Широтно-импульсный модулятор Советский патент 1990 года по МПК H03K7/08 

Фи,1

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления для формирования высо-с костабильного широтно-импульсного сигнала.

Целью изобретения является расширение области использования.

На фиг. 1 приведена принципиальная ю электрическая схема широтно-импульсного модулятора; на фиг. 2 - временные диаграммы напряжений.

Широтно-импульсный модулятор содер153821П4

жения с выхода усилителя 8 и глубокой обратной связи через диоды 10. Напряжение с выхода инвертора 7 положительное, а следовательно, и положительное напряжение на выходе операционного усилителя 9. Диод 12 смещен в обратном направлении и ток через него равен нулю.

Током с источника 5 операционный усилитель 3 поддерживается в состоянии, когда на его выходе отрицательное напряжение равно падению напряжения на открытом диоде 11, через который протекает ток источника 5 тока. На выходе компаратора 18 напряжение равно нулю или же отрицательное, что зависит от типа используемого компаратора.

кит шину 1 тактовых импульсов, шину 2 преобразуемого напряжения, первый операционный усилитель 3, конденсатор 4, первый 5 и второй 6 источники тока, инвертор 7,второй 8 и третий 9 операционные усилители, первый 10, второй 11 и третий 12 диоды, компаратор 13, шину выходных импульсов И шину 15 установочного напряжения.

Источники тока 5 и 6 выполнены управляемыми напряжением и могут пред ставлять собой, например, высокоом- Ный резистор.

Шина 2 соединена с неинвертирую- (цим входом усилителя 3, инвертирую- |ций вход которого соединен с пер- Ьым выводом конденсатора 4 и с выходом источника 5 тока. Аноды диодов 10-12 подключены к инвертирующим входам соответствующих операционных уси- Лителей 8,3 и 9, с выходами которых соединены соответственно катоды диодов. Второй вывод конденсатора k соединен с выходом источника 6 тока и с инвертирующим входом усилителя 8, неинвертирующий вход которого соединен с шиной 1, а выход - с входом источника 6 тока и с входом инвертора 7. Выход инвертора 7 подключен к неинвертирующему входу усилителя 9, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом конденсатора k, а выход подключен к входу источника 5 тока. Шина 15 соединена с инвертирующим входом компаратора 13, неинвертирующий вход которого подключен к выходу усилителя 3, а выход соединен с шиной 14.

Широтно-импульсный модулятор работает следующим образом.

В отсутствии напряжений на шинах 1 и 2 напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 8 поддерживается равным нулю за счет напря™

0

5 0

0

Током с источника 5 операционный усилитель 3 поддерживается в состоянии, когда на его выходе отрицательное напряжение равно падению напряжения на открытом диоде 11, через который протекает ток источника 5 тока. На выходе компаратора 18 напряжение равно нулю или же отрицательное, что зависит от типа используемого компаратора.

В моменты присутствия тактовых импульсов положительной полярности на шине 1 напряжение с выхода усилителя 8 положительное, с выхода 7 равно нулю, а на выходе усилителя 9 напряжение отрицательное и равно падению напряжения на открытом диоде 12. Потенциал в точке А равен нулю и напряжения с выходов усилителя 3 и компаратора 13 остаются неизменными и равными нулю.

Предположим, что начиная с момента времени t,, (фиг.26) напряжение U Ву на шине 2 начинает резко возрастать. При возрастании напряжения U ex 11 подзапирается. Током источника 5 тока происходит заряд конденсатора k через диод 10 и выход усилителя 8. Постоянная времени заряда конденсатора 4 устанавливается такой, чтобы она была меньше самого быстрого возможного измерения напряжения U &х на шине 2. Этим обеспечивается то, что напряжение на первом выводе конденсатора 4 (точка А) отслеживает напряжение U8X и напряжение на выходе операционного усилителя 3 повторяет напряжение U &x c точностью до падения напряжения на диоде 11.

В момент времени t на шину 1 приходит очередной тактовый импульс и напряжение с выхода усилителя 8 становится положительным. На выходе инвертора 7 напряжение равно нулю и напряжение на первом выводе конденсатора Ь (точка А) скачком устанав0

5

5

ливается равным нулю, а так как на неинвертирующем входе усилителя 3

515

присутствует положительное напряжение, то на его выходе скачком появляется напряжение положительной полярности максимально возможной амплитуды.

Установочное напряжение и„ шины 15 устанавливается несколько меньшим максимально возможного напряжения с выхода усилителя 3, поэтому компара- тор 13 срабатывает и на шине 1 формируется передний фронт выходного импульса. Вследствие понижения напряжения на первом выводе конденсатора А на втором вывсде конденсатора k формируется напряжение отрицательной полярности, которым операционный усилитель 8 удерживается в состоянии, при котором на его выходе остается напряжение положительной полярности и при прекращении тактового импульса.

После момента времени t конденсатор b разряжается током of источника 6 тока, протекающим через диод 12 на выход операционного усилителя 9.

В момент времени t3 напряжение на втором выводе конденсатора k становится более положительным, чем напряжение на неинвертирующем входе усилите- ля 8. На выходе усилителя 8 формируется отрицательное напряжение и током через диод 10 обеспечивается поддержание потенциала второго вывода конденсатора, равным нулю.

Начиная с момента времени t конденсатор А заряжается от источника 5 тока через диод 10 и выход усилителя 8.

В момент времени t4 напряжение на первом выводе конденсатора k становится более положительным, чем напряжение U 5Х на шине 2, и напряжение на выходе усилителя 3 снижается до напряжения UBX. Компаратор 13 срабатывает и на шине И формируется задний фронт выходного импульса U вых« После этого все процессы повторяются.

1

В некоторых областях применения широтно-импульсного модулятора удобнее снимать выходной сигнал не с шины , а с точки А.

Формула изобретения

Широтно-импульсный модулятор, содержащий шину тактовых импульсов, шину выходных импульсов, шину преобрзуемого напряжения, соединенную с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом конденсатора и с выходом первого источника тока, инвертор, отличающийся тем, что, с целью расширения области использования, в него введены второй источник тока, второй и третий операционные усилители, первый, второй и третий диоды, шна установочного напряжения, компаратор, причем источники тока выполнены управляемыми напряжением, аноды диодов подключены к инвертирующим входам соответствующих операционных усилителей, с выходами которых соединены соответственно катоды диодов, второй вывод конденсатора соединен с выходом второго источника тока и с инвертирующим входом второго операционного усилителя, неинвертирующий вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а выход - с входом второго источника тока и с входом инвертора, выход которого подключен к неинвертирующему входу третьего операционного усилителя, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом конденсатора, а выход подключен к входу первого источника тока, шина установочного напряжения соединена с инвертирующим входом компаратора, неинвертирующий вход которого подключен к выходу первого операционного усилителя, а выход соединен |С шиной выходного сигнала.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управления для формирования высокостабильного широтно-импульсного сигнала. Цель изобретения - расширение области использования. Широтно-импульсный модулятор содержит шину 1 тактовых импульсов, шину 2 преобразуемого напряжения, операционные усилители 3, 8 и 9, конденсатор 4, источники 5 и 6 тока, управляемые напряжением, инвертор 7, диоды 10-12, компаратор 13, шину 14 выходных импульсов и шину 15 установочного напряжения. Введение в устройство новых элементов 6, 8 - 13 позволило повысить точность, стабильность и расширить диапазон преобразуемого напряжения. 2 ил.

Фиг. 2