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

Изобретение относится к радиоэлектронной технике, в частности к широтно-импульсным модуляторам (ШИМ для ключевых стабилизаторов напряжения, и может быть использовано в измерительной технике как основной узел множйтёльно-делительных устройств, измерительных преобразовател среднего и эффективного значений то и напряжения,измерительных преобраз вателей мощности,а также в электрич ки управляе «1ых схемах временной задержки систем автоматического регулирования. Известен ШИМ, имеющий в своем . составе источник вспомогательного треугольного напряжения и компаратор l1 . Недостатком его является относительно низкая стабильность временны параметров импульсов на его выходе, обусловленная недостаточной стабиль носхью амплитуды треугольного напря жения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ШИМ, работающий по принципу автогенерации импульсов, содержащий дифференциольный операционный усилител (ОУ), цепь положительной обратной связи, включенную на выходе ОУ Цепь запаздывающей отрицательной обратной связи, состоящую из резисторов, конденсатора и диода, источник опорного напряжения, подключенный через резистор к неинвертирующему входу ОУ. Входная клемма ШИМ также подключена к неинвертирующему входу ОУ 2. Недостатком этого ШИМ является низкая стабильность временных параметров выходных импульсов, обусловленная тем, что конденсатор, входящий в состав цепи запазддавающей отрицательной обратной связи, определяет частоту следования выходных импульсов ШИМ. Регулировка длительности импульсов осуществляется подачей положительного управляющего напряжения на иеинвертирующий вход ОУ. Ввиду того, что время заряда конденсатора определяется уровнем управляющего .напряжения, а время разряда - постоянной времени цепи обратной связи, частота выходных импульсов зависит от амплитуды управляющего напряжения. Цель изобретения - повышение стабильности временных параметров выходных импульсов. Поставленная цель достигается тем что в иим, содержащий дифференциальной операционный усилитель, конденсатор, одна обкладка которого подклю чена к выходу операционного усилителя, и выходной клемме, источник опорного напряхения, один полюс которого подключен к обшей шине, а другой через резистор - к неинвертирующему входу операционного усилителя,, введен генератор тактовых импульсов, выход которого, а таю.се вторая обкладка конденсатора, подключены к неинв.ертирующему входу операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к входной Клемме. Ка фиг. 1 приведена структурная схема МИМ, а на фиг. 2 - его электрическая принципиальная схема. иим содержит дифферинциальный опе рационный усилитель (СУ) 1, к неинвертирующему входу которого подключен генератор 2 тактовых импульсов, через резистор 3 - источник 4 опорного .напряжения и одна обкладка конденсатора 5, другая обкладка которо соединена с выходом ОУ, являющимся одновременно выходом ПИМ, Входная клемма ШИМ соединена с инвертирующим входом ОУ. Генератор 2 тактовых импульсов предназначенный для задания частоты следования выходных импульсов ШИМ, представляет собой высокостабильный генератор импульсов и может быть выполнен, например, на мультивибраторе. Источник 4 опорного напряжени представляет собой параметрический стабилизатор напряжения. Резистор 3 обеспечивает ограничение тока источ ника 4 опорного напряхения. Конденсатор 5 служит для передачи перепада выходной величины сигнала с выхо да ОУ на его неинвертирующий вход. Величина емкости конденсатора 5 сос тавляет небольшую величину. В сочетании с резистором 3 Конденсатор 5 образует дифференциальную цепь с ма лой постоянной времени. К входной клеме подключается источник управляющего напряжения поло жительной полярности (на чертеже не показан). ЫИМ работает следующим образом. Необходимым условием работоспособности схемы является условие пре вышения, величины управляющего напря жения, поступающего на инвертирующи вход ОУ 1, над опорным напряжением, формируемым источником 4 и поступающим на неинвертирующий вход ОУ 1. При отсутствии тактовых импульсо с генератора 2 на неинвертирующем входе ОУ 1 на его выходе устанавливается низкий потенциал. При поступ лении тактового импульса положитель ной полярности с амплитудой, превышающей входное управляющее напряжени напряжение на выходе ОУ 1 возрастает. Увеличение, напряжения (скачок) через конденсатор 5 передается на неинвертирующий вход ОУ 1. По окончании тактового импульса с генератора 2 потенциал на неинвертирующем входе ОУ 1 уменьшается с постоянной времениТ С, определяемой сопротивлением резистора 3, емкостью конденсатора 5 и внутренним сопротивлением источника 4 опорного напряжения. Как только потенциал на неинвертирующем входе ОУ 1 становится ниже потенциала на инвертирующем входе, определяемого входным управляющим напряжением, на выходе ОУ 1 вновь появляется низкий потенциал. Таким образом, длительность импульсов положительной полярности на выходе. ОУ 1, являющимся выходом ШИМ, меняется в зависимости от входного управляющего напряжения, а частота их следования равна частоте генератора 2 тактовых импульсов. Следовательно, нестабильность частоты следования выходных импульсов ШИМ определяется лишь нестабильностью частоты генератора 2 тактовых импульсов, и может быть по-, лучена сколь угодно малой (до тысячных долей процента) с учетом использования современных высокостабильных генераторов (кварцевых, молекулярных и др .) . Преимуществом предлагаемого ШИМ является упрощение как его схемного решения, так и схемного решения объектов его применения. Так, например, при использовании этого ШИМ в стабилизированном источнике питания, последний упрощается за счет совмещения в ШИМ функций схемы сравнения, а также за счет повьпиения стабильности частоты переключения ключа стабилизатора. Последнее обстоятельство Позволяет упростить фильтр на выходе источника питания и, следовательно, уменьшить габариты и материалоемкость фильтра при заданном коэффициенте пульсаций выходного напряжения. Формула изобретения Широтно-импульсный модулятор, содержащий дифференциальный операционный усилитель, конденсатор, одна обкладка которого подключена к выходу операционного усилителя, и выходной клемме, источник опорного напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, а другой через резистор - к неинвертирующему входу операционного усилителя, о т л и - чающийся тем, что, с целью повьйнения стабильности временных параметров выходных импульсов, в него введен генератор тактовых импульсов выход которого, а также вторая обкладка конденсатора, подключены к неинвертирующему входу операционного усилителя, инвертирующий вход ко торого подключен к входной клемме. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 96 1.Головацкий В.А. Транзисторные импульсные усилители и стабилизаторы, постоянного напряжения. М.,Советское радио , 1974, с. 144-145. 2.Авторское свидетельство СССР 372652, кл. Н 03 К 7/08, 25.12.70 (прототип) .