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

Изобретение относится к области импульсной техники и может быть использовано в ключевых усилителях низкой ,астоты, в коллекторных модуляторах передатчиков и усилителях для вибростендов.

Целью изобретения является расширение полосы рабочих частот о повышение точности преобразования входного сигнала путем измерения периода повторения входного сигнапэ и изменения частоты пилооб- разного напряжения в соответствии с этими изменениями.

На фиг.1 приведена функциональная схема широтно-импульсного модулятора, на фиг.2 - пример выпптнену ев-юго 13 его узлов {блока гчмл соо ь ия)

Широтио-импульсныи модуля юр „0- держит компаратор I, формирователь 2 пилообразного напряжения, управляемый генератор 3 тактовой частоты, блок 4 coma сования, измеритель 5 периода,поспедова тельно соединены измеритель 5 периода и блок 4 согласования, выходы второго соединены с управляющим входом управляемого генератора 3 тактовой частоты выход которого соединен с входом формирователя

2пилообразного напря ения зыхо/з /ото рого соединен с первым входо1 , тора 1, второй вход которого соединен с входной шиной ,оро i/гва и входом изме- рителя 5 периода а выход г знхознои шиной устройства Формирователь 2 пилообразного напряжения содержит соединенные последовательно двоичный счетчик 6 импульсов, постояннее запоминающее уст- ройство 7 и ЦАП 8 Управляемый генер .юр

3тактовой частоты содержит соединенные последовательно (анерэгор -J импульсов , управляемый делителю 10 частоты входы управления которого соединены с ихода- ми блока 4 согласования Блок 4 согласования может быть рыполнен в виде преобразователя кодов, содержащею постоянное запоминающее устройство 4-, первые ni входов которого соединены с пер выми m еыходаг.и змеоителч 5 периода, остальные п выходов которого сосдиь и . входами элемента (/1ЛИ 4 -2 выход чоюрою соединен с входом разрешения иостоянноr,j запомь мающего устройства 4-1 выходы которою соединены с управлчю.:1 1 входами управляемого дегитслг 10 частоты Измеритель 5 периоде може быть выполнен в виде преобразователя частота - код

Двоичный счетчик 6 импульсов посто-

янные запоминающие устройства

-1

ЦАП 8 и компаратор 1 мшут быть выполнены на базе микросхем двоичных счетчиков импульсов cepf и 530, программируемых постоянных запоминающих устройств ПЗУ)

серии 556, ЦАП серии 594 и компаратора

серии 521.

Широтно-импульскый преобразователь работает следующим образом.

Входной сигнал широтно-импульсного модулятора поступает на вход измерителя 5 периода и второй вход компаратора 1.

В соответствии с длительностью периода входного сигнала измеритель 5 периода вырабатывает (гти-п)-разрядный двоичный код, преобразуемый блоком 4 согласования з m-разрядный код управляющий коэффициентом деления управляемого депчтеля 10 i ттоты, который преобразует сигнал 1ене- оатора 9 импульсов fM в сигнал с частотой fry поступающий ча вход формирователя 2 MwooopasHoro напряжения, о выхода кото- иоги сигнэч поступает на первый вход компаратора 1 который и преобразует чодной cm нал широтно-импульсного мо- д лятора в последовательность широтно- одулированных импульсов с частотой следования fT - fry/2 зависящий от частоты вводного сигнала FBX в соответствии с уравнением

fT-Fox-fKp-Fcp(1)

где ГК| характеризующий кру- п срезт фгльтрС1 iii/ 3KKix частот устанор- лечною ia выходе модулятора

Из(1) спедует, что при изменении FBx от

-с ДО Гер (т ИЗМСгЯргсЯ От РСр кр + FC ДО

о Г7 .ЬСр

КУ Гкр

fVp те прткти1 бсчи в 2 раза, посколь- FCT и F0 « FCp. Это означает что

при Гвх - FO потери на переключениях в .чпючечом усиччтеле мощности, усиливающем сшнал предлагаемого широыо-им- 1.ульсчого модулятора, будут практически в два DC а чем при FBx Fcp а на любой другой частоте F0 Fax Fcp будут меньше чем на РЕ Fcp, хотя и больше, чем

Fn FQ

Преобразователь кода в блоке 4 со- гла з анич прсобоазует (пл+п)-разрядный двоичный код, пропорциональны/ дли- епьности пзрисдч входного сигнзгг, ши- poTiiO-ммпу пьсного модулятооа, в ГП-ОРЗОЯДНЫЙ двоичный код yn,i .влекия ко- Том делгчия ynpaej чемого целителя 10 частот1 ПргоЬоа:эвэтель кора i/iv,ee следующий алгоритм работы пока в о старших разрядах ею одного (т+п)-рзз- рчдного кода имвоТСУ хотя бы с и нал высокого ло И ес гьо Г i) (соответ- z j -ет топу jro пер -ю Гвх входного сигнала иШротн .мпульсногп модулятора превосхоаит некоторую величину То), на выходе логического элемента ИЛИ 4-2 присутствует 1, запрещающий работу ПЗУ 4- и за счет ьаг л лочных резисторов н« выводе преобразоеаггп сода формируются сигналы 1 на всех m его выходах. Это соответствует формированию пилообразного напряжения такой частоты fT fro, что fro - fо - Fcp, где Fo 1 /T0; FCp - частота среза ФНЧ нагрузки в системе усиления, использующей предложенный Широтно-импульсный модулятор.

Управляемый делитель 10 преобразует частоту сигнала генератор 9 импульсов. ттч в сигнал частоты fiy. подаваемый на вход формирователя 2 пилообразного напряжения путем деления на М, где М определяется входным т-разрядным двоичным кодом управляемого делителя 10 частоты.

Формирователь 2 пилообразного напряжения работает следующим образом.

Двоичный счетчик 6 служит для формирования двоичного К-разрядного кода, изменяющегося периодически по закону: 2 -..-. (2k-2 )-(2k-1) -... и т.д. путем подсчета входных импульсов частоты fiy. ПЗУ 7 преобразует выходной К-разрядный двоичный код двоичного счетчика 6 в (К-1)-разрядный двоичный код в соответствии с уравнениями

КПЗУ Кеч. если 0 Кеч (2),

Kri3y 2k-1 - Кеч, если - 1. где КПЗУ - число, определяемое (К- -разрядным двоичным кодом на выходе ПЗУ 7;

КСч - число, определяемое К-разрядным двоичным кодом на выходе двоичного счетчика 6.

Таким образом, на выходе ПЗУ 7 формируется (К-1)-разрядный двоичный код, последовательно нарастающий от 0 до 2 затем убывающий от 2К-1 до Оитд ЦАП 8 преобразует цифровой выходной сигнал ПЗУ 7 в напряжение пилообразной формы. частота которого fT fry/2k.

Таким образом, введение а широтно- импульсный модулятор новых элементов и связей позволяет обеспечить формирование опорного пилообразного напряжения с широкими пределами изменения частоты повторения без изменений его амплитуды, что в свою очередь позволяет

расширить частотный диапазон входных напряжений благодаря постоянному выполнению оптимального соотношения частот входного и пилообразного напряжений и повысить точность преобразования благодаря постоянству амплитуды пилообразного напряжения.

Формула изобретения

1. Широтно-импульсный модулятор, содержащий соединенные последовательно генератор тактовой частоты, формирователь пилообразного напряжения и компаратор, выход которого соединен с выходной

шиной модулятора, а второй вход - с входной шиной, отличающийся тем, что, с целью расширения полосы рабочих частот, в него дополнительно введены соединенные последовательно измеритель периода и

блок согласования, при этом генератор тактовой частоты выполнен управляемым и его вход управления соединен с выходом блока согласования, а вход измерителя периода соединен с входной шиной N-одулятора

2. Модуля юр по п.1, о т п и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения точности, управляемый генератор .актовой т.тоты выполнен из соединенных пос гельно генератора импульсов и управляемо о делителя частоты, входы управления го о ют соединены с выходами опока согласования, блок согласования выполнен в виде преобразователя кодов, а формирователь пилообразного напряжения выполнен из

соединенных последовательно двошного счетчика импульсов, постоянного запоминающего устройства и цмфроанапогового преобразователя.

«Л

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях низкой частоты, в коллекторных модуляторах передатчиков и усилителях для вибростендов. Цель изобретения - расширение полосы рабочих частот и повышение точности преобразования входного сигнала - достигается путем измерения периода повторения входного сигнала и изменения частоты пилообразного напряжения. Широтно-импульсный модулятор содержит компаратор 1, формирователь 2 пилообразного напряжения, управляемый генератор 3 тактовой частоты, блок 4 согласования, измеритель 5 периода, счетчик 6 импульсов, постоянное запоминающее устройство 7, цифроаналоговый преобразователь 8. В модуляторе обеспечивается постоянное оптимальное соотношение частот входного и пилообразного напряжений. Точность преобразований повышается благодаря постоянству амплитуды пилообразного напряжения. 1 з.п.ф-лы, 2 ил. LO

Фиг.2