Широтно-импульсный модулятор

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ г г д ВИДЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСК тся к импульснои пользовано в устГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) Устройства и элементы систем автоматического регулирования и управления /, Под ред. Солодовникова В. В., кн. 1. М.: Машиностроение, 1973, с. 515.Карпов Р. Г. и др. Преобразование н математическая обработка широтно-импульсных сигналов. М.: Машиностроение, 1977, с. 14, рис. 4.(57) Изобретение относитехнике и может быть ис роиствах передачи информации и системах автоматического управления. Цель изобретения -- повышение быстродействия широтно- импульсного модулятора - достигается за счет введения положительной импульсной дифференцируюшей обратной связи. Для этого в него дополнительно введены два элемента 5 и 6 выборки-хранения, четыре аналоговых ключа 7, 8, 9 и 10, вычитаюший элемент 11, сумматор 12, второй триггер 13, два элемента 14 и 5 совпадений и формирователь 16 импульсов. Кроме того, модулятор содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 пилообразного напряжения, компаратор 3, трипер 4. Введение указанных вь 1 ше дополнительных элементов и связей между ними позволило существенно повысить быстродействие широтно-импульсного модулятора. 1 ил.Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в устройствах передачи информации и системах автоматического управления.Целью изобретения является повышение быстродействия широтно-импульсного модулятора за счет введения положительной импульсной дифференцируюшей обратной связи.На чертеже приведена функциональная схема широтно-импульсного модулятора, 1 ОШиротно-импульсный модулятор содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 пилообразного напряжения, компаратор 3, триггер 4, элементы 5 и 6 выборки-хранения, аналоговые ключи 7 - 10, вычитаюший элемент 11, сумматор 12, триг 15 гер 13, элементы 14 и 5 совпадений и формирователь 16 импульсов, при этом выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с первым входом триггера 4 и входом формирователя 2 пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора 3 и входами элементов 5 и 6 выборки-хранения, выход элемента 5 соединен с входами аналоговых ключей 7 и 8, вы.ходы которых соединены с входами вычита. юцего элемента 11, а управляющие входы - 25 с выходами триггера 13 и первыми входами элементов 14 и 15 совпадений, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами элементов 5 и 6 выборки- ,хранения, выход элемента 6 соединен с входами аналоговых ключей 9 и 10, выходы ЗО которых соединены соответственно с выходами аналоговых ключей 8 и 7, а управляющие входы соединены соответственно с первыми входами элементов 14 и 15 совпадений, вторые входы которых соединены с выходом формирователя 16 импульсов, вход которого соединен с выходной шиной, счетным входом триггера 13 и выходом триггера 4, второй вход которого соединен с выходом компаратора 3, второй вход которого соединен с выходом сумматора 2, 4 О входы которого соединены соответственно с входной шиной и выходом вычитаюшего элемента 11.Сумматор 12 может быть выполнен на операционном усилителе, вычитаюший элемент 11 может быть выполнен на диффе ренциальном операционном усилителе; формирователь 16 импульсов может быть выполнен по схеме формирователя коротких импульсов по заднему фронту входного сигнала, триггер 4 может быть выполнен на 50 основе Ю-триггера, а триггер 13 - на базе любого триггера, имеющего счетный вход, остальные элементы выполнены по стандартным схемам.Широтно-импульсный модулятор работает следующим образом.На вход формирователя 2 пилообразного напряжения поступает и-й тактовый импульс с генератора 1 тактовых импульсов. При этом на его выходе формируется пилообразное опорное напряжение. Одновременно тактовый импульс поступает на вход ЙЯ-триггера 4, на выходе которого формируется передний фронт выходного импульса модулятора. Задний фронт выходного импульса модулятора формируется при срабатывании компаратора 3, на один вход которого поступает пилообразное опорное напряжение, а на другой - сигнал с сумматора 12. Сумматор 12 осуществляет сложение входного сигнала модулятора с сигналом, поступающим от вычитаюшего элемента 11, на выходе которого формируется сигнал импульсной дифференцируюшей обратной связи, пропорциональный разности длительностей выходных импульсов модулятора на (и) -м и (и)-м периодах работы модулятора. Значения этих длительностей пропорциональны величинам опорных напряжений модулятора в моменты срабатывания компаратора 3. Величины опорных напряжений, соответствуюшие моментам срабатывания компаратора 3 на (и) -м и (и) -м периодах дискретизации, запоминаются в элементах 5 и 6 выборки- хранения, выходы которых подключаются к входам вычитаюшего элемента 11 аналоговыми ключами 7 и 9 или 10 и 8. При этом на выходе вычитаюцего элемента 1 формируется сигнал разности со знаком, соответствуюшим положительной обратной связи. Этот сигнал поступает на сумматор 12, определяющий коэффициент обратной связи. Управление аналоговыми ключами 7 - 1 О осуществляется от парафазных выходов счетного триггера 3, который переключается задним фронтом сигнала на выходе К 8-триггера 4. Управление записью сигналов в элементы 5 и 6 выборки-хранения осугцествляется от формирователя 16 импульсов по залнему фронту выходного импульса модулятора на выходе К 5-триггера 4. В зависимости от состояния счетного триггера3 сигнал с формирователя 16 импульсов поступает через элемент 15 или 14 совпадений на элемент 6 или 5 выборки-хранения. Пусть входной сигнал модулятора Чвх изменяется по линейному закону. В соответствии с алгоритмом работы длительность выходных импульсов определяется моментами совпадения опорного пилообразного напряжения У.с выходным сигналом Усумматора 12, описываемым на л-ом периоде дискретизации разностным уравнением Чу=-Чвх(1) +0,57 (и-)Т) Ту (и)ТЦ (1)В установившемся режиме Л=(и-) Т) - (и - 2) Т)==соиь, При этом из уравнения (1) получим для двух последующих периодов дискретизации Ь=БТ, где о -- приращение входного сигнала в единицу времени; Т - период дискретизации.Отсюда находим вид сигнала на выходе сумматора1307570 у = У, +Ы+0,5 ЬТ. (2) формула изобретения Составитель Е. БорзовРедактор И. Рыбченко Техрсд И. Верес Коррскр,1., си чикЗаказ 1402/54 Тираж 90210,н 1:;оВНИИПИ осударственного комитета СССР по дедам язовр сини и:кры ий113035, Москва, Ж - 35, Раушская нап., д. 13Производственно. полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ,ь рос ктнан. 4 Таким образом, этот сигнал опережает входной на половину периода дискретизации, что позволяет полностью компенсировать запаздывание усредненного выходного сигнала модулятора и исключить динамическую скоростную ошибку. Так как при условии применимости ШИ 1 скорость изменения входного сигнала должна быть намного меньше скорости нарастания опорного, то входной сигнал можно представить как некоторую ломаную линию. Введение в широтно-импульсный модулятор новых элементов и связей позволило повысить его быстродействие. Широтно-импульсный модулятор, содержащий генератор тактовых импульсов, выход которого соединен с первым входом первого триггера и входом формирователя пилообразного напряжения, выход которого соединен с первым входом компаратора, выход которого соединен с вторым входом первого триггера, выход которого соединен с выходной шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия, в него дополнительно введены два элемента выборки-хранения, четыре аналоговых ключа, вычитающий элемент, сумматор, второй триггер, два элемента совпадений и формирователь импульсов, причем выход первого триггера соединен со счетным входом второп триггера и входом формирователя импульсов, выход которого соединен с первыми входами элементов совпадений, выходь которых соединены соответственно с управляющими входами первого и второго элемен- О тов выборки-хранения, входы которых соединены с выходом формирователя пилообразного напряжения, выход первого - с входами первого и второго аналоговых ключей, а выход второго - с входами третьего и четвертого аналоговых ключеи, управляющие входы первого и третьего диалоговых ключей соединены с вторым входом первого элемента совпадений н персзым выходом второго триггера, управлякпцие входы второго и четвертого аналоговых к.ночей ссе, .динены со вторым вхсдом второго элсмента совпадений и вторым выходом второго триггера, выходы первого и четвертого аналоговых ключей соединены с первым входом вычитающего элемента, второй вход которого соединен с выходами втсрого и третье го аналоговых ключей, а выход и нтаощего элемента соединен с первым входом сумматора, второй вход которого сос.динен с входной шиной, а выход с вторым входом компдратора.