Широтно-импульсный модулятор Советский патент 1981 года по МПК H03K7/08 

(54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

входного сигнала, второй вход - с общей шиной, а управляющий вход - с выходом устройства и выходом компаратора, первый вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, введено аналоговое запоминающее устройство, информационный вход которого соединен с выходом операционного усилителя, выход - со вторым входом компаратора, а управляющий вход - с выходом синхронизации генератора пилообразного напряжения, вход которого соединен с щиной второго входного сигнала.

На чертеже представлена функциональная схема широтно-импульсного модулятора.

Широтно-импульсный модулятор содержит операционный усилитель (ОУ) 1, в цепь обратной связи которого включен конденсатор 2, Вход через резистор 3 соединен с щиной 4 первого входного сигнала, а через резистор 5 - с выходом переключателя 6, первый вход которого соединен с щиной 7 второго входного , второй вход - с общей щиной, а, управляющий вход - с выходом устройства и выходом компаратора 8, первый вход которого соединен с выходом генератора 9 пилообразного напряжения, а второй вход - с выходом аналогового запоминающего устройства 10, вход которого соединен с выходом операционного усилителя 1, а управляющий вход - с выходом синхронизации генератора пилообразного напряжения.

Аналоговое запоминающее устройство (АЗУ) в простейщем случае может содержать конденсатор, включенный между общей щиной и выходом, и управляемый ключ, соединяющий вход и выход, а цепь его управления подключена к управляющему входу. Генератор пилообразного напряжения в простейщем случае может содержать операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включены параллельно конденсатор и ключ, вход через резистор соединен с щ.иной 7, а управляющий вход ключа - с выходом синхронизации генератора пилообразного напряжения и выходом генератора прямоугольных колебаний.

Широтно-импульсный модулятор работает следующим образом.

В каждом такте работы схемы, длительность которого равна периоду Т частоты генератора прямоугольных импульсов, напряжение на выходе генератора пилообразного напряжения (ГПН) изменяется от нуля со скоростью, пропорциональной напряжению, снимаемому с шины 7 второго входного сигнала.

Пока напряжение на выходе ГПН мень ще напряжения на выходе АЗУ, на выходе компаратора имеется сигнал, устанавливающий переключатель 6 в положение, при котором щина 7 соединена с его выходом, а в остальное время переключатель находится в положении, при котором его выход соединен с общий щиной. На выходе ГПН

в каждом периоде формируется напряжение треугольной формы.

Пусть в какой-то момент времени (в начале i-oro такта) скачком изменяется сигнал и на щине 4 на величину ДУ-. Напряжение на выходе АЗУ Uy в следующем такте не изменится, а значит, длительность импульса в этом такте сохранится. К концу i-oro такта напряжение на выходе ОУ 1 изменится на величину

Д Uoy Д Ui T/RC,

0 а значит в такте i + 1

, .T/RC,

-(Ut/Ug) -Т + (AUWAUi) T-(). Если выполняется условие RtCi RC, где RI и С. - сопротивление резистора и емкость конденсатора, установленных в ГПН, то уже в i + 1 такте значения Uj и г соответствуют установивщемуся режиму для нового значения входного сигнала (Ui + Д Ui) и сохраняются до очередного изменения одного из входных сигналов.

Аналогично можно показать, что при скачкообразном изменении U2 требуемая длительность выходного импульса устанавливается уже в первом такте после скачка. Использование щиротно-импульсного модулятора вместо известных позволит увеличить быстродействие систем, использующих ШИМ - модуляцию, при сохранении высокой точности и различных соотношениях входных сигналов.

Формула изобретения

Широтно-импульсный модулятор, содержащий операционный усилитель, в цепь обратной связи которого включен конденсатор, вход через первьш резистор соединен с щиной первого входного сигнала, а через второй - с выходом переключателя, первый вход которого соединен с щиной второго входного сигнала, второй вход - с общей щиной, а управляющий вход - с выходом устройства и выходом компаратора, первый

вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напряжения, отличающийся тем., что, с целью повыщения быстродействия, в него введено аналоговое запоминающее устройство, информационный вход которого соединен с выходом операционного усилителя, выход - со вторым входом компаратора, а управляющий вход - с выходом синхронизации генератора пилообразного напряжения, вход которого соединен с щиной второго входного сигнала.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 567206, кл. Н 03 К 13/20, 1977. 2. Смолов В. Б., Угрюмов Е. П. Время - импульсные вычислительные устройства. Ленинград, «Энергия, 1968, рис. 73 (прототип).