Цифровой широтно-импульсный модулятор с переменным шагом квантования скважности Советский патент 1977 года по МПК H03K7/08 

Изобретение относится к радиотехнике, может быть использовано в системах автоматического регулирования. Известен цифровой широтно-импульсный модулятор с переменным шагом квантования скважности, содержащий генератор тактовых импульсов, один выход которого соединен с первыми входами нереверсивных счетчиков, а два других выхода соединены со входами блоков синхронизации, и триггер. Однако этот модулятор обладает сравнительно неширокими функциональными возмож ностями, имеет низкие стабильность и быст родействие, а также неудовлетворительную помехоустойчивость. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей, повьпиение стабильности, помехоустойчивости и быстродействия модулятора. Для этого в цифровой широтно-импульсный модулятор с переменным шагом кванто вания скважности, содержаший генератор тактовых импульсов, один выход которого еоедин с первыми входами нереверсивных счет 1иков, а два других выхода соединены со входами блоков синхронизации, и триггер, введены реверсивный счетчик, логическое устройство, два коммутатора и два ключа, выходы блоков синхронизации соединены с суммируюшим и вычитаюшим входами реверсивного счетчика и через ключи - со вторыми входами нереверсивных счетчиков, разрядные выходы нереверсивных счетчиков соединены со входами коммутаторов, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены со входами логического устройства, выходы которого соединены с управляющими входами ключей и коммутаторов, а выходы коммутаторов соединены с нулевым и единичным входами триггера. На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема модулятора, на фиг. 2 функция рассогласования. Цифровой широтно-импульсный модулятор с переменным шагом квантования скважности содержит генератор тактовых импульсов 1 один выход которого соединен с первыми входами нереверсивных счетчиков 2 и 3, а два других выхода соединены со входами блоков синхронизации 4, 5, и триггер 6. В модулятор введены реверсивный счетчик 7, логическое устройство 8, коммутаторы 9 и 1О, ключи 11 и 12. Выходы блоков синхронизации соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика 7 и через ключи 11 и 12 соответственно - со вторыми входами нереверсивных счетчиков 2 и 3. Разрядные выходы счетчиков 2 и 3 соединены со входами коммутаторов 9, 10. Разрядные выходы реверсивного счетчика 7 соединены со входами логического устройства 8, выходы которого соединены с управляющими входам ключей 11, 12 и коммутаторов 9, 10. Выходы коммутаторов соединены с нулевым и единичным входами триггера 6. Работает модулятор следующим образом, В описании работы модулятора применяются следующие обозначения: О (рассогла сование) NO, - Mi, , где Nn, и - N , где -о, числа импульсов, поступивших на входы 13 и 14 соответственно; Н - щаг квантования скважности; - минимальный шаг квантования; т и п - значения 5 при ко торых изменяется шаг квантования (при отрицательных и положительных значениях 8 соответственно); cf (скважность) - -° где Т - длительность прямоугольного им пульса, TO - период повторения импульсов В исходном состоянии один из счетчиков 2 и установлен в нулевое положение, а другой счетчик 7 заполнен наполовину, т.е. имеет единицу только в старшем разрядеРассмотрим сначала работу модулятора при входах счетчика 7, причем ко входам триггера 6 подключены через коммутаторы 9 и 10 выходы старших разрядов счетчиков 2 и 3, а ключи 11 и 12 открыты. Пусть импульсы на входах 13 и 14 отсутствуют. Импульсы с выхода 15 генератора 1 поступают на счетчики 2 и 3, импульсы переполнения которых поочередно опрокидывают триггер 6. Благодаря указанному выше исходному состоянию счетчиков 2 и 3 импульс с выхода одного из них появляется точно посреди интервала 1 между импульсами с вьгхода другого счетчика. В результате сигнал на выходе 16 триггера 6 имеет вид прямоугольных импульсов длительностью TQ / 2 с периодом , т.е. оС О,5. Пусть теперь на вход 13 поступит N импульсов. Импульсы с выхода 17 генератора 1 вводят их в счетчик 2 в интервалах между импульсами с выхода 18. Это приводит к тому, что импульс на выходе счетчика 2 появляется на время TN раньше, т.е. сдвигается на это время относительно середины интервала между импульсами с вы хода счетчика 3, Скважность выходного сигналаyTo + NaT Если вместо входа 13 импульсов поступает на вход 14, изменение скважноси имеет противоположный знак: 1-J. 2 2 Если на входы 13 и 14 поступает одинаковое число импульсов, скважность не изменяется. В общем случае ЬЪ, h 2-. Пусть теперь счетчик 7 подключен, и требующаяся зависимость ) щага квантования Н скважности выходного сигнала от рассогласования 5 имеет вид, показанный на фиг. 2 сплошной кривой линией. Фактически эта функция является дискретной. В исходном состоянии ключи 11 и 12 закрыты, а ко входам триггера 6 подключены выходы старших разрядов счетчиков 2 и 3. При отсутствии импульсов на входах 13 и 14 схема работает, как описано вьппе. Импульсы, поступающие на входы 13 и 14, не влияют на скважность выходного сигнала (щаг квантования равен нулю), пока значение 8 находится в пределах пт 5 TV , так как при этом ключи 11 и 12 остаются закрытыми. При б ITJ или 5 п эти ключи открываются и, поскольку на соответствующем выходе логического устройства 8 присутствует сигнал логической единицы, шаг квантования становится равным т1 как в описанном выше режиме. Так работает модулятор, пока -т 8 шп или Я 5 П Если же рассогласование продолжает возрастать, например, оказывается 5 п j ко входам триггера 6 подключаются вторые разряды счетчиков 2 и 3. Это равносильно сокращению на единицу числа их разрядов, что приводит к тому, что шаг квантования удваивается. Действительно, теперь период TQ равен Т-2 ,т.е. в два раза меньше, а каждый импульс рассогласования по-прежнему смещает момент опрокидывания триггера 6 на величину Т. Наличие зоны нечувствительности (, приводит к тому, что импульсы помех, возникающие с одинаковой интенсивностью на входах 13 и 14, могут взаимно компенсироваться с точностью до этой зоны. Далее, в случае jкогда схема прототипа теряет работоспособность, пред лагаемый модулятор поддерживает на выходе постоянный сигнал соответствующего знака до тех пор, пока рассогласование не возвратится в зону , М|. Формула изобретени Цифровой широтно-импульсный модулятор с переменным шагом квантования скважности содержащий генератор тактовых импульсов, один выход которого соединен с первыми входами нереверсивных счетчиков, а два других выхода соединены со входами блоков синхронизации, и триггер, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, повышения стабильности, помехоустойчивости и быстродействия, в него введены реверсивный счетчик, логическое устройство, два коммутатора и два ключа, выходы блоков синхронизации соединены с суммирующим и вычитающим входами реверсивного счетчика и через ключи - со вторыми входами нереверсивных счетчиков, разрящные выходы нереверсивных счетчиков соединены со входами коммутаторов, разрядные выходы реверсивного счетчика соединены со входами логического устройства, выходы которого соединены с управляющими входами ключей и коммутаторов, а выходы коммутаторов соединены с нулевым и единичным входами триггера.

Фиг.1