Широтно-импульсный преобразователь Советский патент 1988 года по МПК H03K7/08 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в широтно-импульсных усилителях мощности.

Целью изобретения является расширение диапазона регулирования длительности выходных импульсов.

На чертеже представлена функциональная схема широтно-импульсного . преобразователя.

Преобразователь содержит источник 1 управляющего напряжения, генертор 2 тактовых импульсов, источник j3 опорного напряжения, триггер 4, управляемые ключи 5 и 6, интеграторы 7 и 8, формирователи 9 и 10 импульсов сброса, управляемые ключи II и 12, пороговые элементы 13 и 14, зл мент ИЛИ 15 и выходную шину, при ;этом выход источника 1 управляющего :напряжения соединен с первыми входам интеграторов 7 и 8, вторые входы ко- :торых соединены соответственно через управляемые кхпочи 5 и 6 с выхо- дом источника 3 опорного напряжения, а выходы - соответственно с входами пороговых элементов 13 и 14, выходы которых через элемент ИЛИ 15 соединены с выходной шиной 16, причем вы- ход генератора 2 тактовых импульсов соединен с входом триггера 4, пря-i . мой и инверсный выходы которого соединены с управляющими входами управляемых ключей 5,6 и входами формирователей 9 и 1 О импульсов, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами управляемых ключей 11 и 12, которые подключены соответственно параллельно интегрирую- щим конденсаторам интеграторов 7 и 8.

Интегратор 7 и В может быть вьшол нен на операционном усилителе, вход которого соединен через резисторы с входами интегратора, а через конденсатор - с выходом операционного усилителя. Управляемые ключи могут быть вьшолнены на биполярных или полвых транзисторах, база или затвор

которых соединены с управляющим входом. Формирователи 9 и 10 импульсов сброса могут быть вьшолнены в виде одновибратора или простой дифференцирующей цепочки.

Широтно-импульсньй преобразователь работает следующим образом. - Генератор 2 тактовых импульсов формирует короткие импульсы с перио

g Q

с 5

0

5

дом следования Т, кот орые поступают на вход триггера 4, На прямом и инверсном выходах триггера 4 при этом формируются две последовательности прямоугольных импульсов, имеющие пе- рио;; следования 2 Т и сдвинутые по фазе на 180.Эти последовательности определяют состояния управляемых ключей 5 и 6: при и О, и Up, где Up - напряжение, соответствующее уровню логической единицы, управляемый ключ 5 разомкнут, а ключ 6 замкнут; при U4 Uf, 64 О, наоборот, управляемый ключ 5 замкнут, а ключ

6- разомкнут. Кроме того, сигналы

и и U4 поступают на входы формирователей 9 и 10 импульсов сброса соответственно, которые по отрицательным фронтам входных импульсных.последовательностей формируют короткие импульсы, управляющие включением уп--. равляемых ключей 11 и 12, щунтирую- щих конденсаторы интеграторов 7 и 8 соответственно и производящие установку этих интеграторов в состояние

Uu О или ил 0. f

Управляющее напряжение U-, действует на входах обоих интеграторов постоянно, а выход источника 3 опорного напряжения подключается с помощью управляемых ключей 5 и 6 соответственно ко входам интеграторов

7и 8 поочередно на время Т с ин тервалом Т. Разряд конденсаторов интеграторов и установка их в исход-, ное состояние осуществляются проти - вофазными последовательностями им пульсов и 5 и с периодом 2Т в моменты времени, различающиеся на Т.

Таким образом, оба интегратора работают аналогично, но в противофазе. При этом работа каждого интегратора происходит в два такта одинаковой длительности Т.

В начальньй момент t О интегратор 7 выходным импульсом U} формирователя 9 импульсов сброса установлен в состояние U7 0. На выходе интегратора 8 в момент t О имеется начальное напряжение Ug(0). В первом такте О t - Т на входе интeгpaJ opa

7действует только управляющее напряжение и,(,а на входах интегратора

8- управляющее U -у и опорное U напряжения. Поэтому выходные сигналы интеграторов 7, 8 в перBOM такте при допущении const

определяются выражениями t

- - к, S

U,ydt

-KT U.,t; (1)

При достижении выходным напряжением интегратора 7 уровня переключения порогового элемента I3 т.е. при

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в широтно- импульсных усилителях мощности. ЦЁявго изобретения является расширение диапазона регулирования длительности выходных импульсов. Устройство содержит источник 1 управляющего напряжения, генератор 2 тактовых гм- пульсов, источник 3 опорного напряжения, триггер 4, управляемые ключи 5 и 6, интеграторы 7 и 8, формирователи 9 и 1 О импульсов сброса, управляемые ключи И и 12, пороговые элементы 13 и 14, двухвходовый элемент ИЛИ 15. Введение в широтно-импульсньй преобразователь формирователей импульсов сброса и элемента ИЛИ позволило расширить диапазон регулирования выходных импульсов и повысить по- .мехозащищенность от высокочастотных помех. 1 ип. с « W 00 СП

где

Uj U,(0)-Kj 5 (U,+ U)dt

0

Ug(0) - K,(U,,+ Uo)t, (2)

K.K

- коэффициенты передачи

интеграторов 7,8 Ку Kg В первом такте выходное напряжение интегратора 7 не достигает уровня и переключения порогового элемента 13, а при t Т оно имеет значение U-, (Т) - . Выходное напряжение интегратора 8, увеличивающееся со скоростью, пропорциональной сумме управляющего U и опорного Ug

напряжений, в момент t

достигает уровня Up переключения порогового элемента 14, что приводит к переключению последнего и установлению на его выходе сигнала, имеющего уровень логической единицы, т.е. Ug. Этот сигнал через элемент ИЛИ 15 поступает на выходную шину 16. Следовательно, при t Т формируется передний фронт выходного импульса.

При t Т на управляющем входе управляемого улюча 12 с выхода формирователя 1 О импульсов действует короткий импульс. Управляемый ключ 12 замыкается, конденсатор интегратора 8 разряжается, на его выходе устанавливается напряжение Uj(T) 0. Пороговый элемент 14 возвращается в состояние и О и, следовательно, при t Т формируется отрицательный фронт выходного импульса Uft.

Во втором такте (Т t 2Т) на входах интегратора 7 действуют управляющее U) и опорное UQ напряжения, а на входе интегратора 8 - только управляющее напряжение Uy. В момент t Т напряжения на выходах интегратора 7 и 8 соответственно равны UT(T) -K UvjT; Uj(T) 0. Выходные сигналы-интеграторов 7 и 8 во втором такте

t

U7 ., - К (Uj-b U,)dt 1

-K,U,(t-T)

i

Uj -Kg Ju,,dt - KjU;,(t-T).

- K-jU

,(t-T)

и,

(1

u,

в момент времени t 2Т -f , сигналы на выходе порогового элемента 13 и, следовательно, на выходе двухвходо- вого элемента ИШ 15 принимают значения, соответствующие уровню логической единицы. На выходной шине 16 при t « 2Т- ) формируется положительный фронт выходного импульса, который действует до момента t 2Т. При t 2Т выходной импульс IL Формирователя 9 импульсов сброса вызывает замыкание управляемого ключа 11 и установление интегратора 7 в состояние U-j(2T) 0. Пороговьй элемент 13 при этом возвращается в исходное состояние и j О и, следовательно, при t 2т формируется отрицательный фронт второго выходного импульса и,/ .

Во втором такте выходное напряжение и. интегратора 8.не достигает уровня переключения порогового элемента 14 и в момент t 2Т достигает значения Ug(2T) -KgU,T. Далее процесс периодически повторяется.

Таким образом, на выходной шине 16 действует последовательность импульсов с периодом следования Т и длительностью, зависящей от управляющего напряжения.

Для определения статической харак- теристики широтно-импульсного преобразователя выразим из (3) значение длительности импульса t С и получим

г

Uj,+ K7UoT 1 2КдТ-У1. (А - - ч- UJ

к-,(и.,.

и Un

выбрать таким образом, чтобы выполнялось соотношение

Если параметры K-j,,T

и

п

пределы изменения входного управляющего напряжения U принять равными UVMUH 0; U,,j(|. Uo и ввести новую переменную - относительное значение управляющего напряжения

FT - Uv

Uy

yj,

Uo

Uy ctKC

TO выражение (4) для длительности ходных импульсов примет вид:

- Tie:

i.

Таким образом, длительность выxoд-/ ных импульсов регулируется в преде- - лах от Р О.при и у О до С 1 при

uv

В

20

npH U i О положительные фронты выходных импульсов формируются в моменты, соответствующие окончаниям тактов, и длительность этих импульсов € 0. При U- 1, т.е. при и ч Ujj, положительные фронты выходных импульсов формируются в моменты, соответствующие началам тактов. На выходе устройства при этом действу- ет постоянное напряжение, т.е. дли- 25 тельность импульсов 2 Т определяет естественньй уровень ограничения статической характеристики преобразователя. При увеличении модуля управляющего напряжения более , т.е. .,,, при 7 /U,j/, длительность выходных импульсов не изменяется и остается равной Т. Работоспособность при этом не нарушается

35 Таким образом, введение в широтно-импульсный преобразователь первого и второго формирователей импульсов сброса и двухвходового логического элемента ИЛИ позволяет расши- до рить диапазон регулирования длительности выходных импульсов. При этом устройство имеет повышенную помехо- защищенность при действии на входе высокочастотных помех, что обусловле- 45

U13715о

но наличием интеграторов входного нап- напряжения.

Формула изобретения

Широтно-импульсньй преобразователь, . содержащий первый и второй интеграторы, выходы которых соединены соответственно с входами первого и второго пороговых элементов, а первые входы - через первый и второй управляемые ключи с выходом источни- са опорного напряжения, источник управляющего напряжения, выход которого соединен с вторьм входом первого интегратора, соединенные после- довательно генератор токовых импульсов и триггер, прямой выход которого соединен с управляющим входом первого ключа, и третий и четвертый : управляемые ключи, отличаю- щ и- и с я тем, что, с целью расширения диапазона регулирования длительности выходных импульсов, в него, дополнительно .введены два формирователя импульсов сброса и элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходами пороговых элементов, а выход - с выходной шршой, при этом третий равляемьй ключ подключен параллельно конденсатору первого интегратора, а его управляющий вход - к выходу первого формирователя импульсов сброса, вход которого соединен с прямым выходом триггера, инверсньй выход которого соединен с управляющим входом второго управляемого ключа и через второй формирователь импульсов сброса - с управляющим входом четвертого ключа, который подключен параллельно конденсатору.второго интегратора, второй вход которого соединен с выходом источника управляющего напряжения.