Широтно-импульсный модулятор Советский патент 1991 года по МПК H03K7/08 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах преобразования и передари информации с тиротно-импульс- ной модуляцией.

Целью изобретения является повышение точности и термостабильности путем уменьшения емкости конденсатора при сохранении длительности формируемых импульсов.

На чертеже представлена функциональная схема широтно-импульсного модулятора,

Широтно-импульсный модулятор содержит операционный усилитель 1, конденсатор 2, общую шину 3, двуполяр- ный источник 4 тбка, резистор 5, транзистор 6, резистор 7, транзистор 8, шину 9 источника питания, элемент ИЛИ 10, триггер 11, шину 12 тактовых импульсов, компаратор 13, входную шину 14 выходную шину 15, при этом входная шина 14 соединена с первым входом компаратора 13, второй вход которо- го соединен с инвертирующим входом операционного усилителя 1, с общей шиной 3 через конденсатор 2 и с выходом операционного усилителя 1 и первым выводом резистора 5 через дву- полярный источник 4 тока, а выход - с вторым входом триггера 11, первый вход которого соединен с шиной -12 тактовых импульсов, а выход - с неинвертирующим входом операционногд усилителя 1 и первым входом элемента ИЛИ 10, выход которого соединен с выходной шиной 15, а второй вход - с коллектором транзистора 8 первого типа проводимости, эмиттер которого соединен с шиной 9 источника питания, а база через резистор 7 - с коллектором транзистора 6 второго типа проводимости, база которого соединена с общей шиной 3, а эмиттер - с вторым выводом резистора 5.

Триггер 11 должен срабатывать по переднему фронту поступающих на его входы сигналов. Компаратор 13 обеспечивает на своем выходе уровни сигнала согласующиеся с уровнями входных сигналов триггера, например, 0 и +5В. Двуполярный источник 4 тока в простейшем случае может быть выполнен на резисторе, а элемент ИЛИ 10 - на двух диодах.

Если напряжение на выходе операционного усилителя 1 превышает пробивное напряжение эмиттерного пере

10

15.

204 и 25 30 а

а, й6193934

хода транзистора 6, то между эмиттером и общей шиной необходимо включить защитный диод в полярности, обратной диоду эмиттерного перехода. Если нижний уровень сигнала с выхода триггера 11 значительно отличается от нулевого, то между его выходом и неинвертирующим входом операционного усилителя 1 можно включить диод, а неии- вертирующий вход операционного усили теля 1 соединить с общей шиной 3 через дополнительный резистор.

Широтно-импульсный модулятор работает следующим образом.

Длительность импульса, поступающего на шину 12 тактовых импульсов должна быть минимально возможной, т.е. необходимой и достаточной для срабатывания триггера 11. При отсутствии входного напряжения на шине 14 и отсутствии тактового импульса на шине 12 триггер 11 находится в состоянии, при котором напряжение на его выходе близко нулю, поэтому близко нулю напряжение на выходе операционного усилителя 1 и на обкладках конденсатора 2. Транзисторы 6 и 8 закрыты. Компаратор 13 внутренней регулировкой устанавливается так, что при отсутствии напряжения на шине 14 напряжение на его выходе также отсутствует. При наличии напряжения Ивх и поступлении тактового импульса Ит на шину 12 на выходе триггера 11 устанавливается высокий потенциал. На шине 15 через элемент ИЛИ 10 формируется передний фронт выходного импульса. Положительный потенциал с выхода триггера 11 приводит к формированию положительного потенциала на выходе операционного усилителя 1, при этом через дву- полярный источник 4 тока начинает заряжаться конденсатор 2. Когда на- дг пряжение на конденсаторе 2 превысит напряжение на шине 14 на выходе компаратора 13 будет сформировано положительное напряжение, от которого триггер 11 возвращается в исходное состояние и на неинвертирующем входе усилителя 1 напряжение станет равным нулю. Напряжение на конденсаторе 2 положительное, поэтому выходное напряжение усилителя 1 становится отрицательной полярности, в связи с чем изменяет знак ток с выхода источника 4 и конденсатор 2 начинает разряжаться. Одновременно с этим отпираются транзисторы 6 и 8 и на коллек35

40

50

55

516

торе транзистора 8 и выходной шине 15 сохраняется высокий положительный потенциал.

Когда конденсатор 2 разрядится, выходное напряжение с выхода усилителя 1 станет равным нулю, транзисторы 6 и 8 закроются и на выходной шине 15 будет сформирован задний фронт выходного импульса, длительность которого будет прямо пропорциональна величине входного напряжения ИВ;( на шине 14, при этом длительность выходного импульса складывается из времен заряда и разряда конденсатора 2. Такая структура позволяет для заданных значений длительностей выходных импульсов использовать номинал конденсатора 2 в два раза меньше.

В том случае, когда величина выходного напряжения И 6) более некоторого значения, при котором за время между тактовыми импульсами конденсатор 2 не успеет разрядиться до нуля, то выходное напряжение на шине 5 останется положительным, т.е. скважность выходных импульсов станет равной единице.

Нестабильность частоты следования ШИМ определяется лишь нестабильностью частоты генератора тактовых импульсов и может быть получена сколь угодно малой.

Таким образом, введение в широтно- импульсный модулятор новых элементов и связей позволяет при сохранении неизменной длительности выходных импульсов уменьшить вдвое емкость конденсатора, что, повышает точность и термостабильность преобразования

0

3936

аналоговых сигналов в широтно-импульсные.

Формула изобретения

Широтно-импульсный модулятор, содержащий триггер, первый вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а второй вход - с выходом компаратора, первый вход которого соеди- динен с входной шиной, операционный усилитель, выход которого соединен с первым выводом первого резистора, а инвертирующий вход - с первым выводом конденсатора, и второй резистор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и термо - стабильности пyтe уменьшения емкости конденсатора при сохранении длительности формируемых импульсов, в него дополнительно введены два транзистора разного типа проводимости, двуполярный источник тока и элемент ИЛИ, выход которого соединен с вы5 ходной шиной, первый вход - с выходом триггера и неинвертирующим входом операционного усилителя, а второй вход - с коллектором транзистора перч вого типа проводимости, эмиттер которого соединен с шиной источника

5

0

0

5

0

питания, а база через второй резистор - с коллектором транзистора второго типа проводимости, база которого соединена с общей гаиной, а эмит- трр - с вторым выводом первого резис тора, первый вывод которого терез двуполярный источник тока соединен с инвертирующим входом операцией..о- го усилителя и вторым входом компаратора, при этом второй вывод конден-« сатора соединен с общей шиной.

Изобретение относится к импульс 11 иной технике. Цель изобретения - повышение точности и термостабильности путем уменьшения емкости конденсатора при сохранении стабильности формируемых импульсов - достигается введением в широтно-импульсный модулятор транзисторов 6 и 8 разного типа проводимости, двуполярного источника 4 тока и элемента ИЛИ 10. Широтно- импульсный модулятор содержит также триггер 11, шину 12 тактовых импульсов, компаратор 13, операционный усилитель 1, резисторы 5 и 7, конденсатор 2. 1 ил. (Л Ј Л/х 3d СО С со со