Широтно-импульсный модулятор Советский патент 1975 года по МПК H03K7/08 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в цифровых устч ройствах. Известен широтно-импульсный модулятор, содержащий источник питания, положительный полюс которого подключен к одной из обкладок конденсатора времязадак шей RC - цепи, включенного между обшей шиной модулятора и инвертирующим входом операционного усилителя, неинвертируюший |вход которого подключен к выходу источника входного сигнала, а выход - к одному из входов триггера, другой вход которого (подсоединен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход - к управляющему элек роду ключевого элемента, шунтируюшего ко денсатор времязадающей RC - цепи. Однако известный модулятор нестабилен в области больших сигналов. .. Целью изобретения является повышение стабильности работы модулятора в области больших сигналов. Для Этого Б него введен инвертор, вход которого подключен к выходу генератора так товых импульсов, а выход - к управляюаце;му электроду ключевого элемента. На 4я1г. 1 дана принцюшвльная электри|ческая схема модулятора, ва фиг. 2 - два(грамма его работы. Широтно-импульЬный модулятор содержит Источник питания /на схеме не показан/, положительный полюс которого подключен к |одной из обкладок конденсатора 1 времязащаюшей RC - цепи, включенного между об1щей шиной модулятора и инвертирующим входом операционного усилителя 2, неинверти рующий вход которого подключен к выходуисточника входного сигнала, подключаемого 1к входной клемме 3, а выход усилителя 2 лодсоединен к одному из входов триггера 4, |другой вход которого подключен к выходу Ьенератора 5- тактовых импульсов, а выходк управляюшек у электроду ключевого элемента /транзистора / 6, layaTHpyiofflero конденсатор 1. Вход инверугора 7 подключен к выходу |генератора 5 тактовых импульсов, а выход. tepes резистор 8 к управляющему электроду ключеього элемента 6.

Широтно-им.пульсньгй модулятор работает следующим образом.

С приходом проинвертированного тактового импульса /фиг. 26/ через резистор 8 на базу ключевого элемента /транзистора/6 этот элемент открывается и разряжает вр&мязадаюший конденсатор 1 в течение длительности, примерно равной длительности тактового импульса. Одновременко с этим тактовый импульс (. 2а) устанавливает триггер 4 в первое устойчивое состояние, и на одном его плече, являющемся выхо™ дом 9 устройства, устанавливается высокий потенциал (фиг. 2д), а на другом плече, подключенном к базе 1слючевого элемента 6 через резистор IJD - низкий потенциал. В результате этого ключевой элемент /транзистор/ 6, который был открыт на время длительности тактового импульса, выключается, и конденсатор 1 заряжается через резистор 11 от источншса питания, подключа емого к клемме 12.

Пока нарастающее напряжение на инвертирующем входе операционного усилителя 2 меньше, чем напряжение аналогового сигна ла, приложенного к клемме 3 операционного усилителя 2 /фиг. 2в/, напряжение на выходе операционного усилителя 2 имеет максимально высокий потенциал (фиг, 2 Е), nocfrSявный по уровню. При наступлении равенст- ва напряжений на обоих входах оперйционного усилителя 2 напряжение на его выходе скачком меняется до линимапьного, при котором триггер 4 переключается во второе устойчивое состояние, в результате чего клк чевой элемент /транаистор/ открывается и кондексатор 1 разряжается через него. При разряде конденсатора 1 напряжение на инвертирующем входе операционного усилите ля 2 снижается, а на его выходе напряжение скачкоы увеличивается с минимельного уровня до максимального т.е. на выходе операционного усилителя 2 формируется узкий импульс, соответствующий м.омекту сравнения напряженки на его входах (фиг. 2г.). Конденсатор 1 разряжается вре открьгтый ключевой, элемент /транзистор/ 6 до уровня остаточного напряжения на открытом транзисторе, и этот уровень сохраняется на инвертнруюшем входе операционного усилителя 2 до прихода следующего тактового импульса (фиг, 2 в).

На выходном плече триггера 4 формируется, имяульс, передни фронт которого совпадает с моментом пр 5хода тактового импульса, а задний фронт соответствует моменту равенства линейно- возрастающего напряжения ка в емязгдаюшем конденсаторе 1 и напряжения акглогового сигнала.

Длительность импульсов на выходе 9 широтно-импульсного модулятора пропорциональна уровню напряжения аналогового скг нала.

Если уровень аналогового сигнала- превыщает максимальное значение, соответствующее длительности импульсов, равной пе риоду следования тактовр х имп льсов, работа модулятора несколько отличается от описанной.

В этом случае линейно-нарастающее напряжение на времязадаюшем конденсаторе 1 не достигнув уровня напряжения аналогового сигнала к моменту прихода очередного тактового импульса, снижается до уровня остаточного напряжения на ключевом элементе 6 (фиг. 2 в). Это обусловлено тем, что ключевой элемент 6 открывается каждым проинвертированным тактовым импульсом и разряжает времязадаюший конденсатор -t в течение длительности, примерно равной длительности тактового импульса.

Так как в данном случае сравнения напряженки на входах операционного усилятоля 2 не происходит, то потенциал на выходе операционного усилителя 2 остается постоянным, равнь м своем) макснмально1 1у значению /фиг. 2 сУ, и состоякне триггера 4 не изменяется, а приход очерелного тактового импульса /фиг. 2 а/ только подтверждает первое устойчивое состояние триггера 4.

После окончания проинвертированного тактового импульса на базе клю-ювого элемента (транзистора) 6 последпгн выключается, так как потенциал на выходе триггера 4, к которому подключена его база через резистор 10, остается низким. Посла сниже -{Я входного напряжения ниже критического уровня наступает момент раленст- ва линейно нарастаюыего-напрпжения иа времязадаюшем конденсаторе 1 и напряжс ния аналогового сигнала. На ьыходе спер;;ционного усилителя 2 формируотся узкий по длительности импульс, устанавлицающи; второе устойчиБое состояние 4, на выходном плече которого форх-шруется непрерывный импульс (фиг. 20), длительность которого определяется временем, в течение которого аналоговый сиггил npetib;шает максимальное значение, соотсетству- юшее длительности импульсов, равной следования тактовых нмп льгогз.

НепрерыЗЮСгь импульсов ir;; с.мхолс- 9 модулятора /отсутств е раздоля;( уз ких импульсов в тактовые MOMfHTi. ....;- ни /при большом уровне .чналг,-;-;:;вого сигнала соответствует p-iboiicTny длитепьности импульсов периоду следования

импульсов.

Предмет изобретения

Широтно -имп;, льсный модулятор, содержащий источник питания, положительный полюс которого подключен к одной из обкладок конденсатора времязадающей RC- цепи, включенного между общей шиной модулятора и инвертирующим входом операционного усилителя, неннвертирующий вход которого подключен к выходу источника

:входного сигнала, а выход - к одному из входов триггера, другой вход которого подсоединен к выходу генератора такто.вых импульсов, а выход - к управляющему электроду ключевого элемента, щунтирующ,го конденсатор времязадающей RC- цепи, отличающийся тем, что, с целью повыщения стабильности работы модулятора в области больших сигналов, в него введен инвертор, вход которого подключен к выходу генератора тактовых импульсов, а выход - к управляющему электроду ключевого элемента.

8 гЧГЗи.

-®1чВ г/г./

Фш .