Широтно-импульсный модулятор

Союз Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 110778 (21) 2642035/18-21с присоединением заявки МО(23) ПриоритетОпубликовано 300780. Бюллетень Йо 28Дата опубликования описания 300780 1 осударствениый комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЬ 1 П МОДУЛЯТОР Изобретение относится к радиоэлектронной технике, в частности кширотно-импульсным модуляторам (В%И)для ключевых стабилизаторов напряжения, и может быть использовано визмерительной технике как основнойузел множительно-делительных устройств,измерительных преобразователейсреднего и эффективного значений тока 1 Ои напряжения, измерительных преобразователей мощности,а также в электрически управляемых схемах временной задержки систем автоматического регулирования,Известен ШИМ, имеющий в своемсоставе источник вспомогательноготреугольного напряжения и компаратор ( 11Недостатком его является относительно низкая стабильность временныхпараметров импульсов на его выходе,обусловленная недостаточной стабиль- .ностью амплитуды треугольного напряжения.25Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ШИМ, работающий по принципу автогенерации импульсов, содержащий дифференциольный операционный усилитель 30(ОУ), цепь положительной обратной связи, включенную на выходе ОУ цепь запаздывающей отрицательной обратной связи, состоящую из резисторов, конденсатора и диода, источник опорного напряжения, подключенный через резистор к неинвертирующему входу ОУ. Входная клемма ШИМ также подключена к неинвертирующему входу ОУ 21 .Недостатком этого ШИМ является низкая стабильность временных параметров выходных импульсов, обусловленная тем, что конденсатор, входящий в состав цепи запаздывающей отрицательной обратной связи, определяет частоту следования выходных импульсов ШИМ. Регулировка длительности импульсов осуществляется подачей положительного управляющего напряжения на неинвертирующий вход ОУ. Ввиду того, что время заряда конденсатора определяется уровнем управляющего напряжения, а время разряда - постоянной времени цепи обратной связи, частота выходных импульсов зависит от амплитуды управляющего напряжения. Цепь изобретения - повышение стабильности временных параметров выходных импульсов.Формула изобретения Широтно-импульсный модулятор,содержащий дифференциальный операционный усилитель, конденсатор, однаобкладка которого подключена к выходу операционного усилителя, и выходной клемме, источник опорного напряжения, один вывод которого подключен к общей шине, а другой через бО резистор - к неинвертирующему входуоперационного усилителя, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения стабильности временных параметров выходных импульсов, в него Я введен генератор тактовых импульсов Г Поставленная цель достигается тем,что в ЫИМ, содержащий дифференциальной операционный усилитель, конденсатор, одна обкладка которого подключена к выходу операционного усилителя, и выходной клемме, источникопорного напряжения, один полюс которого подключен к обшей шине, адругой через резистор - к неинвертирующему входу операционного усилителя,.введен генератор тактовых импульсов, выход которого, а такжевторая обкладка конденсатора, подключены к неинвертирующему входу операционного усилителя, инвертирующийвход которого подключен к входнойклемме,На Фиг. 1 приведена структурнаясхема ШИМ, а на фиг. 2 - его электрическая принципиальная схема.ШИМ содержит дифферинциальный операционный усилитель (ОУ) 1, к неинвертирующему входу которого подключен генератор 2 тактовых импульсов,через резистор 3 - источник 4 опорного напряжения и одна обкладка конденсатора 5, другая обкладка которогосоединена с выходом ОУ, являющимсяодновременно выходом ШИМ. Входнаяклемма ШИМ соединена с инвертирующимвходом ОУ.Генератор 2 тактовых импульсовпредназначенный для задания частотыследования выходных импульсов ШИМ,представляет собой высокостабильныйгенератор импульсов и может бытьвыполнен, например, на мультивибраторе. Источник 4 опорного напряженияпредставляет собой параметрическийстабилизатор напряжения, Резистор 3обеспечивает ограничение тока источника 4 опорного напряжения. Конденсатор 5 служит цпя передачи перепада выходной величины сигнала с выхода ОУ на его неинвертирующий вход.Величина емкости конденсатора 5 составляет небольшую величину. В сочетании с резистором 3 конденсатор 5образует дифференциальную цепь с малой постоянной времени,К входной клеме подключается источник управляющего напряжения положительной полярности (на чертеже непоказан).ШИМ работает следующим образом.Необходимым условием работоспособности схемы является условие превышения величины управляющего напряжения, поступающего на инвертирующийвход ОУ 1, над опорным напряжением,Формируемым источником 4 и поступающим на неинвертирующий вход ОУ 1.При отсутствии тактовых импульсовс генератора 2 на неинвертирующемвходе ОУ 1 на его выходе устанавливается низкий потенциал. При поступлении тактового импульса положительной полярности с амплитудой, превышающей входное управляющее напряжение напряжение на выходе ОУ 1 возрастает.Увеличение напряжения (скачок) черезконденсатор 5 передается на неинвертирующий вход ОУ 1. По окончаниитактового импульса с генератора 2потенциал на неинвертирующем входеОУ 1 уменьшается с постоянной времениЯС, определяемой сопротивлениемрезистора 3, емкостью конденсатора5 и внутренним сопротивлением источщ ника 4 опорного напряжения. Как только потенциал на неинвертирующем входе ОУ 1 становится ниже потенциалана инвертирующем входе, определяемого входным управляющим напряжением,на выходе ОУ 1 вновь появляется низкий потенциал. Таким образом, длительность импульсов положительнойполярности на выходе ОУ 1, являющимся выходом ШИМ, меняется в зависимости от входного управляющего нап ряжения, а частота их следования равна частоте генератора 2 тактовыхимпульсов, Следовательно, нестабильность частоты следования выходныхимпульсов ШИМ определяется лишь нестабильностью частоты генератора 2тактовых импульсов, и может быть по-,лучена сколь угодно Малой (до тысячных долей процента) с учетом использования современных высокостабильныхгенераторов (кварцевых, молекулярныхи др.).Преимуществом предлагаемого ШИМявляется упрощение как его схемного 35 решения так и схемного решения объекРтов его применения. Так, например,при использовании этого ШИМ в стабилизированном источнике питания,последний упрощается за счет совмещения в ШИМ функции схемы сравнения, 40 а также за счет повышения стабильности частоты переключения ключа стабилизатора. Последнее обстоятельстводозволяет упростить фильтр на выходе источника питания и, следователь но, уменьшить габариты и материалоемкость фильтра при заданном коэффициенте пульсаций выходного напряжения.752779 Составитель Ю.ЖулинРедактор С.Тимохина Техред И,Ьсталош Корректор Г,Решет Заказ 4 ствениобретени Ж,д. 4 илиал ППП Патентф, г. Ужгород, ул. Проектна выход которого, а также вторая обкладка конденсатора, подключены к неинвертирующему входу операционного усилителя, инвертирующий вход которого подключен к входной клемме.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе Тираж 99 ЦНИИПИ Госуда по делам из 13035, Москва1. Головацкий В,А, Транзисторные импульсные усилители и стабилизаторы. постоянного напряжения, М., Советское радио, 1974, с. 144-145.2. Авторское свидетельство СССР р 372652, кл. Н 03 К 7/08, 251270 (прототип). Подписное комитета СС и открытий ушская наб