Широтно-импульсный модулятор

(51)5 Н 03 К 7/О ЛИСА К А ИДЕТЕЛ ЬСТ СКОМ ческий институт им. рьской социалистимирнов, К.В.А.А.Мозолякьство СССР64, 1979,ьство СССР/08, 1986. ЬСНЫИ МОДУ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР)(71) Киевский политехни50-летия Великой Октябческой революции(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в клю. чевых усилителях низкой частоты, вторичныхисточниках питания, системах уп равления автономными инверторами. Широтно-импульсный модулятор содержит первый и второй счетчики 1, 2, третийи четвертый счетчики 3, 4, элементы НЕ по числу информационных входов,и элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5.Выполнение второго, третьего и четвертого счетчиков с внутренней блокировкой счетного входа при заполнении емкости счетчика позволило осуществлять однополярную двух стороннюю ШИМ, что повысило качество модуляции. 3 илИзобретение относится к импульсной мальному числу, выраженному в двоичном технике и может быть использовано в клю- коде с принятой разрядностью 2-1.чевых усилителях низкой частоты, вторич- Пусть для определенности число инфорных источниках питания, системах мационных входов 6 равно трем (а = 3), а управления автономными инверторами. 5 величина модулирующего сигнала в двоичномЦелью изобретения является повыше- коде равна 011, т.е. трем. Тогда емкость первоние качества модуляции, го счетчика 1, равная 2 (2 -1) =14, определяет,зНа фиг.1 представлена принципиаль- максимальную частоту выходных импульсов, ная схема широтно-импульсного модулято- равную 6/14, с которой на выходе переполнера, На фиг,2 приведены временные 10 нияпервогосчетчика 1 формируютсякороткие диаграммы, поясняющие принцип работы импульсы 10(фиг.2),где 1 т - частотаимпульсов широтно-импульсного модулятора. Нефиг.З 9 на тактовом входе 8(фиг,1),представлена схема реализации счетчика С Короткий импульс (10, фиг,2) на выходе внутренней блокировкой счетного входа переполнения первого счетчика 1 разрешапри заполнении емкости счетчика, 15 ет установку второго счетчика 2 в значение,Широтно-импульсный модулятор(фиг,1) равное коду 011 на информационных входах содержит первый счетчик 1, к выходу пере- устройства, третьего счетчика 3 в нулевое полнения которого подключены входы раз- состояние и четвертого счетчика 4 в значе- решения установки второго счетчика 2, ние, равноеинверсномукодуоткода 011 на третьего счетчика 3 и четвертого счетчика 4, 20 информационных входах 6 устройства, т.е. в а выход переполнения последнего соеди(четыре). При этом на выходах переполнен со вторым входом элемента ИСКЛ ЮЧА- нения второго 2, третьего 3 и четвертого 4 ЮЩЕЕ ИЛИ 5, выход которого является" счетчиков устанавливается сигнал логичевыходом устройства, а его первый вход под- . ского нуля (11; 12. 13, фйг.2), по которому ключен к выходу переполнения второго 25 снимается внутренняя блокировка счетных счетчика 2, установочнье входы последнего входов счетчиков, С этого момента второй 2 подключены к информационным входам 6. и третий 3 счетчики начинают отсчет им.- устройства, которые подключены через зле- пульсов, поступающих на тактовый вход 8 менты НЕ 7 к установочным входам четвер-устройства, 8 моменты заполнения этих того счетчика 4, при этом вход разрешения 30 счетчиков на их выходах переполнения по- счета последнего соединен с выходом пере- является сигнал логической единицы (11, 12, полнения третьего счетчика 3, а счетные фиг.2), который блокирует счетный вход входы всех счетчиков объединены и подклю- счетчика и остается таковым до прихода слечены ктактовомувходу 8 устройства, : дующего короткого импульса (10, фиг.2) сПринцип работы широтно-импульсного 35 выхода переполнения первого счетчика 1 модулятора поясняется временными диаг- (фиг,1), Заполнение третьего счетчика 3, т,е. раммами (фиг.2), где показаны; 9 - сигнал на установка на его выходе переполнения сигнатактовом входе 8 устройства; 10 - сигнал на: ла логической единицы(12, фиг,2), разрешает выходе переполнения первого счетчика 1; 11перейти в режим счета четвертому счетчику 4 - сигнал на выходе переполнения второго 40 (фиг 1), который будетнаходиться в этом ресчетчика 2, 12 - сигнал на выходе переполне- . жиме до своего заполнения, После заполнения третьего счетчика 3; 13 - сигнал на выходе ния последнего на его выходе переполнения переполнения четвертого счетчика 4; 14-сиг- появляется сигнал логической единицы (13. нал на выходе элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ фиг,2), Выходнойсигнал 14 широтно-импуль- ИЛИ 5, являющийся выходным сигналом ши сного модулятора формируется элементом ротно-импульсного модулятора ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ 5 (фиг.1) из сигналовна его входах (11, 13, фиг,2).Широтно-импульсный модулятор рабо- С изменением кода на информационных . тает следующим образом.входах 6 (фиг.1) изменяется ширина импульЧисло т информационных входов 6 ши сов, формируемых широтно-импульсным моротно-импульсного модулятора определяет дулятором, при этом модулируются оба разрядность кода, в котором поступает циф-фронта импульсов, что соответствует однопоровая информация о величине модулирую- . лярнойдвухсторонней модуляции.щего сигнала. Это оп ределяет Широтноимпульсный модулятор выполнен минимальную емкость первого счетчика 1, 55 на интегральных микросхемах серии 155. 8 каче- . которая равна удвоенной величине макси- стве первого счетчика использовался счетчик мального числа, выраженного в двоичном 155 ИЕ 7,второй,третийичетвертыйсчетчикибыли коде с принятой разрядностью (2 (2" - 1, а собраны на основе счетчика 155 ИЕ 7 и трех логи- также емкости второго 2, третьего 3 и чет- ческих элементов (фиг 3), Поскольку широтно-имоертого 4 счетчиков, которые равны макси- пульсный модулятор содержит стандартныецифровые элементы, то он может быть реализован и на цифровых интегральных микросхемах любых других серий.Предлагаемый широтно-импульсный модулятор реализует однополярную двухсто раннюю модуляцию ширины выходных импульсов, что по сравнению с устройством- . прототипом позволяет уменьшить коэффициент среднеквадратических искажений, обратная величина которого служит мерой, 1 О качества модуляции. Т.е. с уменьшением содержания высших гармоник в спектре сигнала, формируемого широтно-импульсным модулятором, повышается качество модуляции, что, с одной стороны, может быть исполь зована для уменьшения затрат на фильтры демодулятора или снижения частоты переключения силовых ключей модулятора при заданной точности воспроизведения полезного сигнала. или с другой стороны, для того, 20 чтобы повысить точность воспроизведения полезного сигнала по сравнению с устройством-прототипом при одинаковых затратах на фильтры демодулятора и равенстве несущей частоты. ШИМ-сигнала. 25 Формула изобретенияШиротно-импульсный модулятор, содержащий первый и второй счетчики импульсов, счетные входы которых объединены и под ключены к тактовой шине устройства. установочные входы второго счетчика импульсов подключены к И информационным шинам. а выход переполнения первого счетчика импульсов подключен к входу разрешения установки второго счетчика импульсов, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения качества модуляции, в него введены й элементов НЕ, элемент ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, третий и четвертый счетчики импульсов, счетные входы которых подключены к тактовой шине, а их входы разрешения установки - к выходу переполнения первого счетчика импульсов, выход переполнения третьего счетчика импульсов соединен с входом разрешения счета четвертого счетчика импульсов, выход переполнения которого подключен к второму входу элемента. ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, выход которого соединен с выходной шиной, при этом Й информационных шин устройст-ва подключены к установочным входам четвертого счетчика импульсов через элементы НЕ, выход переполнения второго счетчика импульсов соединен с первым входом элемента ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, а второй, третий и четвертый счетчики импульсов выполнены с внутренней блокировкой счетного входа при заполнении емкости счетчика импульсов,1798906 оставитель В.Сеньк ехред М.Моргентал ррек Озо риз ктор Заказ 7 ИИПИ оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород гарина Тираж Подписноеарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва. )К, Раушская наб., 4/5