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

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах частотно-импульсного регулирования, в частности в системах дозирования топлива газотурбинных двигателей. Известен цифровой широтно-импульсный модулятор с частотно-импульсным входным сигналом, с6держащий генератор опорной частоты/ делители частоты, реверсивный счетчик, цифровыекомпараторы, блоки синхронизации, ключи, триггер l . Указанный широтно-импульсный модулятор обладает недостаточной точностью преобразования. Известен также цифровой широтноимпульсный модулятор, содержащий генератор опорной частоты, счетчик (де литель частоты) , соединенный счетным входом с генератором опорной частоты реверсивный счетчик, цифровой ког шаратор, соединенный с кодовыми выхода ми делителя частоты и реверсивного счетчика, выходной триггер, соединен ный с выходами делителя частоты и ци фрового компаратора, первый и второй элементы И, соединенные с кодовым вы ходом реверсивного счетчика, cxeNuJ запрета, соединенные с элементами И и входами реверсивного счетчика и блоки синхронизации, соединенные с входами модулятора, генератором опорной частоты и схемами запрета 2. Этот модулятор, так же как и предыдущий, обладает недостаточной точностью преобразования сигнала. Причиной вызывающей понижение точности преобразования сигнала является отсутствие устройства защиты от проникновения на входа реверсивного счетчика чередующихся импульсов. Чередующиеся импульсы, поступая на входы реверсивного счетчика, вызывают колебательный процесс маадших разрядов счетчика. Коммутационная помеха с младших разрядов счетчика про-никает через цифровой компаратор на выход модулятора и снижает точность широтно-импульсиого преобразования. Кроме того, в связи с инерционностью исполнительных устройств управляемых модулятором, сокращается реальный диапазон работы модулятора. Цель изобретения - повышение точности и раойирение диапазона работы одулятора.

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой широтно-импульсный модулятор, содержащий генератор опорной частоты, делитель частоты, соединенный счетным входом с выходом генератора опорной частоты, реверсивный счетчик, первый и второй элементы И, входы которых соединены с соответствующими кодовыми выходами реверсивного счетчика цифровой компаратор, соответствующие входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика и делителя частоты, и выходной триггер, соответствующие входы которого соединены с выходами делителя частоты и цифрового компаратора введены вычитатель частот и блок памяти, причем входы вычитателя частот соединены с входными клеммами модулятора, а выходы - с входами реверсивного счетчика, входы блока памяти подключены к соответствующим выходам первого и второго элементов и и установочным входам реверсивного счетчика.

На чертеже изображена структурная схема модулятора.

Модулятор содержит вычитатель 1 частот, многовходовые элементы И 2, 3, блок памяти, выполненный на триггере 4,реверсивный счетчик 5,цифровой компаратор б,делитель 7 частоты, генератор 8 опорной частоты, выходной триггер 9 .

МОДУЛЯТОР работает следующим об- разом.

В исходном состоянии реверсивный счетчик 5 предварительно устанавливается в первое наименьщее значение, превышающее порог срабатывания элемента И 2,триггер 4 - в нулевое положение и триггер 9 - в единичное положение. Делитель 7. частоты, заполняемый импульсами опорной частоты генератора 8, формирует временную развертку кода„При достижении равенства кодов реверсивного счетчика 5 и делителя 7 частоты на выходе цифрового компаратора 6 формируется импульс, который устанавливает в нулевое положение триггер 9 «Таким образом, на выходном триггере формируется импульс определенной скважности. При завершении развертки кода на выходе делителя 7 частотыформируется импульс, устанавливающий триггер 9 в единичное состояние, завершая тем самым такт работы делителя частоты.

Проце.сс формирования импульсов с минимальной скважностью нарушается с поступлением на вход реверсивного счетчика импульсов разностной частоты. Накопление импульсов на счетчике изменяет код на его выходе, а с ним и скважность ШИМ-сигнала на выходе триггера 9,

При достижении кодом реверсивного счетчика значения, соответствующего предельной допустимой сквгшности ШИМсигнала срабатывает элемент И 3. Импульс, сфорг 1ированный элементом И 3, устанавливает реверсивный счетчик 5 снова в исходное минимальное значение, а триггер 4 - в единичное значение .

Триггер 4, соединенный с исполнительным устройством, скачкообразно изменяет регулируемый параметр и запоминает это изменение таким образом, чтобы скомпенсировать его изменение, вызванное изменением установки счетчика. При регулировании, например, расхода топлива, триггер 4 включает дополнительный дозирующий клапан, расход через который соответствует расходу топлива при максимальной скважности ШИМ-сигнала,формируемого триггером 9 о

В результате такой коммутации счетчика 5 и триггера 4 общая скважность сигнала не изменяется, а диапазон ее возможного изменения значительно расширяется .

Появление на входе реверсивного счетчика импульсов разностной частоты другого знака сопровождается уменьшением скважности сигнала. При достижении счетчиком значения кода, равного нижнему пределу, на выходе элемента И 2, формируется импульс, устанавливающий счетчик 5 в максимальное положение, меньше порога срабатывания элемента ИЗ, а триггер 4 в нулевое положение. В результате этой к оммутации счетчика 5 и триггера 4 ШРМ-сигнал формируется только на выходе триггера 9.

Таким образом, благодаря введению вычитателя частот и триггера и подк.лючения выходов элементов И к триггеру и установочным входам реверсивного счетчика повышается точность преобразования и расширяется рабочий диапазон изменения скважности.

Формула изобретения

Цифровой широтно-импульсный модулятор, содержащий генератор опорной частоты, делитель частоты, соединенный счетным входом с выходом генератора опорной частоты, реверсивный счетчик, первый и второй элементы И, входы которых соединены с соответствующими выходами реверсивного счетчика, цифровой компаратор, соответствующие входы которого подключены к выходам реверсивного счетчика и делителя .частоты, и выходной триггер, входы которого соединены с соответствующими выходами делителя частоты и цифрового копаратора, отличающий с я тем, что, с целью повышения точности и расширения диапазона измерения скважности, в него введены вычитатель частот и блок памяти, причем входы вычитателя частот соединены с входными клеммами модулятора,а выходы - с входами реверсивного счетчика, входы блока памяти подключены к выходам первого и второго элементов И и установочным входам реверсивного счетчика.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР 549886, Н 03 К 7/08, 22.15,75.

2.Авторское свидетельство СССР

544124, Н 03 К 7/08, 26.01.76 (протип) .