08 

f13

Изобретение относится к импул1,с- ной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и ключевых усилителях низкой частоты,:

Це-лью изобретения является расширение динамического и частотного диапазонов модуляции путем формирования N равномерно сдвинутых по фазе выходных импульсных сигналов при использовании опорного сигнала, размах которого увеличивается пропорционально увеличению входного сигнала,

Способ формирования ряда широтно- модулированных импульсных сигналов, равномерно сдвинутых по фазе, включает сравнение входного сигнала с опорным напряжением, формирование опорного напряжения многократным по-- следовательным добавлением к пилообразному напряженшо постоянного напряжения,, равного по величине размаху пилообразного напряжения, всякий раз при превышении входным сигналом верхнего граничного значения опорного .напряжения, а при снижении величины входного сигнала нгоке граничного значения изменения опорного напряжения его последовательно уменьшают на величину постоянного напряжения, равняло размаху пилообразного напряжения, формирование по результату сравнения входного и опорных напряжений, между его граничными значениями широтно-модулированного импульсногс сигнапа и формирование выходных импульсных напряжений, причем нх передние фронты формируют нослед.ова гельно по передним фронтам импульсов широтно-модулированного сигнала, а задние фронты - последовательно через п импульсов широтно-модулироваиного сигнала по их задним фронтам, где п определяют как отношение размаха опорного напряжения к размаху пилообразного .

На фиг.1 показана блок-схема устройства для формирования ряда широт- но-модухшрованных импульсньж сигна- лов, равномерно сдвинут1згх по фазе; на фиг.2 - временные диаграммы его работы; на фиг.З - примеры выполнения Отдельных узлов устройства,

Устройство для формирования ряда широ тно-мо д ул ир о в ан ных имнул ь с ПЬ1Х сигналов содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 пилообразных напряжений, компаратор 3, /дискриминатор 4 неремодулянии, узел 5

92

зыделеыия зо;; модуляп;ии, сумматор 6, .дешифратор 7 и кольцевой регистор 8 сдвига, при этом выход генератора 1 такто зых импульсов соединен с входом

генератора 2 пилообразного напряжения и первым входом .дискриминатора 4 перемодуляции, второй вход которого соединен с выходом компаратора 3,входом кольцевого регистра 8 сдвига и

первым входом дешифратора 7, вторые входы ко горого соединены с выходами кольцево о регистра 8 сдвига, выходы- с выходными тинами устройства, а третьи входы - с выходами узла 5 выделения зон модуляции и входами сумматора 65 пос:ледний вход которого соединен с выходом генератора 2 пило- с;бразного напряжения, а выход - с первым входом компаратора 3, второй

которого соединен с входной ши- пой, а выход.ы дискриминатора 4 соединены с входами узла 5 выделения зон мо.дуляции.

5

0

5

0

Генератор 1 тактовых импульсов предназначен для формирования импульсной последовательности типа ме- ан.др; которая преобразуется генератором 2 пилообразного напряжения в линейно нзме -1яющийся симметричный -сигнал Up, Гене)атор 2 пилообразного напряжения может быть выполнен на операционном усилителе, охваченном емкостной обратной связью (фиг.З).

Компаратор) 3 слтужит /для формирова- liHH сигнала с ШИМ (фиг, 2,2) по результату сравнения входного сигнала I gj с опорнь;м напряжением U (фиг,2.1) г;оступаюш {м на его вход через сумматор Б.

Дискриминс.тор 4 перемодуляц {и слу- ямт для формирования первого V; и л.торого V,., (фиг.2,3, 2,4) сигналов, ха;эактеризуюЕ;их перемодуляцию сигнала с ШЖ1. При перемодуляции сигнала с ШШ максикалъной величине пилообразного напряжения соответствует им- хульс на вь;ход,е компаратора, что приводит к появ.лению первог о импульсного сигнала (фиг,2,3)) характеризую- шего необходимость увеличения опор- : -Ю1 о напр.яжения. Если минимальному пначенио изменения опорного напряже- 1-1ИЯ соответствует пауза на выходе KOMTiapaTOpa 3, на выходе дискриминатора i формируется второй импульсньй сигнал (фиг„2,4)5 что характеризует пес-бхоггимость уменьшения опорного на- пря жения. Дис:криминатор 4 перемодуля313

ции может быть вьтолнен (фиг.З) на элементе задержки на интервал Т«Т (t OjOlT) и логических элементах.

Устройство выделения зон модуляции предназначено для последовательного формирования на N-1 выходе единичных потенциалов (фиг,2.5-2.7)при увеличении опорного напряжения (формирование первого импульсного сигнала фиг.2.3 дискриминатором 4). При уменьшении опорного напряжения (формирование импульсного сигнала фиг.2.4) выходные шины узла 5 выделения зон модуляции последовательно обнуляются (фиг.2.5-2.7)-Эти напряжения поступают на входы сумматора 6, выходное пилообразное напряжение которого изменяется от V(п-1) до V,

10094

граничных значений изменения опорно го напряжения.

Таким образом в предлагаемом уст ройстве для любого уровня входного

с сигнала обеспечивается выбор зоны модуляции, для которой выполняется

условие (п-1 )V : „- п.

to

)5

Для установленной зоны модуляции выходные напряжения узла 5 выделени зоны модуляции, поступая на третьи входы дешифратора 7, обеспечивают формирование длительности выходных импульсов в соответствии с выражени ем Т Т(п-1 ) + (Г . При этом передни фронт выходных импульсов (фиг.2.12- 2.15) формируется поочередно, что обеспечивается выходными напряжения ми кольцевого регистра 8 сдвига, по тупающими на вторые входы дешифрато ра 7.

Следовательно, в устройстве обес печивается линейность модуляционной характеристики, т.е. для каждого из

каналов выполняется выражение /N1 Ugx/N.

п.

Узел 5 выделения зон модуляции мо-20 жет быть выполнен (фиг.З) на RS-триг- гере, (N-1) D-триггерах и логических

элементах.

Кольцевой регистр 8 сдвига (фиг.З/ служит для поочередного вьщеления N 25 периодов (фиг.2.8-2.11) сигнала с ШИМ (фиг.2.2) . Выходные сигналы регистра 8, поступая на вторые входы управления дешифратора 7,обеспечивают поочередное формирование передних фронтов его вы- 30 вательно, в устройстве обеспечива- ходных напряжений (фиг.2.12-2.15) по ется их равномерный фазовый сдвиг, переднему фронту сигнала с ШИМ чем достигается повышение суммарной (фиг.2.2).

Выходные напряжения узла 5, посту- „„ / о .,ч

. 35 ныи диапазон устройства (фиг.2.16). пая на вторые входы управления дешиф- „

Так как в устройстве используется

ратора 7, изменяют длительность его

выходных импульсов (фиг.2.2-2.15) причем формирование переднего фронта выходных импульсов происходит через п импульсов сигнала с ШИМ по их заднему фронту. Возможная реализация дешифратора 7 приведена на фиг.З.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал Ug поступает на вход компаратора 3 (фиг.2.1), где сравнивается с пилообразным напряжеЭто позволяет использовать предлагаемое устройство в многоканальных усилителях класса Д. Поскол ку передние фронты выходных импульс ных напряжений формируются последочастоты переключений в N раз, в результате чего увеличивается частот40

45

Так как в

сравнение только с одним пилообразным напряжением, искажение выходного сигнала вследствие неидентичности ка налов отсутствует. Это позволяет использовать предлагаемое устройство для уменьшения искажений выходного сигнала в многоканальных усилителях класса Д, а изменение величин опорно го напряжения вместе с ростом входного сигнала позволяет расширить динамический диапазон- преобразуемого сигнала.

кием и„(t), граничные значения изменения которого устанавливаются от

50

Vn(n-) до Vn- п, где ,2,3...

При выходе Ug за установленные границы дискриминатор 4 формирует первый (фиг.2.3) либо второй(фиг.2.4) импульсные сигналы, которые приводят ее соответственно к переключению узла 5 выделения зоны модуляции, выходные напряжения которого (фиг..6) вызывают увеличение либо уменьшение

10094

граничных значений изменения опорного напряжения.

Таким образом в предлагаемом устройстве для любого уровня входного

с сигнала обеспечивается выбор зоны модуляции, для которой выполняется

условие (п-1 )V : „- п.

Для установленной зоны модуляции выходные напряжения узла 5 выделения зоны модуляции, поступая на третьи входы дешифратора 7, обеспечивают формирование длительности выходных импульсов в соответствии с выражением Т Т(п-1 ) + (Г . При этом передний фронт выходных импульсов (фиг.2.12- 2.15) формируется поочередно, что обеспечивается выходными напряжениями кольцевого регистра 8 сдвига, поступающими на вторые входы дешифратора 7.

Следовательно, в устройстве обеспечивается линейность модуляционной характеристики, т.е. для каждого из

каналов выполняется выражение /N1 Ugx/N.

вательно, в устройстве обеспечива- ется их равномерный фазовый сдвиг, чем достигается повышение суммарной

Это позволяет использовать предлагаемое устройство в многоканальных усилителях класса Д. Поскольку передние фронты выходных импульсных напряжений формируются последовательно, в устройстве обеспечива- ется их равномерный фазовый сдвиг, чем достигается повышение суммарной

„„ / о .,ч

частоты переключений в N раз, в результате чего увеличивается частот35 ныи диапазон устройства (фиг.2.16). „

Так как в устройстве используется

40

45

Так как в

сравнение только с одним пилообразным напряжением, искажение выходного сигнала вследствие неидентичности каналов отсутствует. Это позволяет использовать предлагаемое устройство для уменьшения искажений выходного сигнала в многоканальных усилителях класса Д, а изменение величин опорного напряжения вместе с ростом входного сигнала позволяет расширить динамический диапазон- преобразуемого сигнала.

Формула изобретения 1. Способ формирования ряда широт- но-модулированных импульсных сигналов, равномерно сдвинутых по фазе, включающий формирование опорного напряжения, сравнение входного сигнала с опорным напряжением, формирование по результату сравнения широтно-моду- лированного импульсного сигнала, формирование N выходных импульсных на513

прядений, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического и частотного диапазонов модуляции, дополнительно сравнивают входной сигнал с граничными значениями изменений опорного напряжения,которое формируют многократным последовательным добавлением к пилообразному напряжению постоянного напряжения, равного по величине размаху пилообразного напряжения, всякий раз при превышении входным сигналом верхнего граничного значения опорного напряжения , а при снижении величины входного сигнала ниже нижнего граничного знач€ ния изменения опорного напряжения его последовательно уменьшают на величину постоянного напряжения,равную размаху пилообразного напряжения при этом передние фронты выходных импульсных напряжений формируют последовательно по передним фронтам импульсов широтно-модулированного сигнала., а задние фронты выходных импульсных напряжений формируют последовательно через п импульсов широтно- модулированного сигнала по их задним фронтам, где п определяют как отношение размаха опорного напряжения к размаху пилообразного.

2. Устройство для формирования ря- .да широтно-модулированных импульсньгх

96

сигналов, равномерно сдвинутых по фазе, содержащее генератор тактовых импульсов, кольцевой регистр сдвига, генератор пилообразного напряжения и компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического частотного диапазонов модуляции, в него дополнительно введены дискриминатор перемодуляции3 сумматор, дешифратор, и узел выделения зон модуляции,причем выход генератора тактовых импульсов подключен к входу генератора

пилообразного напряжения и первому входу дискриминатора перемодуляции, второй вход рсотор.ого соединен с выходом компаратора,- входом кольцевого регистра сдвига и первым входом деБ1ифратора, выходы которого соединены с выходными шинами устройства, вторые входы - с выходами кольцевого регистра сдвит а, а третьи входы - с выходами узда выделения зон модуляции и входами сумматора, последний вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, а выход - с вторым входом компаратора, при этом выходы дискриминатора

перемодуляции соединены с вхоами узла выделения зон моуляции.

(pue.2

Изобретение относится к импульсной технике. Цель изобретения - рас- Ешрение динамического и частотного диапазонов модуляции. Способ формирования ряда широтно-модулированных импульсных сигналов (ШМИС) равномерно сдвинутых по фазе, реализован в устройстве. Для достижения цели в устройство введены дискриминатор 4 перемодуляции, сумматор 6, дешифра- . тор 7 и узел 5 выделения зон модуляции. Способ включает сравнение входного сигнала с опорным напряжением (н), формирование опорного Н многократным последовательным добавлением к пилообразному Н постоянного Н, равного по величине размаху пилообразного Н, всякий раз при превышении входным сигналом верхнего граничного значения опорного Н, а при снижении величины входного сигнала ниже нижнего граничного значения изменения опорного Н его последовательно умень-- шают на величину постоянного Н, равную размаху пилообразного Н, формирование по результату сравнения входного и опорного Н между его различными значениями ШМИС и формирование выходных импульсных Н, прргчем их передние фронты формируют последовательно по передним фронтам импульсо-в ШМИС, а задние фронты - последовательно через п импульсов ШМИС по их задним фронтам, где п определяют как отношение размаха опорного Н к размаху пилообразного Hi 2 с.п. ф-лы, 3 ил. с (Л с: оо