Широтно-импульсный усилитель Советский патент 1980 года по МПК G06G7/12 H03K7/08 

54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к области .импульсной техники и может быть использовано при изготовлении операционных усилителей постоянного то ка с широтно-импульсной модуляцией Наиболее близким по технической сущности является релейно-импульсны .операционный преобразователь,содержащий усилитель постоянного тока , управляющее реле, переключающие контакты первой и второй контактных групп которого подключены соответственно ко входу и выходу усилителя постоянного тока, нормешьноразомкнутый контакт первой контактной группы соединен с шиной нулевог потенциала, а нормально-замкнутый контакт подключен к одной обкладке интегрирующего конденсатора, соединенной через -входной -резистор со входом преобразователя, а через резистор обратной связи - с его выходом и с выходом релейного элемента, вход которого подключен к нормал но-замкнутому контакту второй контактной группы, нормально-разомкну тый контакт которой через первый резистор соединен с обкладкой нако пительного конденсатора, которая через второй резистор присоединена ко входу усилителя постоянного тока, другие обкладки интегрирующего и иакопительного конденсаторов подключены к шине нулевого потенциала, дифференцирующий блок, вход которого соединен с выходом релейного элемента, а выход подключен к управляющему реле l . Недостаток этого релёйно-импульсного операционного преобразователя является низкая.точность, обусловленная влиянием на его функцию преобразования дрейфовых параметров усилителя постоянного тока интегратора . Цель изобретения - повышение точности. Это достигается тем, что в широтно-импульсный усилитель, содержащий первый релейный элемент,выход которого через резистор соединен со входом интегратора, блок управления, выход которого соединен с управляющим входом включевого элемента, один из выводов которого соединен через накопительный конденсатор и резистор с общей шиной, введены второй релейный элемент, резисторы, причем выход второго релейного элемента соединен с выходной клеммой широтно-импульсного усилителя, а вход - через ключевой элемент с выходом первого релейного элемента, вход которого через соответствукщие резисторы соединен с входной клеммой широтно-импульсного усилителя и выходом интегратора, соединенного со входом блока управления.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема широтноимпульсного усилителя; на фиг.2,3 временные диаграммы, иллюстрируихцие его работу.

Широтно-импульсный усилитель содержит интегратор 1, блок управления 2, ключевой элемент 3, релейные элементы 4 и 5, резисторы 6-9, накопительный конденсатор 10,входную 11 и выходную 12 клеммы.

Устройство работает следующим образом.

Интегратор 1 в совокупности с первым релейным элементом 4 образуют, звено, работающее в режиме устойчивых автоколебаний. При отсутствии управляющего сигнала на входной клемме 11 устройства выходной пилообразный сигнал Uy, интегратора

1симметричен относительно нулевого уровня широтно-импульсного усилителя и имеет амплитуду, равную порогам переключения релейного элемента 4 (см.фиг.2,а). Среднее за интервал дискретизации значение импульсов U. на выходе релейного элемента 4 равно нулю (см.фиг.2,а).В момент выполнени равенства U О блок управления

2формирует импульс малой длительности, под рлиянием которого с помощью ключевого элемента 3 накопительный конденсатор 10 отключается от выхода релейного элемента 4 и Нодклю абтся ко входу второго релейного элемента 5. Импульс U (см.фиг.2,б),возникающий при разряде конденсатора 10, осуществляет управление моментами переключения релейного элемента 5. При этом выходной сигнал иgbw (см,фиг.2fб) широтноимпульсного усилителя повторяет форму импульсов Ifp3 релейного эле-, мента 4 (см.фиг.2,а) , именяцих нулевое значение постоянной составлякйдей После окончания импульса U„ ключевой элемент 3 возвращается в исходнре состояние, при котором происходи заряд конденсатора 10 выходным напряжением Ups первого релейного элемента 4. В дальнейшем процесс периодичеки повторяется.

Под воздействием сигнала управления происходит вертикальное смещение сигнала U относительно нулевого уровня широтно-импульсного усилителя (см.фиг.2,в).. Это влечет за собой изменение скважности импульсов Ug,,,; (см..фиг.2,г) , среднее значение которых устанавливается пропорцио.нальным величине входного сигнала.

Предлагаемый широтно-импульсный усилитель позволяет Исключить влияни на его точностные характеристики дрейфовых параметров интегратора 1, среди которых основным являются входной ток Д i и ЭДС смещения нуля д е. -

В результате воздействия тока д i (или д е) производная сигнала U в интервсьле времени t оказывается отличной от для интервала . времени t (см.фиг.3,а). Это вызывает дрейф нуля постоянной составлякяцей импульсов U рэ на выходе релейного элемента 4. В результате длительность импульса U отрицательной полярности составляет (см. фиг.3,а,б)

2ВТ(А-.йВ/Ь)

V4a0)

(TvT

.

положительной

IBT tC-t-ДВ/В)

.1

Ci

г выхИ- М

, В + двУи

()Ту .

лл-

вь,уЙ-р) Ue,,

, (в-&а)ти

. I (B-u.ftJTv ,

и-;, (-) /

)

вых.

в

-величина порога переключения .релейного элемента 4,

дв

:- уровень вертикального

смещения выходного сигнала интегратора 1, пропорциональный входному сигналу широтно-импульсного усилителя (см.фиг.3,а), постоянная времени интегратора 1, .

и

-амплитуда выходных имвыхпульсов релейного элемента 5 ;

р

-параметр, пропорциональный сигналу д (или д е) интегратора 1.

С учетом выражений (1.) и (2) инервал дискретизации импульсов на ыходе широтно-импульсного усилителя авен

481 и

TC, -4

выч

Среднее значение выходного напряжения устройства равно

fe-)АВ

в

Таким образом, из соотношения Ci) видно, что функция преобразования широтно-импульсного усилителя не зависит от дрейфовых параметров интегратора, что обеспечивает повышенную точность работы устройства.

Формула изобретения

Широтно-импульсный усилитель-,содержащий первый релейный элемент,выход которого через резистор соединен со входом интегратора, блок управления , выход которого соединен с управлякхцим входом ключевого элемента, один из выводов которого соединен через накопительный конденсатор и резистор с общей шиной, о тличающийся тем, что, с

целью повышения точности, и нёТО введены второй релейный элемент, резисторы, причем выход второго релейного элемента соединен с выходной клеммой широтно-импульсного усилителя, а вход - через ключевой элемент с выходом первого релейного элемента, вход которого через соответствующие резисторы соединен с входной клеммой широтно-импульсного усилителя и выходом интегратора, соединенного со входом блока управления.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР . № 507871, кл. 2 G 06 G 7/12,1974.

г..

746567

f-v

ae,J