Способ широтно-импульсной модуляции однополярного напряжения Советский патент 1991 года по МПК H03K7/08 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при разработке систем автоматического управления электроприводами.

Целью изобретения является расширение диапазона преобразования путем изменения передаточной функции.

На фиг. 1 приведена передаточная функция широтно-импульсного преобразования; на фиг. 2 - блок-схема устройства, реализующего способ широтно-импульсной модуляции однополярного напряжения.

Способ широтно-импульсной модуляции однополярного напряжения включает суммирование и усиление входного и первого эталонного напряжений, усиление входного напряжения, сравнение его с вторым эталонным напряжением и при превышении последнего ограничение на уровне второго эталонного напряжения, одновременно установление первого эталонного на- пряжения отрицательной полярности, инвертирование результата усиления суммы входного и первого эталонного напряже- ний и определение полярности инвертированного напряжения, причем при его положительной полярности - преобразование в последовательность импульсов с изменяемой длительностью усиленного или ограниченного на уровне второго эталонного напряжения входного напряжения, а при отрицательной полярности инвертированного напряжения - преобразование в последовательность импульсов с изменяемой длительностью суммы инвертированного и усиленного или ограниченного на уровне второго эталонного напряжения входного напряжения и изменение на противоположную фазу переключений последовательности импульсов изменяемой длительности.

Устройство, реализующее способ широтно-импульсной модуляции однополярногонапряжения,содержит усилитель-ограничитель 1, резистор 2, операционный усилитель 3, резисторы 4 и 5, диоды 6 и 7, сумматор 8, преобразователь 9 напряжения в последовательность импульсов и элемент 10 равнозначности.Входная шина соединена с входом усилителя-ограничителя 1 и через резистор 2 с инвертирующим входом операционного усилителя 3, выход которого соединен с катодом диода 6 и анодом диода 7, неинвертирующий вход - с общей шиной, инвертирующий вход через резистор 4 - с шиной отрицательного первого эталонного напряжения, а через резистор 5 - с анодом диода 6 и первым входом сумматора 8, второй вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя 1, а выход-с входом преобразователя 9 напря жения в последовательность импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента 10 равнозначности, второй вход которого соединен с катодом диода 7, а выход - с выходной шиной. Шина второго эталонного напряжения подключена к второму входу усилителя-ограничителя 1.

При входном напряжении UBX, меньшем эталонного напряжения UL напряжение на

0 входе преобразователя постоянного тока в последовательности импульсов равно выходному напряжению усилителя-ограничителя с коэффициентом усиления Ki и максимальным уровнем выходного напря5 жения Uorp. При повышении входного напряжения в этой зоне характеристики (фиг. 1) напряжение на входе преобразователя возрастает пропорционально коэффициенту усиления Ki и увеличивается ширина вы0 ходных положительных импульсов преобразователя, т.е. растет коэффициент заполнения импульсов Кзи и уменьшается скважность.

При увеличении UBx до Uorp и Uorp Ui

5 возникает зона характеристики с независимым от величины UBX значением К3и 0,5 (скважность два).

После того, как UBX превысит эталонное напряжение Ui, на вход преобразователя

0 подается сумма напряжений Uorp + MUt - UBX), где «2 - коэффициент усиления измерительного усилителя. Это напряжение по мере увеличения UBX уменьшается до нуля при Ка Ji - Uaxl Uorp. Для того, чтобы при

5 увеличении UBx продолжалось бы увеличение коэффициента заполнения К3и, необходимо при UBX Ui инвертировать логические уровни выходных импульсов преобразователя. Возможное скачкообраз0 ное увеличение Кзи при UBX U1 исключается обеспечением при UBX Uorp установки коэффициента заполнения импульсов на выходе преобразователя К3и 0,5 (фиг. 1). Таким образом, подбором Ki, K2, U0rp,

5 Ui можно видоизменять зависимость Кзи от значений UBX, т.е. регулировать передаточную функцию широтно-импульсной модуляции.

Устройство работает следующим образом.

Входной сигнал подается на усилитель0 ограничитель 1 и операционный усилитель 3. При условиях, когда UBX Ui и UBX Uorp, на выходе усилителя-ограничителя имеем линейно нарастающее напряжение U KiUBx, где Ki - коэффициент усиления уси5 лителя- ограничителя 1. При этом на выходе операционного усилителя 3 имеем положительное напряжение насыщения, соответствующее уровню сигнала логической единицы элемента 10 равнозначности. Диод

6 закрыт, а через диод 7 на второй вход элемента 10 равнозначности поступает единичный логический сигнал. Напряжение на выходе сумматора 8 равно KiUBx. Преобразователь 9 обеспечивает линейный закон модуляции выходного напряжения сумматора 8, При наличии положительного импульса напряжения на выходе преобразователя 9, соответствующего уровню сигнала логический единицы, на выходе элемента 10 равнозначности также имеем единичный логический сигнал. Во время паузы (нулевого напряжения) преобразователя 9 напряжение на выходе элемента 10 равнозначности соответствует уровню логического нуля, т.е. отсутствует.

Когда UBX Dorp, но меньше Ui, коэффициент заполнения импульсов на выходе преобразователя 9 равен 0,5 (скважность два), что обеспечивается регулировкой характеристики преобразователя. При UBX Uorp, но меньшем Ui, диод б также закрыт и на вход преобразователя 9 поступает Uorp, чем сохраняется в зоне Uorp UBX Ui значение Кэи 0,5.

При выполнении условия UBX Ui Uorp выходное напряжение усилителя-ограничителя 1 ограничивается на уровне Uorp, а выходное напряжение операционного усилителя 3 меняет свой знак, Ua K2(UBx - -Ui), где К2-коэффициент его усиления. При этом открывается диод 6 и усилитель 3 из режима насыщения переходит в усилительный режим. Таким образом, напряжение на втором входе сумматора 8 становится отрицательным, обеспечивая вычитание входных сигналов сумматора.

Выходное напряжение сумматора 8 с увеличением уровня входного напряжения UBX уменьшается, в связи с чем уменьшается и относительная продолжительность положительных импульсов на выходе преобразователя 9.

При этом диод 7 закрывается и на втором входе элемента 10 равнозначности оказывается сигнал логического нуля. В связи с этим импульсы логических сигналов, поступающие на первый вход элемента 10 равнозначности, на его выходе оказываются инвертированными, что в конечном счете соответствует увеличению коэффициента заполнения импульсов К3и 0,5 при соответствующем увеличении входного постоянного напряжения больше Ui.

В частности, при обеспечении Ui Uorp и Ki К2 зависимость коэффициента заполнения импульсов от уровня входного напряжения во всем диапазоне О S UBx UBX макс

оказывается линейной без участков излома передаточной характеристики.

Регулировкой значений Uorp, Ui, Ki и fa обеспечивается задание требуемого закона изменения коэффициента заполнения импульсов.в зависимости от уровня входного напряжения постоянного тока UBX.

Таким образом, изобретение позволяет изменять в широких пределах передаточную характеристику преобразования, что

расширяет диапазон преобразуемых напряжений.

Формула изобретения Способ широтно-импульсной модуляции однополярного напряжения, включающий суммирование и усиление входного и первого эталоннбго напряжений, определение полярности напряжения, ограничение напряжения, инвертирование напряжения

и преобразование напряжения в последовательность импульсов с изменяемой длительностью, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона преобразования путем изменения передаточной функции, дополнительно усиливают входное напряжение, сравнивают с вторым эталонным напряжением и при превышении последнего ограничивают его величину уровнем второго эталонного напряжения,

одновременно устанавливают первое эталонное напряжение отрицательной полярности, инвертируют результат усиления суммы входного и первого эталонного на- и определяют полярность инвертированного напряжения, причем при его положительной полярности преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длительностью усиленное или ограниченное на уровне второго эталонного напряжения

входное напряжение, а при отрицательной полярности инвертированного напряжения дополнительно суммируют его с усиленным или ограниченным на уровне второго эталонного напряжения входным напряжением, преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длител.юстью результат суммирования и изменяют на проти- воположную фазу переключений последовательности импульсов с изменяемой длительностью.

Убьнакс, U&

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при разработке систем автоматического управления электроприводами. Цель изобретения - расширение диапазона преобразования путем изменения передаточной функции - достигается тем, что до- полнительно усиливают входное напряжение, сравнивают с вторым эталонным напряжением и при превышении последнего ограничивают его величину уровнем второго эталонного напряжения, сриг2 одновременно устанавливают первое эталонное напряжение отрицательней полярности, инвертируют результат усиления суммы входного, и первого эталонного напряжений и определяют полярность инвертированного напряжения, причем при его положительной полярности преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длительностью усиленное или ограниченное на уровне второго эталонного напряжения входное напряжение, а при отрицательной полярности инвертированные напряжения дополнительно суммируют с усиленным или ограниченным на уровне второго эталонного напряжения входным напряжением, преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длительностью результат суммирования и изменяют на противоположную фазу переключений последовательности импульсов с изменяемой длительностью. Устройство для реализации способа содержит усилитель- ограничитель 1, резистор 2, операционный усилитель 3, резисторы 4 и15, диоды 6 и 7, сумматор 8, преобразователь 9 напряжения в последовательность импульсов и элемент 10 равнозначности. 2 ил. Os ю ю ел о во/Х

Фиг. I.