Фазоимпульсный модулятор Советский патент 1990 года по МПК H03K7/08 

(21)4445179/24-21

(22) 20.06.88

(46)15.12.90. Бюл. №46

(72) А.А. Алексанян, В.А.Александров,

Б.Н.Артемьев.В.А. Галахов и В.Л. Куликов

(53)621.376.54(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР №614535. кл. Н 03 К 7/08, 1972.

Патент Англии Ыг 1505181, кл. Н 03 К 7/08, 1978.

(54) ФАЗОИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

(57)Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях и генераторах, а также во вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - повышение надежности и помехоустойчивости и уменьшение фазовых искажений - достигается путем исключения счетных триггеров из устройства -и использованием двусторонней симметричной модуляции широтно-импульсного сигнала. Фазоимпульсный модулятор содержит генератор 1 тактовых импульсов, широтно-импульсный модулятор 2 и выходной блок 3. Ввведение дополнительно зле- ментов 4,5 совпадений и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6,7а также выполнение широтно-импульсного модулятора 2 с двусторонней симметричной модуляцией выходного сигнала обеспечивает повышение надежности и помехоустойчивости работы устройства благодаря исключению формирования ложных импульсов с длительностью до полупериода рабочей частоты и уменьшение фазовых искажений симметричной модуляцией длительности импульсов относительно моментов переключения амплитуды импульсов рабочей частоты генератора тактовых импульсов. 1 з.п ф-лы, 2 ил.

О

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях и генераторах, а также во вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - повышение надежности и помехоустойчивости и уменьшение фазовых искажений - достигается путем исключения счетных триггеров из устройства и использованием двусторонней симметричной модуляции широтно-импульсного сигнала. Фазоимпульсный модулятор содержит генератор 1 тактовых импульсов, широтно-импульсный модулятор 2 и выходной блок 3. Введение дополнительно элементов 4, 5 совпадений и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6, 7, а также выполнение широтно-импульсного модулятора 2 с двусторонней симметричной модуляцией выходного сигнала обеспечивает повышение надежности и помехоустойчивости работы устройства благодаря исключению формирования ложных импульсов с длительностью до полупериода рабочей частоты и уменьшение фазовых искажений симметричной модуляцией длительности импульсов относительно моментов переключения амплитуды импульсов рабочей частоты генератора тактовых импульсов. 2 ил.

Фиг.1

Ох

S

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в клю чевых усилителях и генераторах, вторичных источниках электропитания.

Цель изобретения - повышение надежности и помехоустойчивости и уменьшение фазовых искажений.

На фиг.1 приведена функциональная схема фазоимпульсного модулятора; на фиг.2 - временные диаграммы,его работы.

Фазоимпульсный модулятор содержит генератор 1 тактовых импульсов, широтно- импульсный модулятор 2, выходной блок 3, злементы 4 и 5 совпадений, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7, при этом первый вь1ход генератора 1 тактовых импульсов соединен с входом синхронизации широтно- импульсного модулятора 2, вход которого соединен с входной шиной управляющего напряжения, а выход -с первыми входами элементов 4 и 5 совпадений, причем второй прямой вход элемента 4 совпадений соединен с вторым инверсным входом элемента 5 совпадений и первым выходом генератора 1 тактовых импульсов, второй выход которого соединен с первыми входами элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ б и 7, вторые входы которых соединены с выходами элементов 4 и 5 совпадений, а выходы - с входами выходного блока 3, выход которого соединен с выходной шиной устройства.

На фиг.2 приведены временные диаграммы напряжений на первом Ui.i(2fo) и втором Ui.2(fo) выходах генератора 1 тактовых импульсов, симметричное пилообразное напряжение Un, формируемое в широтно-импульсном модуляторе 2, по результату сравнения которого с входным сигналом Uo формируется последовательность широтно-модулированных импульсов U2, а также выходные сигналы элементов 4 и 5 совпадений - U4 и Us, элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7 - Ue и и и импульсное напряжение на выходе выходного блока 3 - из.

Генератор 1 тактовых импульсов предназначен для формирования импульсных .последовательностей Ui.i и Ui.2 типа ме-. андр рабочей fo и удвоенной рабочей частоты 2fo. Генератор 1 может быть выполнен на мультивибраторе и двух счетных триггерах, переключающихся по спаду импульсного напряжения на их входах синхронизации.

Широтно-импульсный модулятор предназначен для формирования широтно-им- пульсного сигнала с удвоенной рабочей частотой по результату сравнения симметричного пилообразного напряжения Un, сформированного в результате интегрирования импульсного напряжения Ui,i, с входным сигналом Uo. Широтно-импульсный модулятор может быть выполнен на операционном усилителе с емкостной обратной связью и компараторе. Элементы 4 и 5 сов- 5 падений и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7 предназначены для прэобразования импульсных сигналов Ui.i и Ui.2 и сигнала с широтно-импульсной модуляцией U2 в импульсные напряжения Ue и U, симметрично

10 сдвинутые по фазе относительно тактовых моментов времени IK. Элементы 4-7 выполнены на стандартных логических схемах, например, серии 533 Л A3 и 533 Л П5.

Выходной блок 3 предназначен для

15 ключевого усиления по мощности импульсных напряжений Ue и U, модулированных по фазе, и их последующего сложения, Выходной блок 3 может быть выполнен на двух двухтактных каскадах с трансформаторным

0 выходом, включенных по выходу последовательно, либо на двух полумостовых схемах, соединенных последовательно в мостовую схему с трансформаторным выходом. В зависимости от применения выходной блок 3

5 может быть подключен к нагрузке через резонансный контур, либо через выпрямитель и фильтр нижних частот.

Фазо-импульсный модулятор работает следующим образом.

0 Импульсный сигнал Ui.i удвоенной рабочей частоты с первого выхода генератора 1 тактовых импульсов поступает на вход синхронизации широтно-импульсного модулятора 2, где в результате интегрирова5 ния преобразуется в симметричное пилообразное напряжение Un частотой 2fo и амплитудой UHM. По результату сравнения пилообразного напряжения Un с входным напряжением Uo на выходе модулятора 2

0 формируется сигнал U2:

У /1 приип Uo;,,х

|Оприип Ц).

Фронт и спад импульсов сигнала U2 симметрично смещены относительно такто5 вых моментов времени tx, а длительность импульсов 1и определяется выражением;

Ти Uo/2foUnM.

Сигнал U2 поступает на первые входы элементов 4 и 5, вторые входы которых под- 0 ключены к первому выходу генератора 1. В результате на их выходах формируются импульсные последовательности U4 и Us: U4 U2 V Ui.i;

(2) 5U5 U2 V Ui.i.

Сигналы U4 и Us представляют собой разделенные половины импульсов сигнала U2. Сформированные таким образом сигналы U4 и Us поступают на вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7, на

первые входы которых подается импульсное напряжение Ui.2 рабочей частоты fo с второго выхода генератора 1 тактовых импульсов. В результате на выходахэлементов- 6 и 7 формируются импульсные напряжения 5 Ue и и, симметрично сдвинутые по фазе относительно тактовых моментов времени 1к:.

U6 U4® Ui.2;

(3) 10

Ul.2.

Выполнение выражения (3) эквивалентно смещению напряжения Ui.2 относительна тактовых моментов tK влево и вправо на величину Ти/2:15

U6(t ) Ui.2(t+t4/2);

(4)

U7(t) Ul.2(t-W2).

Это соответствует симметричному фазовому сдвигу напряжений Ue и U относи- 20 тельно моментов времени 1к:

я Ги fо

(5)

гг tn f 6

Таким образом, в фазоимпульсном мо- 25 дуляторе обеспечивается симметричная фазовая модуляция /fByx импульсных последовательностей.

Импульсные напряжения Ue и U поступают на входы выходного блока 3, где осуще- 30 ствляетсяих ключевое усиление по мощности и противофазное сложение. В результате на выходе выходного блока 3 формируется последовательность разнополярных импульсов из рабочей частоты fo, длительность которых 35 tn изменяется по закону изменения входного сигнала Uo от О до 1 /2 fo:

из Eo(U6-U7), (6)

где ЕО - амплитуда выходных импульсов.

При зтом в режиме ограничения при U2 40 1 длительность tu 1 /2 fo и выходное напряжение из представляет импульсную последовательность типа меандр, а при игельность tu О и выходное напряжение из 0.,.

Использование в устройстве симмет- 45 ричной фазовой модуляции позволяет эффективно использовать его в качестве ключевых генераторов с неизменной относительно тактовых импульсов фазой выход- кого регулируемого по амплитуде 50 напряжения, так как в процессе регулирования мощности генератора фазоимлульснь1й модулятор не вносит каких-либо изменений фазы выходного напряжения.

Применение устройства в регуляторах напряжений с частотой изменения входного сигнала до(0,1-0,3)fo за счет использования двусторонней симметричной модуляции позволяет уменьшить искажения выходного сигнала до 1-2%.

Введение в состав известного устройства дополнительных блоков и связей подво- лило сохранить устойчивую работу фазоимпульсного модулятора во всем диа- пазоне изменения входного сигнала, включая и режим перемодуляции, при одновременном снижении искажений формы В1 1хо4ного сигнала, при этом возможное наличие высокочастотных переключений сигнала на выходе широтно-импульсного модулятора в моменты изменения его выходного состояния, а также наличие высоко- частотных помех на шинах питания устройства не приводит к потере устойчивости его работы и снижению надежности благодаря отсутствию при формировании импульсной последовательности счетных триггеров.

Формула изобретения

2.Модулятор по П.1, отл ич ающий- с я тем, что, с целью уменьшения фазовых искажений, широтно-импульсный модулятор выполнен с. двусторонней модуляцией длительности выходного сигнала.