Фазоимпульсный модулятор

(56) Авторское свидетельство СССР ЬЬ 614535, кл. Н 03 К 7/08, 1972.Патент Англии В 1505181, кл. Н 03 К 7/08, 1978.(54) ФАЗОИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть Йспользовано в ключевых усилителях и генераторах, а также во вторичных источниках электропитания. Цель изобретения - повышение надежности и помехоустойчивости и уменьшение фазовых искажений - достигается путем исключения счетных триггеров из устройства и использованием двусторонней симметричГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ной модуляции широтно-импульсного сигнала, фазоимпульсный модулятор содержит генератор 1 тактовых импульсов, широтно-импульсный модулятор 2 и выходной блок 3. Ввведение дополнительно элементов 4,5 совпадений и элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6,7 а также выполнение широтно-импульсного модулятора 2 с двусторонней симметричной модуляцией выходного сигнала обеспечивает повышение надежности и помехоустойчивости работы устройства благодаря исключению формирования ложных импульсов с длительностью до полупериода рабочей частоты и уменьшение фазовых искажений симметричной модуляцией длительности импульсов относительно моментов пере ключения амплитуды импульсов рабочей частоты генератора тактовых импульсов, 1 з.п.ф-лы, 2 ил,Изобретение относится к импульснойтехнике и может быть использовано в ключевых усилителях и генераторах, вторичныхисточниках электропитания.Цель изобретения - повышение надежности и помехоустойчивости и уменьшениефазовых искажений,На фиг.1 приведена функциональнаясхема фазоимпульсного модулятора, нафиг,2 - временные диаграммы,его работы. 10Фазоимпульсный модулятор содержитгенератор 1 тактовых импульсов, широтноимпульсный модулятор 2, выходной блок 3,элементы 4 и 5 совпадений, элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7, при этом первый 15выход генератора 1 тактовых импульсов соединен с входом синхронизации широтноимпульсного модулятора 2, вход которогосоединен с входной шиной управляющегонапряжения, а выход - с первыми входами 20элементов 4 и 5 совпадений, причем второйпрямой вход элемента 4 совпадений соединен с вторым инверсным входом элемента 5совпадений и первым выходом генератора1 тактовых импульсов, второй выход которого соединен с первыми входами элементовИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7, вторые входыкоторых соединены с выходами элементов 4и 5 совпадений, а выходы - с входами выходного блока 3, выход которого соединен 30с выходной шиной устройства.На фиг,2 приведены временные диаграммы напряжений на первом 01,1(2 Ь) иВтОрОМ 01,2(Ьо) ВЫХОдаХ ГЕНЕратсра 1 таКтОвых импульсов, симметричное пилообразное напряжение Оп, формируемое вширотно-импульсном модуляторе 2, по результату сравнения которого с входным сигналом Оо формируется последовательностьширотно-модулированных импульсов 02, а 40также выходные сигналы элементов 4 и 5совпадений - 04 и 05, элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7 - Об и 07 и импульсноенапряжение на выходе выходного блока3 - 03 45Генератор 1 тактовых импульсов предназначен для формирования импулбсных,поСледовательностей 01,1 и 01,2 типа ме-,андр рабочей 1 о и удвоенной рабочей частоты 2 Ьо, Генератор 1 может быть выполнен на 50мультивибраторе и двух счетных триггерах,переключающихся по спаду импульсногонапряжения на их входах синхронизации,Широтно-импульсный модулятор предназначен для формирования широтно-импульсного сигнала с удвоенной рабочейчастотой по результату сравнения симметричного пилообразного напряжения Оп,сформированного в результате интегрирования импульсного напряжения 01,1, с входным сигналом Оо. Широтно-импульсный модулятор может быть выполнен на операционном усилителе с емкостной обратной связью и компараторе, Элементы 4 и 5 совпадений и элементы ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7 предназначены для преобразования импульсных сигналов 01.1 и 01,2 и сигнала с широтно-импульсной модуляцией 02 в импульсные напряжения Ов и 07, симметрично сдвинутые по фазе относительно тактовых моментов времени тк. Элементы 4 - 7 выполнены на стандартных логических схемах, например, серии 533 ЛАЗ и 533 ЛП 5.Выходной блок 3 предназначен для ключевого усиления по мощности импульсных напряжений 06 и 07, модулированных по фазе, и их последующего сложения. Выходной блок 3 может быть выполнен на двух двухтактных каскадах с трансформаторным выходом, включенных по выходу последовательно, либо на двух полумостовых схемах, соединенных последовательно в мостовую схему с трансформаторным выходом. В зависимости от применения выходной блок 3 может быть подключен к нагрузке через резонансный контур, либо через выпрямитель и фильтр нижних частот.Фазо-импульсный модулятор работает следующим образом.Импульсный сигнал 01,1 удвоенной рабочей частоты с первого выхода генератора 1 тактовых импульсов поступает на вход синхронизации широтно-импульсного модулятора 2, где в результате интегрирования преобразуется в симметричное пилообразное найряжение Оо частотой 21 о и амплитудой Опм. По результату сравнения пилообразного напряжения Оп с входным напряжением Оо на выходе модулятора 2 формируется сигнал 02:1 при О, ( Оо;0 при Опй.Фронт и спад импульсов сигнала 02 симметрично смещены относительно тактовых моментов времени Ь, а длительность импульсов Ь определяется выражением;1 и = Оо/21 оОомСигнал 02 поступает на первые входы элементов 4 и 5, вторые входы которых подключены к первому выходу генератора 1. В результате на их выходах формируются импульсные последовательности 04 и 05:04= 02 У 01,1;(2)05 = 02 Н 01,1.Сигналы 04 и 05 представляют собой разделенные половины импульсов сигнаЛа 02. Сформированные таким образом сигналы О 4 и 05 поступают на вторые входы элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 6 и 7, напервые входы которых подается импульсное напряжение 01,2 рабочей частоты 1 о с второго выхода генератора 1 тактовых импульсов. В результате на выходах элементов 6 и 7 формируются импульсные напряжения 06 и От, симметрично сдвинутые по фазе относительно тактовых моментов времени 1,06=04 0+ 01.2(3)07 = 05 С+ 01.2Выполнение выражения (3) эквивалентно смещению напряжения 01,2 относительно тактовых моментов Ь влево и вправо на величину ти/2:06( т ) = 01.2 (т+т 4/2); 10(4) 07( т ) = 01,2(й-Ь/2),Это соответствует симметричному фаэовому сдвигу напряжений 06 и 07 относительно моментов времени ь,Д 76 =Яи тО 20(5)7 =гатти т 6Таким образом, в фазоимпульсном модуляторе обеспечивается симметричная фазовая модуляция пвух импульсных последовательностей.Импульсные напряжения 06 и 07 постуствляется их ключевое усиление по мощности и противофазное сложение. В результате на выходе выходного блока 3 формируется последовательность разнополярных импульсов Оз рабочей частоты Ьо, длительность которыхтизменяется по закону изменения входногосигнала Оо от О до 1/2 1 О:Оз = Ео(06 - 07) (6)где Ео - амплитуда выходных импульсов,35 40 При этом в режиме ограничения при 02 == 1 длительность 1 = 1/2 Хо и выходное напряжение Оз представляет импульсную последовател ьностьтипа меандр, а при 02=0 дл игельность Ь = 0 и выходное напряжение Оз= О.Использование в устройстве симмет 45 ричной фазовой модуляции позволяет эффективно использовать его в качестве ключевых генераторов с неизменной относительно тактовых импульсов фазой выход-. 50 ного регулируемого по амплитуде напряжения, так как в процессе регулирования мощности генератора фазоимпульсный модулятор не вносит каких-либо изменений фазы выходного напряжения,пают.на входы выходного блока 3, где осуще Применение устройства в регуляторах . напряжений с частотой изменения входного сигнала до(0,1-0,3) Юо за счет использованиядвусторонней симметричной модуляции позволяет уменьшить искажения выходного сигнала до 1-2,Введение в состав известного устройства дополнительных блоков и связей позволило сохранить устойчивую работу фазоимпульсного модулятора во всем диа- пазоне изменения входного сигнала, включая и режим перемодуляции, при одновременном снижении искажений формы выходного сигнала, при этом возможное наличие высокочастотных переключений сигнала на выходе широтно-импульсного модулятора в моменты изменения его выходного состояния, а также наличие высокочастотных помех на шинах питания устройства не приводит к потере устойчивости его работы и снижению надежности благодаря отсутствию при формировании импульсной последовательности счетных триггеров. Ф ормула изобретения 1. Фазоимпульсный модулятор, содержащий генератор тактовых импульсов, первый выход которого соединен с входом синхронизации широтно-импульсного модулятора, вход которого соединен с входной шиной управляющего напряжения, и выходной блок, выход которого соединен с выходной шиной модулятора, отличаю щи- йс тем, что, с целью повышения надежности и помехоустойчивости, в него введены два элемента совпадений и два элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выходы которых соединены с входами выходного блока, первые . входы - с вторым выходом генератора тактовых импульсов, а вторые входы - с выходами первого и второго элементов совпадений соответственно, первые входы которь 1 х соединены с выходом широтно-импульсного модулятора; при этом второй прямой вход первого элемента совпадений соединен с вторым инверсным входом второго элемента совпадений и с первым выхо. дом генератора тактовых импульсов.2, Модулятор по п.1, о тл и ч а ю щи йс я тем, что, с целью уменьшения фазовых искажений, широтно-импульсный модуля-тор выполнен с. двусторонней модуляцией длительности выходного сигнала.1614110 оставитель Е.Борзоехред М.Моргентал Редактор Л,Пчолинс ректор Э.Лончакова аказ 3898 Тираж 663 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 изводствен г У,ательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 10