Трансформаторный широтно-импульсный модулятор

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1383475 А 1 Л)4 НОЗК 7/08 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ,", :.6К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Уральское отделение Всесоюзного научно-исследовательского института железнодорожного транспорта(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и преобразования информации, а также в стабилизированных силовых преобразователях постоянного и переменного тока. Целью изобретения является снижение потребляемой мощности, расширение динамического диапазона и повышение точности. Устройство содержит компаратор 1, разрядные транзистор 2 и резистор 3, разделительный диод 4, трансформатор 6 с обмотками 5, времязадающий конденсатор 7, диодно-резисторную цепь 8, выпрямитель 10, регулирующий транзистор 11, входные шины 12, выходную шину 13, шину 14 синхронизирующих импульсов, сбрасывающий транзистор 15, диод 16, КС-цепь 17, резистивный делитель 18, диоды 19, 20 и 22, запоминающий конденсатор 2. Введение в устройство новых элементов и связей обеспечивает повышение точности преобразования за счет слежения за изменением амплитуды синхронизирующих импульсов, а также за напряжением, до которого заряжается времязадающий конденсатор. Потребляемая мощность снижена за счет исключения дополнительной обмотки трансформатора. 1 ил.1Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в системах автоматического регулирования и преобразования информации, а также в стабилизированных силовых преобразователях постоянного или переменного тока.Целью изобретения является расширение динамического диапазона, повышение точности и снижение потребляемой мощности.На чертеже представлена принципиальная схема трансформаторного широтно-импульсного модулятора.Модулятор содержит компаратор 1, разрядный транзистор 2., разрядный резистор 3, разделительный диод 4, обмотку 5 трансформатора 6, время-задающий конденсатор 7, диодно-резисторную цепь 8, обмотку 9 трансформатора 6, выпрямитель 10, регулирующий транзистор 11, входные шины 12, выходную шину 13, шину 14 синхронизирующих импульсов, сбрасывающий транзистор 15, диод 16, конденсаторно-.резисторную цепь 17, резистивный делитель 18, диоды 19 и 20, запоминающий конденсатор 21 и диод 22, при этом база и эмиттер транзистора 11 соединены с входными шинами 12, а его коллектор и эмиттер через выпрямитель 10 соединены с выводами обмотки 9 трансформатора 6, первый вывод обмотки 5 которого соединен с анодом диода 4, катод которого через конденсатор 7 соединен с общей шиной, а второй вывод обмотки 5 соединен с шиной 14 синхронизирующих импульсов, через конденсатор- но-резисторную цепь 17 с базой транзистора 15 и через диодно-резисторную цепь 8 с базой транзистора 2, коллектор которого соединен с первым входом компаратора 1 и через резистор 3 - с общей шиной, а эмиттер - с катодом диода 4 и анодом диода 22, катод которого соединен с коллектором транзистора 15 и катодом диода 20, анод которого соединен с вторым входом компаратора 1, катодом диода 19 и через конденсатор 21 с общей шиной, анод диода 19 соединен с выходом резистивного делителя 18, выход компаратора 1 соединен с выходной шиной 13, а эмиттер транзистора 15 соединен с общей шиной и анодом диода 16, катод которого соединен с базой транзистора 15.Трансформаторный широтно-импульсный модулятор работает следующим образом.В момент времени 1 о с появлением синхронизирующего импульса Е;включается сбрасывающий транзистор 15 и одновременно со сбросом остаточного заряда с времязадающего конденсатора 7 шунтирует запоминающий конденсатор 21 и разряжает его через диод 20. Напряжение на конденсаторе 21 становится равным нулю. Далее по окончании времени 1 мр, определяемом цепью 17, конденсатор 21 заряжается через делитель 18 и диод 19 от синхронизирующего импульса до порогового на 2пряжения 11 ор, Это напряжение и является пороговым для сравнения с напряжением 1 1 на разрядном резисторе 3. Если пренебречь обратными токами диодов 20 и 22, а также нулевым током коллектора транзистора 15 и принять входное сопротивление компаратора 1 по второму входу бесконечно большим, то это напряжение остается неизменным до конца времени Ь. Далее после прохода следующего импульса Еэто напряжение на конденсаторе 21 сбрасывается и опять заносится на него.Регулирующий транзистор 11 работаетв линейном режиме и управляется аналоговым сигналом на входных шинах 12.Благодаря выпрямляющему действию выпрямителя 10 эквивалентное сопротивление транзистора 11 прикладывается к обмотке 9 трансформатора 6 в виде активного резистора, величина которого зависит от уровня управляющего входного сигнала. Выпрямитель 10 в общем случае может быть как однополупериодный, так и двухполупериодным и зависит от конкретного практического применения модулятора. Таким образом, в зависимости от уровня входного сигнала параллельно обмотке 9 подклю чается различное плавно регулируемое активное сопротивление.На шину 14 поступают однополярныесинхронизирующие импульсы Езг. Входное сопротивление трансформатора 6 со стороны обмотки 5 при прочих равных условиях зависит от величины активного сопротивления, подключенного к обмотке 9. Во время действия положительного синхронизирующего импульса времязадающий конденсатор 7 заряжается через разделительный диод 4, Причем скорость его заряда оп ределяется приведенным сопротивлениемтранзистора 11 со стороны обмотки 5 трансформатора 6. При увеличении уровня входного сигнала регулирующий транзистор 11 открывается в большей степени, а это 40 приводит к уменьшению входного сопротивления трансформатора 6 со стороны обмотки 5, что, в свою очередь, вызывает увеличение скорости заряда конденсатора 7.При уменьшении уровня входного сигнала происходят обратные процессы.45Разрядный транзистор 2 в это времязаперт, а разрядный резистор 3 и первый вход компаратора 1 отключены. Транзистор 2 заперт вследствие того, что напряжение на его базе больше чем на эмиттере (принимается, что конденсатор 7 не заряжается до амплитудного значения напряжения импульсов Е ) и, кроме того, диоднорезисторная цепь в это время заперта по тем же соображениям. На первом входе компаратора 1 присутствует нулевое на пряжение, меньшее, чем напряжение 1.1 орна его втором входе, и на выходе компаратора установлен нулевой уровень напряжения.1383475 Формула изобретенияТрансформаторный широтно-импульсный модулятор, содержащий трансформатор, первая обмотка которого подключена через выпрямитель к коллектору и эмиттеру регулирующего транзистора, база и эмиттер которого соединены с входными шинами, а первый вывод второй обмотки подключен к аноду разделительного диода, катод которого через времязадающий конденсатор соединен с общей шиной, компаратор, выход которого соединен с выходной шиной, а первый вход через разрядный резистор - с общей шиной, и шину синхронизирующих импульсов, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона, повышения точности и снижения потребляемой мощности, в него дополнительно введены разрядный транзистор, сбрасывающий транзистор, диодно-резисторная цепь, конденсаторно-резисторная цепь, четыре диода, резистивный делитель и запоминающий конденсатор, причем второй вывод второй обмотки трансформатора соединен с шиной синхронизирующих импульсов, через резистивный делитель - с общей шиной, через конденсаторно-резисторную цепь - с базой сбрасывающего транзистора и через диодно-резисторную цепь - с базой разрядного транзистора, коллектор которого соединен с первым входом компаратора, а эмиттер - с катодом разделительного диода и анодом первого диода, катод которого соединен с коллектором сбрасываю- щего транзистора и катодом второго диода, анод которого соединен с вторым входом компаратора, через запоминающий конденсатор - с общей шиной и катодом третьего диода, анод которого соединен с выходом резистивного делителя, при этом база сбрасывающего транзистора соединена с катодом четвертого диода, анод которого соединен с общей шиной и эмиттером сбрасывающего транзистора. Составитель Е. БорзовРедактор В. Бугренкова Техред И. Верес Корректор М. ЛемчикЗаказ 920/54 Тираж 928 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3После окончания импульса 1, напряжение Е уменьшается до нуля. Из-за того, что напряжение на эмиттере разрядного транзистора 2 больше, чем напряжение на его базе и тем более больше, чем напряжение на шине 14, транзистор 2 открывается. Его базовый ток, определяемый резистором диодно-резисторной цепи 8, должен. быть достаточным для обеспечения приемлемо малого падения напряжения на коллекторно-эмиттерном переходе открытого транзистора 2 при протекании по нему тока разряда времязадающего конденсатора 7 на разрядный резистор 3. Конденсатор 7 начинает разряжаться на резистор 3 и напряжение на нем начинает уменьшаться,Если в начальный момент времени разряда 1 п напряжение 1.1. превышает напряжение 1.1 пор (что и требуется для нормального функционирования модулятора в рабочем диапазоне изменения входного сигнала), то на выходе компаратора 1 появляется единичный уровень напряжения, Он присутствует на выходе компаратора 1 до тех пор, пока напряжение 11.)11 пор, Когда происходит сравнение 1.1.(1 Ь.р, на выходе компаратора 1 опять появляется нулевой уровень напряжения, Конденсатор 7 продолжает разряжаться до более низкого уровня напряжения и после окончания времени Ь транзистор 2 опять закрывается, так как на шине 14 появляется следующий положительный синхронизирующий импульс, запирающий диодно-резисторную цепь 8. Далее процессы повторяются аналогично.Таким образом, амплитуда импульса треугольного напряжения на времязадающем конденсаторе 7 зависит от постоянной времени его заряда, которая, в свою очередь, определяется приведенным сопротивлением регулирующего транзистора 11, а значит и уровнем управляющего входного сигнала. Изменение амплитуды импульса на конденсаторе 7 приводит к изменению времени сравнения напряжения 11. с напряжением 1 1 по, и к соответствующему изменению длительности выходного импульса 11 на выходе компаратора 1.Таким образом, введение в трансформаторный широтно-импульсный модулятор новых элементов и связей позволяет повысить точность преобразования за счет слежения порогового напряжения компаратора за изменениями амплитуды синхронизирующих 10 15 20 25 30 35 40 45 4импульсов и тем самым за изменениями напряжения 1.1 к, до которого заряжается времязадаюший конденсатор, расширить динамический диапазон за счет более полного разряда времязадающего конденсатора и снизить потребляемую мощность за счет исключения дополнительной обмотки трансформатора.