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

Os ON СЛ СЛ

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики,

Целью изобретения является повышение надежности устройства и расширение динамического диапазона входных напряжений.

На чертеже приведена принципиальная схема широтно-импульсного модулятора.

Широтно-импульсный модулятор содержит RS-триггер 1, биспин генератор 2, транзистор 3 первого типа проводимости, транзистор 4 второго типа проводимости, диод 5, конденсатор 6, стабилитрон 7, резистор 8-10, при этом эмиттер транзистора 3 через резистор 8 соединен с шиной источника питания, его база - через стабилитрон 7 - с шиной источника питания, а через резистор 10 - с общей шиной, а его коллектор - с коллектором транзистора 4, через конденсатор 6 - с общей шиной, и непосредственно с анодом диода 5, катод которого соединен с выводом подложки биспин генератора 2, вывод омического контакта которого соединен с шиной входного модулирующего напряжения, а вывод запирающего контакта - с R-входом RS-триггера, S-вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, прямой выход.- с выходной шиной, а инверсный выход - через резистор 9 с базой транзистора 4, эмиттер которого соединен с общей шиной.

Триггер 1 может быть выполнен на резисторах 11-17, транзисторах 18-20 и диоде 21. Транзисторы 18 и 19 и резисторы 11-14 образуют симметричный насыщенный триггер, резистор 15 и диод 21 - узел установки его в единичное состояние (S- вход), а транзистор 20 и резисторы 16 и 17 - узел установки его в нулевое состояние (R-вход).

Биспин генератор 2 выполнен на полупроводниковой структуре.

Транзисторы 3 и 4, конденсатор 6, стабилитрон 7 и резисторы 8-10 образуют генератор, пиилообразного напряжения (ГПН). Стабилизатор тока на транзисторе 3, стабилитроне 7 и резисторах 8 и 10 предназначен для заряда конденсатора 6 постоянным током. Насыщенный ключ на транзисторе 4 предназначен для быстрого разряда конденсатора 6. Диод-5 исключает возможность заряда конденсатора 6 током утечки биспин генератора 2.

Устройство работает следующим обра- зом.

При поступлении тактового импульса положительной полярности на S-вход RS- триггера 1 инверсный выход Q последнего устанавливается в нулевое состояние, транзистор 4 закрывается, и начинается заряд конденсатора 6 током стабилизатора на транзисторе 3. В это время биспин генератор 2 находится в непроводящем состоянии,

поэтому чеоез резисторы 16 и 17 протекают только ток утечки и транзистор 20 закрыт (не оказывает влияние на работу устройства). Через промежуток времени, равный длительности импульса положительной поляр0 ности на прямом выходе Q триггера 1, напряжение на конденсаторе 6 достигнет величины, при которой выполняются условия генерации биспин генератора (напряжение на выходе подложки превышает на

5 несколько Вольт напряжение на выводе омического контакта и ток подложки превышает определенную величину, достаточную для возникновения процесса генерации в биспин генераторе) последний генерирует

0 импульс положительной полярности, выделяющийся на резисторах 16 и 17. Транзистор 20 включается и устанавливает триггер 1 в нулевое состояние (). Транзистор 4 открывается и быстро разряжает конденса5 тор 6, Генерация импульса биспин генератором прекращается (срывается), транзистор 20 выключается и устройство остается в таком состоянии до прихода следующего тактового импульса.

0 Изменение сигнала на шине входного модулирующего напряжения вызывает пропорциональное изменение длительности импульса на прямом выходе Q триггера 1 (большим значениям напряжения модуля5 ции соответствуют большие значения длительности импульса и наоборот).

Для расширения диапазона изменения модулирующего напряжения в сторону уменьшения необходимо обеспечить мини0 мальное значение порога включения тран- , зистора 20(напряжения на R-входе триггера 1). Это достигается уменьшением сопротивления резистора 16 и выбором транзистора 20 с большим значением коэффициента уси5 ления по току (например, КТ 342 или КТ 3102).

Для расширения диапазона изменения модулирующего напряжения в сторону увеличения можно в качестве стабилизатора

0 тока применить диодную оптопару, включив фотодиод оптопары катодом к шине питания и анодом к коллектору транзистора 4, а светодиод оптопары через переменный резистор - между шиной питания и общей

5 шиной.

Одним из важных примеров ШИМ является относительная длительность импульсов, которая определяется как отношение длительности импульсов к периоду их следования. Для получения минимального значения относительной длительности импульсов необходимо обеспечить такой режим работы ШИМ, при котором максимальное напряжение на конденсаторе 6 (при минимальном значении модулирующего на- пряжения) незначительно превышает остаточное напряжение разряженного конденсатора 6, что может быть достигнуто включением одного или нескольких диодов в цепь разряда конденсатора 6 между кол- лектором транзистора 4 и точкой соединения конденсатора 6 с коллектором транзистора 3 и анодом диода 5.

Переменный резистор 8 предназначен для точной установки величины тока заряда конденсатора 6. Им также можно смещать диапазон изменения относительной длительности импульсов при постоянных значениях емкости конденсатора 6 и величины модулирующего напряжения,

Таким образом, введение в широтно- импульсный модулятор новых элементов и связей позволит увеличить его надежность и динамический диапазон входных модулирующих напряжений благодаря более про- стой конструкции биспин генератора по сравнению с традиционными компараторами и простоте включения его в схему модулятора.

Формула изобретения

Широтно-импульсный модулятор, содержащий транзистор одного типа проводи- мости, эмиттер которого через первый резистор соединен с шиной источника питания, а коллектор - с анодом диода и через конденсатор - с общей шиной, RS-триггер, S-вход которого соединен с шиной тактовых импульсов, а прямой выход - с выходной шиной, и второй резистор, отличающий- с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения динамического диапазона входных напряжений, в него дополнительно введены транзистор другого типа проводимости, стабилитрон, третий резистор и биспин генератор, вывод подложки которого соединен с катодом диода, вывод запирающего контакта - с R-входом RS-триггера, а вывод омического контакта - с шиной входного модулирующего напряжения, при этом эмиттер транзистора второго типа проводимости соединен с общей шиной, база через второй резистор - с инверсным выходом RS-триггера, а коллектор - с коллектором транзистора первого типа проводимости, база которого через третий резистор соединен с общей шиной, а через стабилитрон - с шиной источника питания.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах автоматики. Цель изобретения - повышение надежности устройства и расширение динамического диапазона входных напряжений. Широтно-импульсный модулятор содержит RS-триггер 1, транзистор 3 первого типа проводимости, дитод 5, конденсатор 6, резисторы 8 и 9. Введение в него дополнительно биспин-генератора 2, транзистора 4 второго типа проводимости, стабилитрона 7 и резистора 10 позволяет повысить надежность устройства и расширить динамический диапазон входных напряжений благодаря более простой конструкции биспин-генератора по сравнению с традиционными компараторами и простоте включения его в схему модулятора. 1 ил.