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

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использован в измерительных и преобразовательных системах связи и управления,

Целью изобретения является повышение надежности устройства и расширение функциональных возможностей за счет обеспечения работы с отрицательными входными сигналами, выра-

женными в дополнительном коде. 1

На чертеже представлена функциональная схема широтно-импульсного модулятора (ШИМ).

Цифровой ШИМ содержит счетчики 1 и 2, счетные триггеры 3 и 4, триггер 5 знака, генератор 6 прямоугольных импульсов, элементы 7 и 8 совпадений инвертор, элементы ИЛИ 10,11 и 12, коммутаторы 13 и 14, выходные шины 15 и 16, шины 17 входного сигнала и шина 18 знака, при этом выход генератора 6 прямоугольных импульсов соединен со счетным входом счетного триггера 3 и с первыми входами элементов ИЛИ 10,11, вторые входы которых соединены соответственно с прямы и инверсным выходами триггера 5 знака, а выходы - соответственно с входами прямого и обратного счета счетчика 1, разрядные входы которого соединены с шинами 17 входного сигнала вход записи информации - с входом записи информации и выходом счетчика 2, входом инвертора 9 и первым входо элемента 8 совпадений, а выходы переноса - с входами элемента 7 совпадений, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 12, второй вход которого соединен с прямым вы- ходом счетного триггера 4, а выход с вторым входом элемента 8 совпадений, выход которого соединен со счетным входом счетного триггера 4, прямой выход которого соединен с первым входом коммутатора 13 и вторым входом коммутатора 14, инверсный выход - с вторым входом коммутатора 13 и первым входом коммутатора 14, выходы которых соединены соответственно с выходными шинами 15 и 16, а входы управления - с прямым выходом триггера 5 знака, первый вход которого соединен с выходом инвертора 9, а второй вход - с шиной 18 знака, при- чем выход счетного триггера 3 соединен со счетным входом счетчика 2, разрядные входы которого соединены с общей шиной.

Счетчики 1 и 2 могут быть выполнены на микросхемах К 155 НЕ 7, триггеры 3,4,5 - на микросхемах К 155 ТМ 2, ко1 4нутаторы 13 и 14 - на микросхемах К 155 КП-2, элементы 7 и 8 совпадений - на микросхемах К 155 ЛИ 1, инвертор 9 - на микросхеме К 155 ЛН 1, элементы ИЛИ 10,11,12 - на микросхемах К 155 ЛЛ 1, а генератор 6 прямоугольных импульсов - на микросхеме К 155 ЛАЗ с кварцевой стабилизацией или с времязадаюЕцим конденсатором..

Устройство работает следующим образом.

Предварительно производится сброс в ноль счетного триггера 4, счетчиков 1 и 2 и триггера 5 знака. Входной сигнал в прямом (при положительном знаке сигнала) или в обратном (при отрицательном знаке сигнала) коде записывается в счетчик 1, а код знака этого сигнала записывается в триггер 5 знака.

В зависимости от знака входного сигнала импульсы генератора 6 прямоугольных импульсов с частотой f проходят либо через элемент ИЛИ Ю (знак положительный), либо через элемент ИЛИ 11 (знак отрицательньй) и поступают соответственно либо на вход прямого счета, либо на вход,обратного счета счетчика 1. В зависимости от величины мантиссы входного сигнала на выходах переноса (либо на прямом, либо на обратном) счетчика 1 через промежуток времени

с,

1

(2 -N),

где п - количество разрядов двоичного счетчика;

N - мантисса входного числа, после начальной установки появляется отрицательный импульс.

Представление отрицательного входного сигнала в дополнительном коде и подача импульсов генератора 6 прямоугольных импульсов в счетчик 1 по входу обратного счета делает независимой величину t, от знака входного сигнала.

Отрицательньй импульс с выхода счетчика 1, пройдя через элементы 7, 12 и 8, поступает на вход счетного триггера 4 и переключает его. Прямоугольные импульсы с генератора 6 прямоугольных импульсов поступают также

на вход счетного триггера 3, который производит деление частоты f на 2. Прямоугольные импульсы с частотой

- со счетного триггера 3 подаются

на счетньй вход счетчика 2. На выходе переноса счетчика 2 через промеon+tжуток времени t после началь 0

ной установки появляется отрицательный импульс, который, пройдя через элемент 8 совпадений, поступает на вход счетного триггера 4 и возвращает его в исходное состояние. Этот импульс является также стробирующим для счетчиков 1 и 2 и (через инвертор 9) для триггера 5 знака, т.е. по его приходу происходит запись, величины кода входного сигнала в счетчик 1 и кода знака в триггер 5 знака. Далее процесс повторяется.

Таким образом, устройство входит в режим автоматического стробирова- ния. При его работе с выходов счетного триггера 4 следует прямоугольные импульсы с периодом

т-.

причем с прямого выхода - со сква- жинностью

УП 2

1N1

а с инверсного - со скважинностью

9

1N1 2п

Для получения диапазона изменения скважности i у выходного сигнала от О до 1 в устройстве применены коммутаторы 13 и 14. При положительном входном сигнале прямой выход счетного триггера подключен к выходной шине 15, а инверсный - к выходной шине 16 устройства.

40 рой вход которого соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с входами записи информации обои счетчиков и выходом второго счетчика разрядные входы которого соединены с общей шиной, а счетный вход-с выходом первого счетного триггера, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого счетчика, выходы переноса которого соединены с

При изменении знака входного сигнала триггер 5 знака переключает ком- 50 входами первого элемента совпадений.

мутаторы 13 и 14. Это приводит к тому, что прямой выход счетного триггера 4 подключается к выходной шине 16, а инверсный выход счетного триггера 4 - к выходной шине 15. Это позволяет получить на выходе ШИМ два инверсных прямоугольных сигнала, скважность которых меняется от нуля до единицы (от единицы до нуля - для

выход которого соединен с первым вхо дом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадений, второй дс вход которого соединен с выходом второго счетчика, а выход - со счетным входом второго счетного триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первым и

инверсного сигнала) при изменении входного цифрового сигнала устройства от -N

mat.

до +N

max.

Введение в цифровой ШИМ счетного триггера, элемента ИЛИ и коммутаторов позволяет работать с отрицательными входными сигналами, вьфаженны- ми в дополнительном коде, что существенно расширяет его функциональные возможности. Кроме того, из схемы модулятора исключен ряд вспомогательных элементов, что увеличивает надежность работы ШИМ в широком динамическом диапазоне.

Формула и з.о бретения

Цифровой широтно-импульсный модулятор, содержащий соединенные последовательно первые элемент ИЛИ и счетчик, второй счетчик, первый счетный триггер, триггер знака, первый вход которого соединен с шиной знака, генератор прямоугольных импульсов, первый и второй элементы совпадений и инвертор, отличающийся тем, что, с целью повьшения надежности и расширения функциональных возможностей, в него дополнительно введены второй счетньй триггер, второй и третий элементы ИЛИ, первый и второй коммутаторы, при этом выход генератора прямоугольных импульсов соединен с входом первого счетного триггера и первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которуых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера знака, втог.

рой вход которого соединен с выходом инвертора, вход которого соединен с входами записи информации обоих счетчиков и выходом второго счетчика, разрядные входы которого соединены с общей шиной, а счетный вход-с выходом первого счетного триггера, выход второго элемента ИЛИ соединен с вторым входом первого счетчика, выходы переноса которого соединены с

входами первого элемента совпадений.

выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадений, второй вход которого соединен с выходом второго счетчика, а выход - со счетным входом второго счетного триггера, прямой и инверсный выходы которого соединены соответственно с первым и

513526366

вторым входами первого коммутаторашинами, второй вход третьего элемени вторым и первым входами второгота ИЛИ соединен с прямым выходом

коммутатора, входы управления кото- второго счетного триггера,а разрядные

рых соединены с прямым выходом триг-входы первого счетчика соединены с

гера знака, а выходы - с выходнымишинами входного сигнала.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных и преобразовательных системах связи и управления. Цель изобретения - повышение надежности устройства и расширение функциональных возможностей - достигается за счет обеспечения работы с отрицательными входными сигналами, выраженными в дополнительном коде. Модулятор содержит счетчики 1 и 2, счетные триггеры 3 и 4, триггер 5 знака, генератор 6 прямоугольных импульсов, элементы 7 и 8 совпадений, инвертор 9, элементы ИЛИ 10,11 и 12, коммутаторы 13 и 14, выходные шины 15 и 16, шины входного сигнала 17, шина 18 знака. Введение в модулятор счетного триггера, элементов ИЛИ и коммутаторов позволяет работать с отрицательными входными сигналами, выраженными в дополнительном коде, что существенно расширяет его функциональные возможности. При этом их схемы модулятора исключен ряд вспомогательных элементов, что повьш1ает надежность работы модулятора в широком динамическом диапазоне. 1 ил. I (Л 7 je