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

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и может быть использовано для построения вре мя-импульсных множительных устройств и частотных квадраторов. Известен широтно-импульсный модулятор, содержащий интегратор, пороговый элемент, источник двухполярного опорного сигнала, электронный ключ р1. Недостатком его является сложность конструктивного решения. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является широтно-импульсный модулятор, содержащий интегратор на операционном усилителе, вход которого соединен с входной шиной, а также комп ратор на операционном усилителе Г23 Недостаток известного устройства низкая точность. Цель изобретения - повьшение точности. Поставленная цель достигается тем, что в широтно-импульсном модуляторе, содержащем интегратор на операционном усилителе, вход которого соединен с входной шиной, компаратор на операционном усилителе, выход интегратора через первый и второй встречно включенные стабилитроны подключены к неинвертирующему входу компаратора, который через первый резистор подключен к общей шине, выход компаратора через третий и четвертый встречно включенные стабилитроны соединен с его инвертирующим входом и через второй резистор - с общей шиной, инвертирующий вход интегратора через третий резистор соединен с выходом компаратора и через четвертый резистор - с неинвертирующим входом компаратора. На чертеже представлена схема предложенного устройства. Устройство содержит интегратор 1, состоящий из первого операционного усилителя 2, входного резистора 3, конденсатора 4, первый 5 и второй 6 стабилитроны, первый резистор 7, компаратор 8, состоящий из второго операционного усилителя 9, третьего 10 и четвертого 11 стабилитронов, второго резистора 12, третий резистор 13, четвертый резистор 14. Устройство .работает следующим образом. При подаче на операционные усилители напряжения питания компаратор 8 установится в одно из устойчивых состояний, соответствующее пробою одного из стабилитронов 10 или 11 . Напряжение на выходе компаратора будет равно сумме напряжения стабилизации пробитого стабилитрона и падения напряжения на резисторе 7. Включение стабилитронов в цепь отрицательной обратной связи обеспечивает ненасыщенный режим компаратора, по.. 4- этому потенциалы его обоих входов практически равны. Это напряжение по дается также на инвертирующий вход интегратора 1 через резистор 13. Напряжение на выходе интегратора 1 буд изменяться линейно до уровня, соответствюущего разности напряжения про боя одного из стабилитронов 5 или 6 и напряжения на резисторе 7. При это через резистор 7 протечет импульс то ка, обусловленный выходным напряжением интегратора 1. Направление тока будет противоположным п отношению к току, протекающему через делитель напряжения на резисторах 14 и 7. Потенциал неинвертирующего входа компа ратора 8 при этом изменится и компар тор 8 перейдет в другое устойчивое состояние. Далее все процессы в схем повторятся. Таким образом, в схеме возникнут автоколебания. Если предположить попарную идентичность .стабилитронов 5, 6 и 10, 11, то при отсутствии входного управляющего напря жения на выходе устройства будет генерироваться симметричное прямоуголь ное напряжение. При подаче управляющего напряжения через резистор 3 на вход интегратора 1 выходное напряжен схемы станет асимметричным вследстви уменьшения времени интегрирования в случае, когда напряжение компаратор и управляющее напряжение имеют одинаковую полярность, и увеличения вр мени игтегрирования. когда они разнополярны. 8 4 Работа устройства описывается еле тощими соотношениями: (UCT-U) л 5au,..fS f-. at, w ) де U - напряжение на выходе интеграора, С - емкость интегрирующего коненсатора 4, и к - напряжение на выхое компаратора, Uu, входное управяющее напряжение - сопротивлеие резистора 13, сопротивление езистора 3, сгг напряжение стабиизации стабилитронов 5 и 6, U- - наряжение на резисторе 7, t - время нтегрирования при убывании напряжеия на выходе интегратора, t врея Интегрирования при возрастании апряжения на выходе интегратора. Определив из уравнений (l) и (2) ремена интегрирования t.., и t/j, поучим соотношения для относительной азности длительностей t и частоты овторения f выходных импульсов .и :, ,,,(UcT-l 7) й|икШст Q.i I (4) где:Ео-4сЧ,й(ист-и-г) частота следования выходных импульсов при отсутствии входного управляющего напряжения. Как видно из выражений (З) и (4)| предлагаемое устройство может использоваться в качестве широтно-импульсного модулятора и в качестве частотного квадратора. Подключение интегратора I ко входу компаратора 2 через встречно включенные стабилитроны 5 и 6 обеспечивает во-первых, улучшение качества интегрирований, поскольку до момента пробоя одного из стабилитронов 5 или 6 операционный усилитель 2 интегратора 1 нагружен только током перезаряда емкости, во-вторых, улучшается переходный процесс переключения схемы из одного состояния в другое, так как напряжение интегратора подается на вход компаратора через малое динамическое сопротивление пробитого стабилитрона, в результате чего уме шается зависимость момента переключения от нестабильности порога компаратора. Формула изобретения

Многофункциональный широтно-импульсный модулятор, содержащий интератор на операционном усилителе, вход которого соединен с входной шиной, компаратор на операционном усилителе, отличающийся тем, что, с целью повьшения точности, выход интегратора через первый и второй встречно включенные ста-билитроны подключен к неинвертирующему входу компаратора, который чеИсточники информации, принятые во внимание при экспертизе I. Корн Г. и Корн Т. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины.М., Мир, 1967,

с. 357-361.

1

2. Conference on precision electromagnetic measurements. Digest, New York, N.Y. IEEE, 1978, p. 147148, fig. 2. 9 . 6 рез первый резистор подключен к общей шине, выход компаратора через третий и четвегтый встречно включенные стабилитроны соединен с его инвертирующим входом и через второй резистор - с общей шиной, инвертирующий вход интегратора через третий резистор соединен с выходом компаратора и через четвертый резистор - с неинвертирующим входом компаратора.

5 S

/