Способ адаптивной многоканальной широтно-импульсной модуляции и устройство для его осуществления Советский патент 1987 года по МПК H03K7/08 

. 1 1328933

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях низкой частоты, мощьгых стабилизированных источниках питания.

Цель изобретения расширение динамического диапазона модуляции.

На фиг,I представлена блок-схема устройства для реализации способа Q адаптивной многоканальной широтно им пульсной модуляции; на фиг.2 - временные диаграммы его работы.

Способ адаптивной многоканальной широтно-импульсной модуляции включает g цирующих цепочках, входы которых од- суммирование ряда выходных импульсных ной непосредстненно, а второй через

но с вторьп- и входами кольцевых счетчиков 9 и. 10, первые входы которых соединены с |ыходами блока 6 выделения фронтов и спсЩов, причем выходы кольцевого счетчика 9 соединены с S- входами КЗ-триггеров II соответственно, а выходы кольцевого счетчика 10 соединены соответственно ciR-входами этих RS-триггеров, выходы которых через ключевые усилители 4 мощности соединены с входами сумматора 5.

Блок 6 вьщеления фронтов и спадов может быть выполнен на двух дифференпоследовательностей, демодуляцию суммарного сигнала, сравнение входного сигнала с демодулированным, формирование последовательности широтно-мо- дулированных импульсов, длительность которых- пропорциональна результату сравнения, сравнение длительностей импульса и паузы последовательности широтно-модулированных импульсов с эталонными величинами и при превьше- нии последних формирование первого и второго импульсных сигналов, формирование ряда выходных импульсных последовательностей, фронты импульсов в которых формируют поочередно по фронтам импульсов в последовательности широтно-модулированных импульсов либо по фронту первого импульсного сигнала, а спады импульсов формируют поочередно по спадам импульсов в последовательности широтно-модулированных импульсов либо по второму импульсному сигналу.

20

25

30

35

инвертор соединены с выходом релейного элемента 2, а выходы- с входами кольцевых счетчиков 9 и 10, при этом для формирования на входах кольцевых счетчиков только положительных импульсов параллельно им включены дио- ; ды анодами к общей шине.

Дискриминатор 7 импульсов по длительности может быть выполнен на элементе совпадений, первый вход которого непосредственно, а второй через элемент задержки подключены к выходу релейного элемента. Элемент задержки в простейшем случае может быть выполнен на КС-цепочке о

Дискриминатор 8 пауз длительности отличается от дискриминатора 7 импульсов по длительности наличием инвертора на входе.

Кольцевые счетчики 9 и IО могут быть выполнены на соединенных после-.

довательно двоичного счетчика, дешиф- Устройство для адаптивной широтно- jg ратора и дифференцирующих цепочек.

импульсной модуляции содержит блок 1 выделения сигнала ошибки, релейный .элемент 2, шину 3 входного сигнала, N ключевых усилителей,4 мощности, сумматор 5, блок 6 .выделения фронтов и спадов, дискриминатор 7 импульсов по длительности, дискриминатор 8 пауз по длительности, кольцевые N разрядные счетчики 9 и 10, N RS-триггеров 1L J при этом первьш вход блока 1 выделения сигнала ошибки соединен с шиной 3 входного сигнала, второй вход - с выходом сумматора 5 и выходной шиной, а выход - с входом релейного элемента 2, выход которого соединен с входами блока 6 вьщеления фронтов и спадов и дискриминаторов 7 и 8 импульсов и пауз по длительности, выходы которых соединены соответственпричем на входе двоичного счетчика включен двухвходовый элемент ИЛИ.

Блок i вьщеления сигнала опшбки может быть выполнен на интеграторе или фильтре нижних частот и дифференциальном усилителе.

Устройство для адаптивной многоканальной широтно-импульсной модуляции работает следующим образом (для простоты считаем устройство трехка- нальным).

На выходе блока 1 выделения сигнала ошибки формируется сигнал U

(фиг.2 5), величина которого определя- Ьо

ется из соотношения

Urt) I E(t) - ,

50

цирующих цепочках, входы которых од- ной непосредстненно, а второй через

но с вторьп- и входами кольцевых счетчиков 9 и. 10, первые входы которых соединены с |ыходами блока 6 выделения фронтов и спсЩов, причем выходы кольцевого счетчика 9 соединены с S- входами КЗ-триггеров II соответственно, а выходы кольцевого счетчика 10 соединены соответственно ciR-входами этих RS-триггеров, выходы которых через ключевые усилители 4 мощности соединены с входами сумматора 5.

Блок 6 вьщеления фронтов и спадов может быть выполнен на двух дифферен

инвертор соединены с выходом релейного элемента 2, а выходы- с входами кольцевых счетчиков 9 и 10, при этом для формирования на входах кольцевых счетчиков только положительных импульсов параллельно им включены дио- ; ды анодами к общей шине.

Дискриминатор 7 импульсов по длительности может быть выполнен на элементе совпадений, первый вход которого непосредственно, а второй через элемент задержки подключены к выходу релейного элемента. Элемент задержки в простейшем случае может быть выполнен на КС-цепочке о

Дискриминатор 8 пауз длительности отличается от дискриминатора 7 импульсов по длительности наличием инвертора на входе.

Кольцевые счетчики 9 и IО могут быть выполнены на соединенных после-.

причем на входе двоичного счетчика включен двухвходовый элемент ИЛИ.

Блок i вьщеления сигнала опшбки может быть выполнен на интеграторе или фильтре нижних частот и дифференциальном усилителе.

Устройство для адаптивной многоканальной широтно-импульсной модуляции работает следующим образом (для простоты считаем устройство трехка- нальным).

На выходе блока 1 выделения сигнала ошибки формируется сигнал U

(фиг.2 5), величина которого определя- о

ется из соотношения

Urt) I E(t) - ,

0

где t - постоянная времени интегратора, входящего в состав блока вьщеления сигнала ошибки;E(.t)-суммарный выходной сигнал

(фиг.2ж-);

и - модулирующий сигнал. Сигнал Uj поступает на вход релейного элемента (РЭ) 2, имеющего величину гистерезиса dU (фиг.2б). На выходе РЭ формируется последовательность импульсов (фиг.2в), длительность которых определяется величиной входного сигнала и„. С выхода РЭ 2

гЛ

:последовательность широтно-модулиро- ванных импульсов поступает на блок 6 вьщеления фронта и спада (БВФиС), дискриминатор 7 импульса по длительности и дискриминатор 8 пауз по длительности.

БВФиС имеет два выхода, на первом из которых формируются короткие положительные импульсы, соответствующие положению фронта, а на: втором - импульсы, соответствующие положению спада импульсов с выхода РЭ 2 (фиг.2в).

Дискриминатор 7 импульса по длительности формирует короткий положительный импульс при превьшении длительности .импульса на выходе РЭ 2 установленной величины t. Дискриминатор 8 паузы по длительности формирует короткий импульс, когда длительность паузы на выходе РЭ 2 превышает t.

Пусть длительность импульса на выходе РЭ 2 не превышает t, (например, О :t t, фиг.2в). БВФиС 6 формирует на выходах короткие импульсы, соответствующие фронту и спаду импульсов с выхода РЭ 2. Эти импульсы поступают на первые (счетные) входы первого 9 и второго 10 кольцевых счетчиков (КС), КС имеет три выхода, на каждом из которых по очереди формируется короткий импульс в момент поступления сигнала на первый вход счетчика.

Эти импульсы с выходов КС 9 поступают на S-входы RS-триггеров 11 и переводят их в единичное состояние. С выходов КС 10 импульсы поступают на R-входы RS-триггеров 11 и переводят их в нулевое состояние. В результате на выходах RS-триггеров 11 формируются три широтно-модулирован- ные импульсные последовательности

5

0

5

0

5

0

5

0

5

(фнг.2г-2е), которые затем усиливаются ключевыми усилителями 4 мощности и суммируются в сумматоре 5, формируя суммарный выходной сигнал E(t) (фиг.2ж).

При увеличении величины входного модулирующего сигнала U (момент t, фиг.2а) длительность импульса t на выходе увеличивается и при достижении величины t,, (момент . t , фиг. 2в) дискриминатор 7 импульса по длительности формирует короткий импульс, который поступает на второй вход КС 9. Последний работает таким образом, что при появлении сигнала на его втором входе изменяется порядок формирования импульсов на его выходах (импульсы, которые формировались поочередно на первом, втором и третьем выходах, теперь формируются, соответственно на втором, третьем и первом выходах ).

Импульсы с выходов 9 поступают на 8-входы RS-триггеров и формируют фронты импульсов выходных импульсных последовательностей. Импульсы с выхода КС 10 формируют их спады. Длительности импульсов выходных последовательностей увеличилась на Т (период повторения импульсов импульсной последовательности ) по сравнению с импульсами на выходе РЭ 2 (фиг.2г-2е)

Дальнейшее увеличение входного модулирующего сигнала U и превьш1ение им установленной величины (момент t,, фиг.2а) приводит к срабатыванию диск риминатора 7 импульсов по длительности и длительность импульсов (фиг.2г- 2е) еще раз увеличивается на.Т. С уменьшением входного сигнала увеличивается пауза между импульсами импульсной последовательности (фиг.2в) и при превьшзении ее значения установленной величины t дискриминатор 8 паузы по длительности формирует короткий импульс, который поступает на второй вход КС 10, что приводит к уменьшению на Т длительности импульсов выходных импульсных последовательностей. Следовательно, обеспечивается практически полная модуляция длительности импульсов выходных импульсных последовательностей.

Таким образом, введение новых операций в способе адаптивной многоканальной широтно-импульсной модуляции и новых узлов в устройство для реализации этого способа позволили увеличить динамический диапазон модуляции

за счет многократного удлинения импульсов широтно-модулированной последовательности на выходе релейного элемента.

Формула изо бретения

1. Способ адаптивной многоканальной широтно-импульсной модуляции, включающий суммирование ряда выход- ньпс импульсМых последовательностей, демодуляцию суммарного сигнала, сравнение входного сигнала с демодулиро- ванным, формирование последовате;й ности широтно-модулированных импуль- f5 введены блок выделения фронтов и спадов, дискриминатор импульсов по дли тельности, дискриминатор пауз по дл тельности, два кольцевых N-разрядны счетчика и N (ге-триггеров, S -входы

сов, длительность которых пропорциональна результату сравнения, и формирование ряда выходных импульсных последовательностей по фронтам и спадам широтно-модулированных импульсов, 20 которых соединень соответственно с отличающийся тем, что, с выходами первого кольцевого N-раэ целью расширения динамического диапазона модуляции, дополнительно формируют первый и второй импульсные

рядного счетчика, R-входы - соотве ственно с выходами второго кольцево го N-разрядного счетчика, а выходы

сигналы соответственно при превьше- 25 с входами ключевых усилителей мощнос- нии длительности импульса и паузы по- ти при этом выход релейного элемента следовательности широтно-модулирован- соединен с входами дискриминаторов - ных импульсов установленных эталонных импульсов и пауз по длительности и с величин, при этом по фронтам широтно- входом блока вьщеления фронтов и спа- модулированных импульсов либо по фрон-30 дов, выходы которого соединены соот- ту первого импульсного сигнала форми- ветственно с первыми входами кольце- руют поочередно фронты импульсов в вых N-разрядных счетчиков, вторые выходных импульсных последовательное- входы которых соединены соответствен- тях, спады которых формируют также но с выходами дискриминаторов импуль- поочередно по. спадам широтно-модули- j сов и пауз по длительности.

ipat.i

Составитель М, Леонова

Редактор Н. Бобкова

Техред И. Верес

Заказ 3497/57Тираж 901 Подписное

ВНШШИ 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

рованных импульсов либо по второму импульсному сигналу.

2. Устройство для адаптивной многоканальной широтно-импульсной модуляции, содержащее блок выделения сигнала ошибки, первый вход которого соединен с шиной входного сигнала, второй - с выходом сумматора, а выход - с входом релейного элемента и V ключевых усилителей мощности, выходы которых соединены с входами сумматора, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона модуляции, в него дополнительно

дов, дискриминатор импульсов по длительности, дискриминатор пауз по длительности, два кольцевых N-разрядных счетчика и N (ге-триггеров, S -входы

которых соединень соответственно с выходами первого кольцевого N-раэ

которых соединень соответственно с выходами первого кольцевого N-раэ

рядного счетчика, R-входы - соответственно с выходами второго кольцевого N-разрядного счетчика, а выходы Корректор Е. Рошко

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях низкой частоты, мощных стабилизированньк источ- .никах питания. Целью изобретения является расширение динамического диапазона модуляции,«Для достижения поставленной цели в устройство, реализующее способ, дополнительно введены блок 6 выделения фронтов и спадов, дискриминатор 7 импульсов по длительности, дискриминатор 8 пауз по длительности, кольцевые N-разрядные счетчики 9 и 10 HN RS-триггеров 11 . Устройство также содержит блок 1 выделения сигнала ошибки, релейный элемент 2, шину 3 входного сигнала, N- ключевых усилителей 4 мощности, сумматор 5. Выполнение новых операций, предусмотренных в данном способе адаптивной многоканальной широтно-им- пульсной модуляции, и введение новых блоков и схемных элементов в устройство для реализации способа позволили увеличить динамический диапазон модуляции путем многократного удлинения импульсов широтно-модулированной последовательности на выходе релейного элемента. 2 с.п.ф-лы, 2 ил. С s (Л оо to оо со С/д 00 иг. 1