Широтно-импульсный модулятор

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскииСоциалистическихРеспублик1809536во делам изобретений н открытий(54) ШИРОТНО-ИМПУЛЪСНЫЙ МОДУЛЯТОР Изобретение относится к импульсной технике и может найти примеиени в системах автоматики, импульсных и цифровых устройствах для преобразования напряжения во временной интервал.%Известен шарнирно-импульсный модулятор, содержащий суммирующий интегратор, выполненный на операционном усилителе с конденсатором в цепи отрицательно обратной связи, источник входного аналогового напряжения, два эталонных источника напряжений положительной и отрицательной полярности и элементы цепи положительной обратной связи с выхода компаратора на неинвертирующий вход операционного усилителя 1. Недостаток известного широтно-импульсного модулятора заключается в низкой точности преобразования вход- ; ного сигнала в длительность импульсов из-за нестабильности периода следования импульсов, а также относительно высокой сложности устройства,Известен также шарнирно-импульсный модулятор, содержащий выполненные на рперационных усилителях два компаратора, выходы которых подключены к двум входам триггера, усютитель, инвертирующий вход которого подключен к выходу источника входного сигнала, а выход - к неинвертирующему входу первого компаратора, причем одна из обкладок конденсатора, включенного между входами второго компаратора и шунтированного транзистором, база которого подсоединена . к . выходу второго компаратора, подключена к источнику постоянного тока, дополнительный ключевой элемент, включенный между выходом источника постоянного тока и неинвертирующим входом усилителя, причем вход управления дополнительного ключевого элемента подсоединен к выходу триггера, а инвертирующие входы обоих компараторов объединены 2.Недостатком данного широтно-импульсного модулятора является низкая точ 809536ность преобразования входного сигналав длительность импульсов из-за наличия шунтирующего влияния второго компаратора при изменении напряжения итемпературы, а также относительновысокая сложность в резучьтате исполь -зования в схеме модулятора трех операционных усилителей,Цель изобретения - повышение точности преобразования и упрощение устрой -ства.Поставленная цель достигается тем,что в широтно-импульсный модулятор,содержащий источник питания, опера-.ционный усилитель, инвертирующий входкоторого через конденсатор соединен собщей шиной и через резистор - систочником питания, первый ключ, под -ключенный параллельно конденсатору, последовательно соединенные второй ключи резистор, подключенные между источником питания и неинвертирующим входомоперационного усилителя, триггер, инвертор, вход которого соединен с выходомоперационного усилителя и со счетнымвходом триггера и делитель напряжения,введены третий и четвертый ключи иэлемент И, причем один вывод делителянапряжения соединен с неинвертирующимвходом операционного усилителя и черезтретий ключ - с общей шиной, четвертый ключ подключен между средним выводом делителя напряжения и обшей шиной, нулевой выход триггера соединенс управляюшими входами второго и четвертого ключей, а единичный - с пер -вым входом элемента И, со вторымвходом которого соединен выход инвертора, а выход элемента И соединен суправляющими входами первого и третьего ключей.На чертеже представлепа структурнаясхема широтно - импульсного .модулятора.Широтно - импульсный модулятор содержит операционный усилитель 1, инвертирующий вход которого через паралдельно включенные конденсатор 2 и первый ключ 3 соединен с обшей шиной 4,а через резистор 5 с источником 6 питания. Источник 6 питания подключенчерез последовательно соединенные второй ключ 7 и резистор 8 к неинвертирующему входу операционного усилителя 1,выход которого соединен со входом инвертора 9 и со счетным входом триггера 10.Неинвертирующий вход операционногоусилителя 1 подключен к общей шине 4через третий ключ 11, а ко входу 1250 55 тате этого на выходе 17 устанавливается нулевой потенциал, на выходе 18 - единичный.Таким образом, на выходе 17 модулятора сформирован импульс, длительность которого пропорциональна входному преобразуемому сигналу,Нулевой потенциал с выхода 17 проходит через схему И 16 и подается на устройства - через включенные последовательно два резистора 13 и 14, которыеобщей точкой соединены через четвертыйключ 15 с общей шиной 4.Кроме того, широтно-импульсный модулятор содержит схему И 16 выход которого подключен к.управляющим входам первого 3 и третьего 11 ключей,Первый вход схемы И соединен с выхо 10 дом инвертора 9, а второй - с единичнымвыходом 17 триггера 10, Нулевой выход18 триггера 10 подключен к управляющимвходам второго 7 и четвертого 15ключей. Выходом устройства является15 выход 17 триггера 10,Названия выходов "нулевой" и "еди -яичный" триггера со счетным входомприняты условно.Широтно-импульсный модулятор ра -20 ботает следуюШим образом.В исходном состоянии конденсатор 2разряжен. Момент начала заряда конденсатора 2 вляется началом формирования длительности выходного импульса25 и периода следования импульсов. Предположим, что в начальный момент на выходе18 триггера 10 установлен нулевойпотенциал; а на выходе 17 - единичныйВ этом случае ключи 7 и 15 выключены.На вход 12 устройсгва подается напряжение положительной полярности, поэтомуна выходе операционного усилителя 1установлен высокий положительный потенциал, который подан на вход инвер 35тора 9, С выхода инвертора 9 нулевойпотенциал через схему И подается науправляюшиевходы ключей 3 и 11, врезультат. чего они выключены. Такимобразом, на неинвертирующий вход операцио 1 пюго усилителя подается положи 40тельное напряжение входного сигнала,а к инвертирующему входу приложеновозрастающее по экспоненциальномузакону напряжение на конденсаторе 2,которое тоже имеет положительнуюполярность. После сравнения этих напряжений на входах операционного усилителя 1 напряжение на его выходе скачком изменяется до уровня, при которомпереключается триггер 10.В.резуль50 55 управляющий вход ключа 3, в результате чего последний поддерживается ввыключенном состоянии. Единичный потенциал с выхода 18 включает ключи 7 и15 и напряжение на неинвертируюшемвходе операционного усилителя 1 скачком устанавливается на более высокомуровне, определяемом соотношением сопротивлений резисторов 8 и 14 и напряжением источника 6 питания. В результате этого напряжение на выходеоперационного усилителя 1 скачком возвращается к исходному высокому потенциалу,а напряжение на конденсаторе 2 продолжает возрастать до нового уровня,который установлен на неинвертируюшемвходе операционного усилителя,После сравнения указанных напряженийна входах операционного усилителя 1напряжение на его выходе снова изменяется скачком до уровня, при которомпереключается триггер 10. В результате этого на выходе 17 триггера 10 устанавливается единичный потенциал, ана выходе 18 - нулевой. Таким образом,устройств сформировало период следования импульсов. Единичный потенциалс выхода 17 поступает на . вход схемы И 16. Нулевым потенциалом с выхода18 триггера 10 размыкаются ключи 7 и15. На выходе инвертора 9 устанавливается единичный потенциал после достижения напряжением на выходе операционного усилителя 1 нулевого потенциала. Таким образом,.на оба входасхемы И 16 поданы единичные потенциалы, на выходе схем И 16 формируется единичный потенциал, который подается на ключи 3 и 11. В результате этого ключ 3 открывается и разряжает конденсатор 2 до нулевого уровня, так какключ 11 в это время замыкает неинвертирующий вход операционного усилителя1 на обшую шину 4.После разряда кондаенсатора 2 напряжение на выходе операционного усилителя 1 вновь устанавливается навысоком положительном потенциале.При этом нулевое напряжение с выходаинвертора 9 через схему И 16 поступает на вход ключей 3 и 11 и выключает их. Цикл преобразования закончился, устройство возвратилось в исходное состояние,Если в начальный момент в исходномсостоянии на выходе,18 триггера 10 5 20 25 30 35 40 45 установлен был единичный потенциал, а на выходе 17 нулевой, то первым сфор- . мируется период, а далее устройство работает описанным способом.Использование новых элементов - триггера со счетным входом, схемы И и ключей с указанными связями, позволяет упростить модулятор, так как в нем применяется не три операционных усилителя, как в известном, а один. фор мула изобретения Широтно-импульсный модул ятор, соде ржаший источник питания, операционный усилитель, инвертпруюший вход которого через конденсатор соединен с общей шиной и через резистор - с источником питания первый ключ, подключенный параллельно кмщенсатору, последовательно соединенные второй ключ и резистор, подключенные между источником питания и неинвертируюшим входом операционного усилителя, триггер, инвертор, вход которого соединен с выходом операционного усилителя и со счетным входом триггера и делитель напряжения, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что с целью повышения точности преобразования входного сигнала в длительность импульсов и упрощения устройства, в него введены третий и четвертый ключи и элемент И, причем один .вывод делителя напряжения . соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя и через третий ключ - с обшей шиной, четвертый ключ подключен между средним выводом делителя напряжения и общей шиной, нулевой вывод триггера соединен с управляющими входами второго и четвертого ключей, а единичный - с первым входом элемента И, со вторым входом которого соединен выход инвертора, а выход элемента И соединен с управляющими входами первого и третьего ключей. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Патент Японии М 50-1618,НКИ 985) 32, 20.01.75.809536 Составитель Д Техред М. Лоя одырев орректор М. Деми едактор С Заказ 456/7 филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул, Проектна ИИП по д 303 Тираж 999 осударственного м изобретений и осква, Ж, Подписноекомитета СССРоткрытийРаушская наб., д. 4/5