Цифровой широтно-импульсный модулятор Советский патент 1989 года по МПК H03K7/08 

гг

4ь 1

00

со

ОЪ

114

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных и преобразовательных системах связи и управления.

Целью изобретения является повыше ние надежности работы устройства путем формирования пауз между фронтами прямой и инверсной последовательностей выходных импульсов, что позволяет избежать сквозных токов в выходны силовых ключевых каскадах.

На фиг. 1 представлена функциональная схема цифрового широтно-им- пульсного модулятора; на фиг. 2 - функциональная схема блока ограни- чения.

Ыиротно-импульсный модулятор содержит счетчики 1 и 2 импульсов, счетные триггеры 3-5, триггер 6 знака, генератор 7 прямоугольных им- пульсов, элементы 8-11 совпадений, формирователи 12 и 13 импульсов, инвертор 14, элементы ИЛИ 15 - 17, коммутаторы 18 и 19, блок 20 ограничения, блок 21 сброса, выходные шины 22 и 23, шины 24 входного сигнала, шину 25 знака, при этом выход генератора 7 прямоугольных импульсов соединен со счетным входом счетного триггера 3 и первыми входами элементов ИЛИ 15 и 16, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера б знака, а выходы - соответственно с входами прямого и обратного счета счетчика 1 импульсов, выходы переноса которого соединены с входами элемента 8 совпадений, выход которого соединен с первым входом элемента ИЛИ 17, выход которого соединен с входом формирова- теля 12 импульсов и первым входом элемента 9 совпадений, выход которого соединен со счетным входом счетного триггера 4, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 17, а инверсный выход - с первыми входами коммутаторов 18 и 19, входы управления которых соединены с прямым выходом триггера 6 знака, а выходы - с выходными шинами 22 и 23, разрядные входы счетчика 2 соединены с общей шиной, счетный вход - с выходом счетного триггера 3, а выход - с первыми входами элементов 10 и 11 совпадений и входом формирователя 13 импульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента 9 совпадений, а выход формирователя 12 импупь- сов - с вторым входом элемент 10

162

совпадений, выход которого соединен со счетным входом счетного триггера 5, прямой выход которого соединен с вторыми входами коммутаторов 18 и 19 причем выход блока 21 сброса соединен с входами сброса счетных триггеров 4 и 5 и вторым входом элемента 11 совпадений, выход которого соединен с входами записи информации счетчиков 1 и 2 и входом инвертора 14, выход которого соединен с первым вхо-. дом триггера 6 знака, второй вход которого соединен с шиной 25 знака и входом блока 20 ограничения, разрядные входы которого соединены с входными шинами 24, а выходы - с разрядными входами счетчика 1 импульсов.

Счетчики 1 и 2 могут быть выполнены на микросхемах К155ИЕ7, триггеры 3 - 6 - на микросхемах К155ТМ2, элементы 8-11 совпадений - на микросхемах К155ЛИ1, формирователи 12 и 13 импульсов - на микросхемах К155АГ1, инвертор - на микросхеме K155JIH1, элементы ИЛИ 15 - 17-на микросхемах К155ЛЛ1, коммутаторы 18 и 19 - на микросхемах K155KII2, при этом первый и второй входы одного инверсны относительно входов второго, а генератор 7 прямоугольных импуль- сов - на микросхеме К155ЛАЗ с кварцевой стабилизацией или с времязадающим , конденсатором.

Блок 20 ограничения может быть выполнен, например, из группы элементов ИЛИ 26, группы элементов 27 совпадений, элемента И-НЕ 28, элементов ИЛИ 29 и 30, элемента ИЛИ-НЕ 31 и инвертора 32.

В зависимости от величины, на которой должен быть ограничен входной сигнал n-разрядных входов, шины 24 разбиваются на две группы: с 1 до (n-m) и с (n-m+1) до п, причем . Первая группа разрядов - с 1 до (n-m) - соединена с первыми входами группы элементов ИЛИ 26, выходы которых являются первыми входами группы элементов 27 совпадений, выходы которых являются (n-m) младшими разрядами выхода блока 20 ограничения.

Вторая группа рязрядных входов шины 24 - с (n-m+1) до п - является соответствующими выходами блока 20 ограничений. Они соединены с m входами элемента И-НЕ 28 и элемента ИЛИ 29. Выход элемента И-НЕ 28 -соединен с первым входом элемента ИЛИ 30, выход которого соединен с вторыми входами

J14

группы элементов 27 совпадений. Выхо элемента ИЛИ 29 соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 31, второй вход которого соединен с выходом инвертора 32, а выход - с вторыми входами группы элементов ИЛИ 26. Вторые входы элемента ИЛИ 30 и инвертора 32 соединены с шиной 25 знака.

Блок 21 сброса, например, может быть выполнен в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора причем второй вывод резистора присоединяется к шине питания: а второй вывод конденсатора - к общей шине. Вывод сопротивления, соединенный с конденсатором, является выходом блока 21 сброса.

Модулятор работает следующим образом.

После включения напряжения питания блок 21 сброса формирует сигнал, который устанавливает в ноль счетные триггеры 4 и 5, стробирует через элемент 11 совпадений счетчики 1 и 2 и далее стробирует через инвертор 14 триггер 6 знака. При этом входной сигнал, пройдя через блок 20 ограничения, записывается в прямом (при положительном знаке сигнала) или в об- ратном (при отрицательном знаке сигнала) коде в счетчик 1, а код знака этого сигнала записывается в триггер 6 знака.

В зависимости от знака входного сигнала импульсы генератора 1 прямоугольных импульсов с частотой f0 проходят либо через элемент ИЛИ 15 (знак положительный), либо через элемент ИЛИ 16 (знак отрицательный) и посту- пают 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

t,(2n-N),

го где п - количество разрядов двоично-

го счетчика;

N - мантисса входного числа, после начальной установки (стробиро- вания) появляется отрицательный им-, пульс.

Этот отрицательный импульс с выхода счетчика 1, пройдя через элементы 8,17 и 9, поступает на вход счетного триггера 4 и переключает его. Этот

же импульс, ирония череч элементы 12 и 10, поступает на пход счетного триггера 4 и переключает его с задержкой по времени , относительно переключения триггера 4. Время Г, задержки определяется формирователем 12 импульсов. Прямоугольные импульсы с генератора 17 прямоугольных импульсов .поступают также на вход счетного триггера 3, который производит деление частоты fc на 2. Прямоугольные

„ fo импульсы с частотой - со счетного

триггера 3 подаются на счетный вход счетчика 2. На выходе переноса счетчика 2 через промежуток времени

rui

после начальной установки появляется отрицательный импульс, который, пройдя через элемент 10 совпадений, поступает на вход счетного триггера 5 и возвращает его в исходное состояние. Этот же импульс, пройдя через формирователь 13 импульсов и элемент 9 совпадений, с выдержкой времени э определяемой формирователем 13, поступает на вход счетного триггера 4 и также возвращает его в исходное состояние. Отрицательный импульс с выхода счетчика 2 через элемент 11 совпадений является стробирующим для счетчиков 1 и 2 и через инвертор 14 для триггера 6 знака. Далее процесс повторяется. Таким образом, устройство входит в режим автоматического стробирования. При этом с выходов цифрового широтно-импульсного модулятора (шины 22 и 23) идут прямая и инверсная последовательности импульсов с периодом

, П41

,

Причем, учитывая, что с триггера 4 на первые входы коммутаторов 18 и 19 поступает инверсный сигнал, а с триггера 5 на их вторые входы - прямой сигнал, то между фронтами прямой и инверсной последовательностей импульсов образуются раздвижки длительностью Ц, и Сг. Очевидно, что

1

t,(2n-N) о

должно быть больше С, иначе произойдет срыв широтно-импулье ной модуляции. Для обеспечения этого условия в устройство введен блок 20 ограничения, который не допускает превышения входным сигналом заранее определенного значения Мд0„ .

Таким образом, введение в цифровой широтно-импульсный модулятор счетного триггера, элементов совпадений, формирователей импульсов, блоков сброса и ограничения с соответствующими связями позволяет осуществить паузы между фронтами прямой и инверсной последовательностей выходных импульсов, что позволяет повысить надежность работы устройства при управлении мощными силовыми ключами за счет исключения в них сквозных токов.

Формула изобретения

Цифровой широтно-импульсный модулятор, содержащий генератор прямоугольных импульсов, выход которого соединен со счетным входом первого триггера и первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера знака, первый вход которого соединен с шиной знака, а второй - с выходом инвертора, вход которого соединен с входами записи информации первого и второго счетчиков импульсов, входы прямого и обратного счета первого счетчика импульсов соединены соответственно с выходами первого и второго элементов ИЛИ, а входы переполнения - с входами первого элемента совпаде- . ний, выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ, выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадений, выход которого соединен со счетным входом

второго триггера, прямой выход которого соединен с вторым входом третьего элемента ИЛИ, а инверсный выход - с первыми входами первого и второго коммутаторов, входы управления которых соединены с прямым выходом триггера знака, выходы - с выходными шинами, общая шина подключена к разрядным входам второго счетчика импульсов, счетный вход которого соединен с выходом первого счетного триггера, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него

5 дополнительно введены первый и второй формирователи импульсов, блок ограничения, блок сброса, третий и четвертый элементы совпадений и третий счетный триггер, прямой выход коо торого соединен с вторыми входами обоих коммутаторов, вход сброса - с входом сброса второго счетного триггера, выходом блока сброса и первым входом третьего элемента совпадений,

5 выход которого соединен с входом инвертора, а второй вход - с выходом второго счетчика импульсов, первым входом четвертого элемента совпадений и через первый формирователь им0 пульсов - с вторым входом второго элемента совпадений, при этом выход третьего элемента ИЛИ через второй формирователь импульсов соединен с вторым входом четвертого элемента совпадений, выход которого соединен со счетным входом третьего счетного триггера, шины входного сигнала соединены с разрядными входами блока ограничения,выхода которого соединены с разрядными входами первого счет5

0

чика импульсов, знака.

а вход - с шиной

27

п-т

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в измерительных и преобразовательных системах связи и управления. Цель изобретения - повышение надежности работы устройства - достигается путем исключения сквозных токов в выходных силовых ключевых каскадах. Устройство содержит счетчики 1,2 импульсов, счетные триггеры 4 и 3, триггер 6 знака, генератор 7 прямоугольных импульсов, элементы 8 и 9 совпадений, интегратор 14, элементы ИЛИ 15, 16 и 17, коммутаторы 18 и 19, выходные шины 22 и 23, шину 24 входного сигнала, шину 25 знака. Введение в устройство дополнительных элементов 10 и 11 совпадений, формирователей 12 и 13 импульсов, счетного триггера 5, блока 20 ограничения и блока 21 сброса с соответствующими связями позволяет формировать паузы между фронтами прямой и инверсной последовательностей выходных импульсов и обеспечивает повышение надежности устройства при управлении мощными силовыми ключами в результате исключения в них сквозных токов. 2 ил.