Широтно-импульсный модулятор

 

О П И С А Н И Е 308500

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советски»

Социалистически»

Республик

Зависимое от авт. свидетельства ¹

Заявлено 14.VII.1969 (№ 1347284/18-24) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 01.VII.1971. Бюллетень № 21

Дата опубликования описания 23.VIII.1971

МПК Н 03k 7/08

Комитет h0 делам изобретвиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.376.5. (088.8) Автор изобретения

Е. П. Угрюмов

Ленинградский электротехнический институт имени В. И. Ульянова (Ленина) Заявитель

ШИРОТНО-ИМПУЛЪСНЪ1Й МОДУЛЯТОР

U„(t) = 2U (0,5), Т

Изобретение относится к аналоговой вычислительной технике и технике систем автоматического управления.

Известные широтно-импульсные модуляторы и кодирующие преобразователи с пилообразной разверткой основаны на том, что прохождение пилообразного напряжения через нуль отмечает начало вырабатываемого временного интервала, а момент равенства пилообразного и входного напряжений отмечает его окончание. В соответствии с этим известные преобразователи в качестве основных блоков содержат генератор пилообразного

Напряжения, сравнивающее устройство, триггер, вентили и цепи синхронизации.

Предлагаемое устройство реализует совершенно другой алгоритм преобразования. На один из его входов, как и в известных устройствах, поступает входное напряжения Сl (1), но на другой вход поступает не пилообразное напряжение, а разность пилообразного напряжения и напряжения емкости U„;, равного ве1 личине Up+ ZU(i ), что придает преобразок=1 вателю иную функциональную характеристику и делает выходной интервал пропорциональным не входному напряжению, а интегралу от него, Схема предлагаемого широтно-импульсного модулятора, вырабатывающего на выходе временные интервалы, относительная длительность которых пропорциональна интегралу от входного напряжения, показана на чертеже, где 1 — генератор пилообразного напряжения (ГПН); 2 — сравнивающее устройство (СУ);

8 — триггер (Tr); 4 — блок синхронизации (БС); 5 — вентиль; К вЂ” ключ; С вЂ” конденсатор постоянной емкости.

Генератор 1 пилообразного напряжения через емкость С связан с одним из входов сравнивающего устройства 2, на второй вход СУ подано входное напряжение U(t). Блок синхронизации 4 связан с генератором и триггеро»» 3 и одновременно с одной из двух выходных шин устройства. Вентиль 5 управляется со сравнивающего устройства и триггера. Выход вентиля связан с ключом К и второй вы20 ходной шиной устройства.

Схема работает следующим образом.

Генератор 1 вырабатывает напряжение, которое в течение периода Т изменяется по за25 кону где U — амплитуда пилообразного напряже3п ния.

308500

Из этого выражения видно, что в каждом периоде напряжение U„(t) начинается со значения — U и в конце периода достигает величины +U проходя через нуль в середине т периода т. е, при t = —. B момент времени

2

t = — блок синхронизации 4 посылает коротт

2 кий импульс U> на одну из выходных шин устройства.

Напряжение U,(t) и напряжение на емкости включены последовательно так, что их значения вычитаются и образуют напряжение

U (t), подаваемое на один из входов сравнивающего устройства 2. На другой вход сравнивающего устройства 2 поступает входное напряжение U(/).

В момент равенства напряжений U, и U(t) сравнивающее. устройство вырабатывает импульс U, поступающий на вторую выходную шину устройства.

Временной интервал между импульсами U и Угдает абсолютную величину интеграла по времени от U (t), а порядок следования импульсов U u Uz определяет знак интеграла.

При необходимости временной интервал с помощью дополнительного триггера может быть преобразован в длительность прямоугольного импульса, а порядок следования импульсов с помощью логических схем может быть преобразован в признак знака импульса.

Импульс Uz на короткое время замыкает ключ К, что присоединяет емкость С к выходным клеммам генератора 1 и создает на емкости напряжение

U„= U„(t;) = 2U (05) U, =2U (— — 05 U, =U(/), Q Т откуда — — 05= т 2Uò

На емкости в первом периоде напряжение 7с1 — U» (ti) — 1е + U (1) запишется где t, — момент срабатывания сравнивающего устройства 2 в i-ом периоде.

Напряжение 1/„остается неизменным до момента следующего замыкания ключа в (i + 1)-ом периоде.

Триггер 3 и вентиль 5 предотвращают повторное срабатывание устройства 2 после возвращения ключа в разомкнутое состояние.

Рассматривая описанные процессы, начиная с первого периода, можно записать следующие соотношения.

В первом периоде на емкости записано начальное значение интеграла в виде начального напряжения Uz, и момент срабатывания сравнивающего устройства t> определится из условия

Аналогично этому во втором периоде замыкание ключа произойдет при условии

2U — — 0,5 — U„= U (t,), 5 откуда — 05=

2Um

10 и

U„= U„(t,) = U, y U (t,) y U (t,) . (а) Выражение (а) показывает, что отсчитываемая от середины периода величина временного интервала 1; пропорциональна сумме орди25 нат входной функции U(t), т. е. представляет собою приближенное значение интеграла о ч0 тем более точное, чем меньше период 7 и чем медленнее изменяется входная величина

U(ã). (аким образом, предлагаемая схема, в которой выходной временной интервал т„,, как раз и является отсчитываемым от середины периода временем 1;, позволяет моделировать зависимость

,„„= К ) U (t) dt + U,, 40 о где К вЂ” масштабный коэффициент, методом приближенного интегрирования.

Предмет изобретения

Широтно-импульсный модулятор, содержащий генератор пилообразного напряжения, запускаемый от блока синхронизации, триггер, вентиль и сравнивающее устройство, один

50 вход которого подключен к выходу генератора, а другой — к источнику входного сигнала, отличагоигийся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, выход генератора через конденсатор подключен к одному из входов сравнивающего устройства непосредственно, а через ключ — к общей шине, причем выход сравнивающего устройства подключен к одному из входов вентиля, второй вход которого соединен с выходом триггера, а выход — с управляющим входом ключа и с одним из входов триггера, второй вход которого подключен к выходу блока синхронизации, Для произвольного периода номера i аналогично предыдущему будут справедливы вы15 ражения г — — 0,5 = — (U, +; U (t )

>.;=U.+r 1a

Составитель В. Чистов

Редактор Ю. Полякова Текред А. А. Камышникова Корректор В. И. Жолудева

Заказ 2218/1 Изд. № 967 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Я-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2