Способ широтно-импульсной модуляции однополярного напряжения

(Я)5 Н ОБРЕТЕН йх. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Рижский политехнический институт им,А,Я.Пельше(56) Авторское свидетельство СССР М 1256187, кл. Н 03 К 7/08, 29.12.84.Авторское свидетельство СССР М 1361709, кл. Н 03 К 7.08, 13.01.86.(54) СПОСОБ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОЙ МОДУЛЯЦИИ ОДНОПОЛЯРНОГО НАПРЯЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при разработке систем автоматического управления электроприводами. Цель изобретения - расширение диапазона преобразования путем изменения передаточной функции - достигается тем, что дополнительно .усиливают входное напряжение, сравнивают с вторым эталонным напряжением и при превышении последнего ограничивают его величину уровнем второго эталонного напряжения,одновременно устанавливают первое эталонное напряжение отрицательной полярности, инвертируют результат усиления суммы входного и первого эталонного напряжений и определяют полярность инвертированного напряжения, причем при его положительной полярности преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длительностью усиленное или ограниченное на уровне второго эталонного напряжения входное напряжение, а при отрицательной полярности инвертированные напряжения дополнительно суммируют с. усиленным или ограниченным на уровне второго эталонного напряжения входным напряжением, преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длител ьностью результат суммирования и изменяют на противоположную фазу переключений последовательности импульсов с изменяемой длительностью, Устройство для реализации способа содержит усилитель- ограничитель 1, резистор 2, операционный Б усилитель 3, резисторы 4 и 5, диоды б и 7, сумматор 8, преобразователь 9 напряжения в последовательность импульсов и элемент 10 равнозначности. 2 ил.10 20 30 Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано при разработке систем автоматического управления электроприводами,Целью изобретения является расширение диапазона преобразования путем изменения передаточной функции,На фиг, 1 приведена передаточная функция широтно-импульсного преобразования; на фиг. 2 - блок-схема устройства, реализующего способ широтно-импульсной модуляции однополярного напряжения,Способ широтно-импульсной модуляции ОднополярногО напряжения включает суммирование и усиление входного и первого эталонного напряжений, усиление входного напряжения, сравнение ега с вторым эталонным напряжением и при превышении последнего ограничение на уровне второго эталонного напряжения, одновременно установление первого эталонного напряжения отрицательной полярности, инвертирование результата усиления суммы входного и первого, эталон ного напряжений и определение полярности инвертированного напряжения, причем при его положительной полярности - преобразование в последовательность импульсов с изменяемой длительностью усиленного или ограниченного на уровне второго эталонного напряжения входного напряжения, а при отрицательной полярности инвертированного напряжения - п)еобразование в последовательность импульсов с изменяемсй длительностью суммы инвертированного и усиленного или ограниченного на уровне второго эталонного напряжения входного напряжения и изменение на противоположную фазу переключений последовательности импульсов изменяемой длительности,Устройство, реализующее способ широтно-импульсной модуляции однополярного напряжения, содержит усилитель-ограничитель 1, резистор 2, операционный усилитель 3, резисторы 4 и 5, диады 6 и 7, сумматор 8, преобразователь 9 напряжения в последовательность импульсов и элемент 10 равнозначности, Входная шина соединена с входом усилителя-ограничителя 1 и через резистор 2 с инвертирующим входом операционного усилителя 3, выход которого соединен с катодом диода 6 и анодом диода 7, неинвертирующий вход - с общей шиной, инвертирующий вход через резистор 4 - с шиной отрицательного первого эталонного напря)кения, а через резистор 5 - с анодом диода 6 и первым входом сумматора 8, второй вход которого соединен с выходом усилителя-ограничителя 1, а выход - с входом преобразователя 9 напрвжения в последовательность импульсов, выход которого соединен с первым входом элемента 10 равнозначности, второй вход которого соединен с катодам диода 7, а выход - с выходной шиной. Шина второго эталонного напряжения подключена к второму входу усилителя-ограничителя 1.При входном напряжении Овх, меньшем эталонного напряжения 01, напряжение на входе преобразователя постоянного тока в последовательности импульсов равно выходному напряжению усилителя-ограничителя с коэффициентом усиления К 1 и максимальным уровнем выходного напряжения Оогр, При повышении входного напряжения в этой зоне характеристики (фиг, 1) напряжение на входе преобразователя возрастает пропорционально коэффициенту усиления К 1 и увеличивается ширина выходных положительных импульсов преобразователя, т,е. растет коэффициентзаполнения импульсов Кзи и уменьшаетсяс к важность,ПРи Увеличении Овх до Ор и Оогр01 возникает зона характеристики с независимым от величины Овх значением Кви = 0,5 (скважность два). После того, как Овх превысит эталонноенапряжение 01, на вход преобразователя ПОДаЕтСЯ СУММа НаПРЯжЕНИй Оогр+ К 2(01- Овх), ГдЕ К 2 - КОЭфФИцИЕНт уСИЛЕНИя ИЗМЕ- рительного усилителя, Это напряжение па мере увеличения Овх уменьшается до нуля при К 2 01- Овх = Оогр. Для того, чтобы при увеличении Овх продолжалось бы увеличение коэффициента заполнения Кзи, неабхоДимо пРи Овх01 инвеРтиРовать логические уровни выходных импульсов преобразователя. Возможное скачкаобраз- НОЕУВЕЛИЧЕНИЕ Кзи ПРИ Овх = 01 ИСКЛЮЧаЕтСЯ обеспечением при Овх = Оогр установки коэффициента заполнения импульсов на выходе преобразователя Кви = 0,5 (фиг, 1).ТЗКИМ абраЗОМ, Г 1 адбараМ К 1, К 2 Оогр 1 01 МОжиа ВИДОИЭМЕНЯтЬ ЗаВИСИМОСтЬ Кви ат ЗНачений Овх, т.е, регулировать передаточную функцию широтно-импульсной модуляции,Устройство работает следующим образом.Входной сигнал падается на усилитель- ограничитель 1 и операционный усилитель 3. ПРи УсловиЯх, когда Овх01 и ОвхОогр,на выходе усилителя-ограничителя имеем линейно нарастающее напряжение 0 ==К 10 в где К 1 - коэффициент усиления усилителя- ограничителя 1, При этом на выходе операционного усилителя 3 имеем положительное напряжение насыщения, соатветствующее уровню сигнала логической единицы элемента 10 равнозначности. Диод6 закрыт, а через диод 7 на второй вход элемента 10 равнозначности поступает единичный логический сигнал. Напряжение на выходе сумматора 8 равно К 10 вх. Преобразователь 9 обеспечивает линейный закон модуляции выходного напряжения сумматора 8. При наличии положительного импульса напряжения на выходе преобразователя 9, соответствующего уровню сигнала лог .ческий единицы, на выходе элемента 10 равназначкости также имеем единичный логический сигнал, Во время паузы (нупевого напряжения) преобразователя 9 напряжение на выходе элемента 10 равнозначности соответствует уровнюлогического нуля, т.е. отсутствует,Когда Овх = Оогр, но меньше 01, коэффициент заполнения импульсов на выходе преобразователя 9 равен 0,5 (скважность два), что обеспечивается регулировкой характеристики преобразователя. При ОвхОогр, на меньшем 01, диод 6 также закрыт и на вход преобразователя 9 поступает Оо,р, чем сохраняется в зоне ОогрОвх01 значение Кзи = 0,5При выполнении условия Овх01 Оогр выходное напряжение усилителя-ограничителя 1 ограничивается на уровне Оор, а выходное напряжение операионного усилителя 3 меняет свой знак, Оз = К 2(Овх- -01), где К 2 - коэффициент его усиления. При этом открывается диод 6 и усилитель 3 из режима насыщения переходит в усилительный режим, Таким образом, напряжение на втором входе сумматора 8 становится отрицательным, обеспечивая вычитание входных сигналов сумматора,Выходное напряжение сумматора 8 с увеличением уровня входного напряжения Овх уменьшается, в связи с чем уменьшается и относительная продолжительность положительных импульсов на выходе преобразователя 9,При этом диод 7 закрывается и на втором входе элемента 10 равнозначности оказывается сигнал логического нуля, В связи с этим импульсы логических сигналов, поступающие ка первый вход элемента 10 равнозначности, на его выходе оказываются .инвертированными, что в конечном счете соответствует увеличению коэффициента заполнения импульсов Кзи0,5 при соответствующем увеличении входного постоянного напряжения больше 01.51015 зультат суммирования и изменяют на противоположную фазу переключенийпоследовательности импульсов с изменяе 55 мой длительностью,20 25 30 35 40 45 50 В частности, при обеспечении 01= Оор и К 1 = К 2 зависимость коэффициента заполнения импульсов от уровня входного напряжения во всем диапазоне 0ОвхОвх,мвхс оказывается линейной без участков излома передаточной характеристики.Регулировкой значений Оогр, 01, К 1 и К 2 обеспечивается задание требуемого закона изменения коэффициента заполнения импульсов.в зависимости от уровня входного напряжекия постоянного тока Овх,Таким образом, изобретение позволяет изменять в широких пределах передаточную характеристику преобразования, чта расширяет диапазон преобразуемых напряжений,Формула изобретения Способ широтно-импульсной модуляции однополярного напряжения, включающий суммирование и усиление входного и первого эталонндго напряжений, определение полярности напряжения, ограничение напряжения, инвертирование напряжения и преобразование напряжения в последдвательность импульсов с изменяемой длительностью, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью расширения диапазона преобразования путем изменения передаточной функции, дополнительно усиливают входное напряжение, сравнивают с вторым эталонным напряжением и при превышении последнего ограничивают его величину уровнем второго эталонного напряжения, одновременно устанавливают первое эталонное напряжение отрицательной полярности, инвертируют результат усиления суммы входного и первого эталонного напрджений и определяют полярность инвертированного напряжения, причем при его положительной полярности преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длительностью усиленное ипи ограничекнае на уровне второго эталонного напряжения входное напряжение, а при отрицательной полярности инвертированного напряжения дополнительно суммируют его с усиленным или ограниченным на уровне второго эталон, ого напряжения входным напряжением, преобразуют в последовательность импульсов с изменяемой длителЬ,юстью ре. Лежнин ароши КНТ ССС ьский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина роизводственчо-изда Заказ 3934 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5