Широтно-импульсный модулятор Советский патент 1980 года по МПК H03K7/08 

1

Изобретение относится к области импульсной техники и может найти применение в телеметрических информационно-измерительных системах.

Известен широтио-имиульсный модулятор, содержащий иитегро-сумматор на два входа, в каждой входной цепи которого включены последовательно по два резистора и ключу, причем объединенные выводы ключей и вторых рез-исторов соединены с общей шиной через конденсаторы, и щиротио-имиульсный модулятор, выходы которого управляют ключами, а вход соединен с выходом интегро-сумматора . Этот модулятор осуществляет преобразование входного напряжения лишь по арктангенсной зависимости, что ограничивает его функциональные возможности.

Известен широтно-импу.тьсиый моду; ятор, содержащий интегро-сумматор, компаратор, входы которого подключены к выходу интегро-сумматора и шине пилообразного напряжения, и управляемый резистивный делитель, входы которого подключены к входам устройства, а выход - к опорному входу компаратора, причем управляющий вход интегро-сумматора соединен с выходом устройства 2. Модулятор преооразует входное напряжение в длительность

выходного импульса только по линейному закону, что также ограничивает его функциональные возможности.

Целью изобретения является расширение

5 функциональных возможностей щиротноимпульспого модулятора, а именно обеспечению преобразова1 ия входного напряжения также и по нелинейному закону для широкого класса нелинейностей.

10 Поставленная цель достигается тем, что в широтно-импульсном модуляторе, содержащем интегро-сумматор, управляющий вход которого соединен с выходом устройства, а два других входа - с входами устройства управляемый делитель напряжения и компаратор, выход которого соединен с управляющим входом интегро-сумматора, один вход - с выходом интегро-сумматора, а другой - с шиной пилообразного напряжения, между первыми дополнительными входами устройства и иитегро-сумматора, включен управляемый делитель напряжения, управляющий вход которого соединен с выходом устройства, а между вторыми

25 дополнительными входами устройства и пнтегро-сумматора включен резистор, причем управляемый делитель напряжения выполнен в виде соединенных последовательно первого резистора, ключа и второго резистора, объединенные выводы которых соединены с общей шиной через конденсатор.

На чертеже представлена функциональная схема модулятора.

Шнротно-импульсный модулятор содержит интегро-сумматор 1, компаратор 2, выход 3 которого соединен с управляющим входом интегро-сумматора, первый вход - с щиной 4 пилообразного напряжения, а второй вход - с выходом интегро-сумматора. Интегро-сумматор содержит операционный усилитель 5, с конденсатором 6 в цепи обратной связи, резистор 7, включенный между входом 8 устройства и входом операционного усилителя, ключ 9, управляющий вход которого является управляющим входом интегро-сумматора, резистор 10, соединяющий через ключ 9 вход операционного усилителя с входом 11 устройства. Управляемый делитель 12 напряжения, который выполнен в виде соединенных иоследовательно резистора 13, ключа 14 и резистора 15, причем управляющий вход ключа соединен с выходом 3 компаратора, а объединенные выводы ключа 14 и резистора 15 через конденсатор 16 соединены с общей шиной. Управляемый делитель соедипяет вход 17 устройства с одним дополнительным входом интегро-сумматора, а вход 18 устройства соединен через резистор 19 с дополнительным входом интегро-сумматора. Выход 3 комнаратора является выходом устройства.

Устройство работает следуюии1м образом.

На вход 8 поступает сигнал, нропорциональный текущему значению аргумента, а на входы 11, 17, 18 - опорный сигнал соответствующего знака. Эти сигналы представляют собой напряжения постоянного тока. К щине 4 подключено пилообразное наирял ение с периодом Т.

В начале работы устройства токи во входных цепях иптегро-сумматора 1, состоящих из элементов 7, 9-10, 13-16, 19 суммируются. На выходе операционного усилителя 5 с конденсатором 6 в цепи обратной связи вырабатывается напряжение, сравниваемое на компараторе 2 с пилообразным напряжением. При совиадении этих напряжений компаратор 2 заверщает формирование временного интервала. Сигнал с выхода компаратора 2 подается на выход 3 устройства и на управляющие входы ключей 9, 14, осуществляя их иерекоммутацию. Суммарный ток на входе операционного усилителя 5 при этом меняет свое направление. В начале следующего периода пилообразного напряжения на выходе компаратора начинается формирование следующего временного интервала, ключи 9, 14 устанавливаются в начальное состояние, и направление входного сумматора тока соответствует исходному. Далее процесс повторяется.

В установившемся режиме при достаточно большой величине емкости конденсаторов 6 и 16 постоянные составляющие токов через эти конденсаторы равны нулю. Напряжение на выходе операционного усилителя 5 при этом практически не изменяется, и вырабатываемый на выходе 3 ШИМсрьгнал определяется функциональной характеристикой устройства.

Просуммировав токи во входной цепи операционного усилителя 5 нетрудно получить, что его входной сигнал представляет функцию вида

U.. K(a, + a,(1)

Дз-г 0

где К, а, o-i, 42, «з - коэффициенты, определяемые величинами значений резисторов 7, 10, 13, 15, 19;

9 - относительная длитель- ность выходного сигнала модулятора.

Функциональная характеристика модулятора представляет обратную функцию выражения I, т. е.

в ).(2)

Предлагаемый щиротно-импульсный модулятор позволяет преобразовывать входное напряжение как по линейному, так и по нелинейному закону, вид которого легко

изменять, что расширяет функциональные возможности модулятора.

Формула изобретения

1- Широтно-импульсный модулятор, содержащий интегро-сумматор, управляющий вход которого соединен с выходом устройства, а два других входа - с входами устройства, управляемый делитель напряжения и компаратор, выход которого соединен с управляющим входом интегро-сумматора, один вход - с выходом интегро-сумматора, а другой - с щиной пилообразного напряжения, отличающийся тем, что, с целью

расщирения функциональных возможностей, управляемый делитель напряжения включен между первыми дополнительными входами устройства и интегро-сумматора, причем управляющий вход делителя соединен с выходом устройства, а между вторыми дополнительными входами интегро-сумматора и устройства включен резистор.

2. Широтно-импульсный модулятор по н. 1, отличающийся тем, что управляемый делитель напряжения выполнен в виде соединенных последовательно первого резистора, ключа и второго резистора, причем объединенные выводы ключа и второго резистора соединены с общей щиной через

конденсатор.

Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1. С. Г. Никитенко. Время-импульсные

арктангенсные апрокснматоры. Сборник

«Вычислительная техника, вып. 5. Подредакцией В. Б. Смолова, изд-во ЛГУ, 1974, с. 23-28.

2 Авторское свидетельство СССР № 432671, кл. Н ОЗК 7/08, 01.12.71 (прототип).