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

1

(61) 1478316

(21)4687801/21

(22)28004089

(46) 23.04,91. Бюп. № 15

(71)Куйбышевский политехнический институт им. В.В. Куйбышева

(72)ССЯ. Галицков, С.Н. Лысов, А „ В о Стариков, А.Г0 Макаров

и АоЮ„ Тихонов

(53)621,376.54(088,8)

(56)Авторское свидетельство СССР 1 1478316, кл. Н 03 К 7/08, 1987,

(54)ЦИФРОВОЙ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

(57)Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах передачи и преобразования информации, а также ключевых усилителях мощности. Цель изобретения - повышение надежности

;w

Модулятор содержит счетчики 1, 2 импульсов, счетные триггеры 3-5, триггер 6 знака, генератор 7 прямоугольных импульсов, элементы 8-11, совпадений, формирователи 12, 13 импульсов, инвертор 14, элементы 15- 17, коммутаторы 18, 19, блок 20 ограничения, узел 21 сброса и шины: выходные 26, 27, входного сигнала 28, знака 29. Введение в-него элемента И-НЕ 22, элементов 23, 24 совпадений и триггера 25 позволяет исключить одновременное появление сигналов высокого уровня на обоих выходных шинах, тем самым расширить область его применения путем использования модулятора в тех устройствах, где одновременное появление сигналов высокого уровня на обоих выходных шинах может привести к аварийной си- . туации. 2 ил

(Л

%

4ь

00

го

Изобретение относится к импульсно технике, может быть использовано в устройствах передачи и преобразовани информации, а также в ключевых усили телях мощности, и является усовершенствованием изобретения по авт. ев о F 1478316.

Целью изобретения является повышение надежности путем исключения одновременного появления сигналов на обоих выходах устройства.

На фиг. 1 приведена функциональна схема цифрового широтно-импульсного модулятора; на фиг„ 2 - блок ограни- чения.

Цифровой широтно-импульсный модулятор содержит счетчики 1 и 2 импульсов, счетнЪю триггеры 3-5, триггер 6 янака, 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, узел 21 сброса, элемент И-НЕ 22, элементы 23 и 24 совпадений, триггер 25, выходные шины 26 и 27, шины 28 входного сигнала, шину 29 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 6 знака, а вы- ходы - соответственно с входами прямого и обратного счета счетчика 1 импульсов, выходы переноса которого соединены с входами элемента 8 совпадения, выход которого соединен с пер вым входом элемента ИЛИ 17, выход которого соединен с входом Формирователя 12 импульсов и первым входом элемента 9 совпадений, второй вход которого соединен с выходом формиро- вателя импульсов, а выход - со счетным входом счетного триггера 4, прямой выход которого соединен с вторым входом элемента ИЛИ 17, а инверсный выход - с первым входом коммутатора 18 и вторым входом коммутатора 19, входы управления которых соединены с прямым выходом триггера 6 знака, второй вход коммутатора 18 и первый вход коммутатора 19 - с прямым выхо- дом тригг ера 5, а выходы - с входами элемента И-НЕ 22 и вторыми входами элементов 23 и 24 совпадений, выходы которых соединены соответственно с

выходными шинами 26 и 27, а первый вход - с инверсным выходом триггера 25, вход установки в 1 которого соединен с выходом элемента И-НЕ 22, а вход установки в О - с выходом узла 21 сброса, вторым входом элемента 11 совпадения, входом установки в О счетного триггера 4 и входом установки в О счетного триггера 5, счетный вход которого соединен с выходом элемента 10 совпадений, второй вход которого соединен с выходом Формирователя 12 импульсов а первый вход - с входом формирователя 13 импульсов, первым входом элемента 11 совпадений и выходом счетчика 2 импульсов, разрядные входы которого соединены с общей шиной, счетный вход - с выходом счетного триггера 3, а вход записи информации - с выходом элемента 11 совпадений, входом записи информации счетчика 1 импульсов и входом инвертора 14, выход которого соединен с первым входом триггера 6 знака, второй вход которого соединен с шиной 29 знака и знаковым входом блока 20 ограничения, разрядные входы которого соединены с шинами 28 входного сигнала, а выходы - с разрядными входами счетчика 1 импульсов.

Устройство может быть реализовано, например, на интегральных микросхемах серии К155, а именно: счетчики 1 и 2 - на К155, ИЕ7, триггеры 3-6 и 25 - на К 155ТМ2, элементы совпадений 8-11, 23 и 24 - на К 155ЛИ1, формирователи 12 и 13 импульсов - на К 155АГ1, инвертор 14 - на К 155ЛН1, элементы ИЛИ 15 - 17 - на К 155ЛЛ1, коммутаторы, 18 и 19 - на К 155КП2, генератор 7 прямоугольных импульсов - на К 155Л с кварцевым стабилизатором или с времязадающим конденсатором в цепи обратной связи между инверторами.

Блок 20 ограничения (фиг. 2) содержит, например, группу 30 элементов ИЛИ, группу 31 элементов совпадений, элемент И-НЕ 32, элементы ИЛИ 33 и 34, элемент ИЛИ-НЕ 35 и инвертор 36„

В зависимости от величины, на которой должен быть ограничен входной сигнал, п разрядов шины 28 входного сигнала 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 вхо- ; дами группы 30 элементов ИЛИ, выходы которых соединены с первыми входами группы 31 элементов совпадения, выходы которых соединены с (n-tn) младшими разрядами выходов блока 20 ограничения. Вторая группа разрядов шины 28 с (п-тп+1) до п соединена непосредственно с соответствующими выходами блока 20 ограничения и с m входами .элемента И-НЕ 32 и элемента ИЛИ 3-3 соответственно. Выход элемента И-НЕ 32 соединен с первым входом элемента ИЛИ 34, выход которого соединен с вторыми входами группы 31 элементов совпаденийс Выход элемента ИЛИ 33 соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 35, второй вход которого соединен с выходом инвертора 36, а выход - с вторыми входами группы 30 элементов ИЛИ. Второй вход элемента ИЛИ 34 и вход инвертора 36 соединены с шиной 29 знака.

Узел 21 сброса, например, может быть реализован в виде последова- тельно соединенных между собой резистора R и конденсатора С, причем второй вывод резистора Р. присоединяется к шине питания источника питания, а второй вывод конденсатора С - к общей шине, объединенные выводы резистора R и конденсатора С соединены с выходом узла 21 сброса ,

Устройство работает следующим образом.

После включения напряжения питания узел 21 сброса формирует сигнал, который устанавливает в ноль счетные триггеры 4 и 5 и триггер 25, стро- бирует 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 обратном (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 7 прямоугольных импульсов с частотой f проходят лив, через элемент ИЛИ 15 (знак положи- тельный), либо через элемент ИЛИ 16 (знак отрицательный) и поступают 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

1

1-(2И-Ю, го

где п - количество разрядов двоичного

счетчика;

N - мантисса входного числа после начальной установки (стробиро- вания) появляется отрицательный импульс, который с выхода счетчика 1, пройдя через элементы 8, 17 и 9, поступает на вход счетного триггера 4 и переключает его.(

Этот же импульс, пройдя через элементы 12 и 10, поступает на вход

0

счетного триггера 5

и переключает Ь

5

0

5

0

5

0

5

его с задержкой по времени il, относительно переключения триггера 4. Время Ј, задержки определяется формирователем 12 импульсов., Прямо уголь1 н ые импульсы с генератора 7 поступают также на вход счетного триггера 3, который производит деление частоты f. на 2. Прямоугольные импульсы с частотой f0/2 со счетного триггера 3 поступают на счетный вход счетчика 2. На выходе переноса счетчика 2 через промежуток времени t- 2n+/f0 после начальной установки появляется отрицательный импульс, который, пройдя через элемент 10 совпадений, по- ступает на вход счетного триггера 5 и возвращает его в исходное состояние. Этот же импульс, пройдя через формирователь 13 и элемент 9 совпадений, с выдержкой времени Јg, определенной формирователем 13, поступает на вход счетного триггера 4 и также возвращает его в исходное состояние о

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 стробирова- ния. При этом с выходов широтно-им- пульсного модулятора (шины 26 и 27) идут прямая и инверсная последовательности импульсов с периодом Т t 2 .

с-. Причем, учитывая, что с триггоггера 1 на первый вход коммутатора 18

поступает инверсный сигнал, а с триг- гера 5 на первый вход коммутатора 19 - прямой сигнал, то между фронтами прямой и инверсной последовательности импульсов образуются раздвижки длительностью Ј, и 0г . Очевидно, что

t 7(2 - N) должно быть больше /j,,

иначе произойдет срыв широтно-импульс-jg ной модуляции. Для обеспечения этого условия используется блок 20 ограничения, который не допускает превышения входного сигнала заранее определенного значения N.ofl.|c

Выходы коммутаторов 18 и 19 подключены к выходным шинам 26 и 27 через элементы 23 и 24 совпадения, которые блокируют указанные тины в момент появления одновременно на выходах ком-,- мутаторов сигналов высокого уровня, что может быть вызвано нештатной ситуацией в устройстве. Выходы указанных коммутаторов подключены также к входам элемента И-НЕ 22, на выходе 25 которого Формируется сигнал низкого уровня при появлении одновременно двух сигналов высокого уровня на его входах. Сигнал низкого уровня с выхода элемента И-НЕ 22 поступает на вход зд установки в

II ,1

i «

1 триггера 25 и устанавливает его в

сигнал низкого

уровня с инверсного выхода триггера 25 поступает на вторые входы элементов 23 и 24, на выходах которых форми руется сигнал низкого уровня,который, в случае работы устройства с силовым транзисторным мостом, предотвратит аварийную ситуацию с тяжелыми материальными потерями.

Таким образом, введение в цифровой широтно-импульсный модулятор двух элементов совпадений, элемента И-НЕ и триггера позволяет расширить функциональные возможности устройства путем использования модулятора в устройствах, где не допускается одн о- вреЪенное появление сигналов высокого уровня на обоих выходных шинах.

Формула изобретения

Цифровой широтно-импульсный модулятор по авт„ ев, Р 1478316, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, в него дополнительно введены два элемента совпадений, элемент И-НЕ и триггер, вход установки в которого соединен с

.выходом узла сброса, инверсный выход с первыми входами элементов совпадеjraft, а вход установки в 1 - с выходом элемента И-НЕ, входы которого

Соединены соответственно с выходами коммутаторов и вторыми входами элементов совпадений, выходы которых соединены с выходными шинами устройства.

&&Ю0 |pJf

МММ

n-m

n-m+f