Способ многоканального широтно-импульсного преобразования аналогового сигнала и устройство для его осуществления

(594 Н 0 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИИ ЕТ СССРОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 21.Александров,юл. У ян, В А.Май 8.8) ьсные достиг ени ройство, нительно торы 9 и и 11 В. (5 ычислительныеБ.Смолова.тво С335,Кро вычит(54) СПОСОБИМПУЛЬСНОГОГО СИГНАЛА ИЩЕСТВЛЕНИЯ ГОКАНАЛЬНОГО ШИРОТНО- ОБРАЗОВАНИЯ АНАЛОГОВО ТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУкорочени росселей рмироват Й устрой 1,5-2 ра повысить(57) Изобретение о импульсной технике областить исбразоваи иссилитетс е пот ожет ыходныхельно ув пульсных пользовано в телях напряж ия, регулируемь устроиств использов ия, ключевых у тоты, Целью из точниках пита лях низкой ча ретения ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3912171/2410,06,8515.11.87. БА.А.Алексаналахов и В.621.374 (08Время-импулства./Подио и связорское свид61, кл. Н является расширение полосы частотпреобразуемого аналогового сигналаи увеличение КПД преобразования. Для поставленнои цели в еализующее способ, до ведены дроссели 6, сумма- и кольцевые счетчики 10 е того, устройство содерющий блок 1, широтно-имодулятор 2, генератор 3 мпульсов, дискриминатор 4, ели 5 импульсов, блок 7При этом введенное число на единицу меньше числа елей 5. Способ, реализуеством, позволяет уменьшить а потери на переключениеКПД устройства. Уменьшеи упрощение конструкциискадов позволило значиичить надежность данногои расширить область егоия, 2 с.п,ф-лы, 1 ил,1 135Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в импульсных преобразователях напряжения, регулируемых источниках питания, ключевых усилителях низкой частоты.Целью изобретения является расширение полосы частот преобразуемого аналогового сигнала и увеличение КПД преобразования,Способ многоканального широтно- импульсного преобразования аналогового сигнала включает формирование И выходных широтно-модулированных импульсных напряжений, сложение этих напряжений для образования сигнала обратной связи, Формирование разностного сигнала обратной связи,формирование разностного сигнала из входного сигнала и сигнала обратной связи,формирование широтно-импульсного сигнала по результату сравнения разностного сигнала и опорного пилообразного напряжения, формирование импульсного сигнала при превышении разностным сигналом верхней границы опорного пилообразного напряжения, формирование второго импульсного сигнала при снижении разностного сигнала ниже нижней границы опорного пилообразного напря.жения, при этом передние и задние фронты каждого из И выходных широтно-модулированных импульсных напряжений формируют поочередно по передним и задним фронтам широтно-импульсного сигнала, причем очередность формирования передних фронтов определяется последовательностью импульсов широтно-импульсного сигнала и первого импульсного сигнала, а очередность формирователь задних фронтов определяется последовательностью импульсов широтно-импульсного сигнала и второго импульсного сигнала.На чертеже приведена Функциональная схема устройства для многоканального широтно-импульсного преобразования сигнала. Устройство содержит вычитающий блок 1, широтно-импульсный модулятор 2, генератор 3 тактовых импульсов, дискриминатор 4 перемодуляции, формирователи 5 импульсов, дроссели 6, блок 7 укорочения импульсов, сумматоры 8 и 9, кольцевые счетчики 10 и 11, при этом выход вычитающего блока 1 соединен с первым входом широтно- импульсного модулятора 2, второй2635 45 50 55 5 О 15 20 25 30 35 40 вход которого соединен с выходом генератора 3 тактовых импульсов, а выход - с первым входом дискриминатора4 перемодуляции и блоком 7 укорочения импульсов, выходы которого соединены с первыми входами сумматоров8 и 9, вторые входы которых соединены с выходами дискриминатора 4 перемодуляции, а выходы - соответственнос входами кольцевых счетчиков 10 и11, выходы кольцевого счетчика 10соединены с первыми входами Формирователей 5 импульсов, вторые входыкоторых соединены с выходами кольцевого счетчика 11, а выходы черездроссели 6 - с первым входом вычитающего блока 1, второй вход которогосоединен с входнои шиной, а второйвход дискриминатора 4 перемодуляциисоединен с выходом генератора 3 тактовых импульсов. Вычитающий блок 1формирует выходной сигнал Цр, величина которого пропорциональна раз-ности входного сигнала Цисигнала с выходов дросселей 6 цы,и может быть выполнен на дифференциальном усилителе,Генератор 3 тактовых импульсовформирует последовательность импульсов типа меандр с периодом повторения Т и может быть выполнен на соединенных последовательно генератореимпульсов и триггере,Широтно-импульсный модулятор 2может быть выполнен на компаратореи интеграторе, на вход которого поступает выходной сигнала генератора3 тактовых импульсов, а на выходеформируется пилообразное напряжение Ц, поступающее на один входкомпаратора, на второй вход которогопоступает сигнал с выхода вычитающего блока 1. Блок 7 укорочения импульсов служит для выделения двух последовательностей коротких импульсов, временное положение которых определяется фронтом и спадом широтно-модулируемых импульсов с выхода широтно-импульсного модулятора 9. Блок 7 укорочения импульсов может быть выполнен на инвертирующем элементе зажержки и логических элементах И либо ИЛИ-НЕ. Выходной сигнал широтно-импульсного модулятора 2 поступает на вход элемента задержки, где задерживается на время ь и инвертируется. При этом на выходах элементов И, ИЛИ-НЕ выде 1352635ляются импульсы длительностью г которые соответствуют фронту Б и спаду Б широтно-модулированных импульсов. Длительностьвыбирается порядка5 0,01 от Т - периода следования импульсов.Дискриминатор 4 перемодуляции выполнен на элементе задержки и элементах И, ИЛИ, которые служат для выде ления коротких импульсов, соответствующих фронту или спаду тактовых импульсов, и, следовательно, максимальному либо минимальному значению пи- лообразного напряжения, Если эти им пульсы формируются во время импульса либо во время паузы широтно-модулируемых импульсов, то на выходах дополнительных логических. элементов И, ИЛИ-НЕ соответственно формируются 20 первый Б, либо второй Б импульсные сигналы. Первый и второй импульсные сигналы дискриминатора 4 перемодуляции характеризуют собственно перемодуляцию широтно-модулированных им пульсов. Сумматоры 8 и 9 выполнены на элементах ИЛИ.Кольцевые счетчики 10 и 11 выполнены И-разрядными и предназначены для последовательной коммутации вход" 30 ных импульсов на входы соответствующих формирователей 5 импульсов. Причем счетчик 10 коммутирует импульсыЪ на включение формирователей 5 импульсов, а счетчик 11 - на их выключение, Кольцевые счетчики могут быть выполнены на двоичном счетчике с коэффициентом деления И и на И-разрядном дешифраторе, выходные сигналы которого формируются последовательно, разрешая поочередное прохождение коротких входных импульсов через эле.менты И на выходы кольцевых счетчиков.Формирователи 5 импульсов предназ начены для формирования Б-выходных импульсных напряжений, равномерно сдвинутых по фазе, Формиррватели 5 импульсов включаются поочередно выходными импусами счечиа 10, а выключаются импульсами кольцевого счетчика 11. Поскольку на включение и выключение формирователей 5 импульсов поступают короткие импульсы, то они могут быть выполнены на соединенных последовательно КЗ-триггерах и .усилителях мощности.Устройство работает следующим образом. Разностный сигнал Б, формируемый вычитающим блоком 1, поступает на вход широтно-импульсного модулятора 2, где преобразуется в широтно-модулированный импульсный сигнал. фронт и спад широтно-модулированных импуль"/ сов в виде коротких импульсов Б и П , формируемых блоком 7 укорочения импульсов, поступает на управление соответственно счетчиками 10 и 11, которые обеспечивают их поочередное выделение на входах сигналом вычитающего блока 1 верхней либо нижней границы изменения опорного пилообразного напряжения, Дискриминатор 4 перемодуляции формирует. на первом либо втором выходе сигналы Б или Б которые поступают на входы счетчиков10 либо 11 через сумматоры 8,9 и увеличивают на единицу код на выходныхшинах счетчиков, что приводит к изменению очередности включения формирователей 5 импульсов, которые поочередно включаются и выключаются импульсами счетчиков 10 и 11 формируяна выходных шинах последовательности импульсов, равномерно сдвинутых по фазе. Длительность выходных импульсов формирователей 5 импульсов определяется длительностью широтно-модулированных импульсов и зоной модуляции, определяемой дискриминатором 4 перемодуляции, а период их следования в Б раз превышает период тактовых импульсов Т.Рассмотрим работу устройства на примере четырехканальной системы приработе в первой зоне модуляции. В этом случае на входы формирователей 5 импульсов с выходов счетчиков 10 и 11 поступают импульсы, обеспечива- ющие их поочередное срабатывание.При этом, если на выходах счетчика 10 выделяются поочередно 1,2,3,4-импульсы Б , то на выходах счетчика 11 выделяются, соответственно, 1,2,3,4- импульсы П .Таким образом, формирователи 5, 1, 5.2, 5,3 и 5,4 формируют поочередно1,2,3,4-импульсы широтно-модулироваиного импульсного сигнала.При превышении разностным сигналом верхней границы изменения пилообразного напряжения на первом выходедискриминатора 4 перемодуляции выделяется иитульс П который приводит к дополнительному срабатыванию счетчика 10. При этом устройство пере 1352635ключается во вторую зону модуляции, В этом случае, если на выходах счетчика 10 выделяются поочередно 1,2,3, 4-импульсы Б, то на выходах счетчика 11 импульсы Б выделяются в следующей последовательности; 2,3,4,1. При этом длительность импульсов на выходах преобразователей 5 импульсов равна сумме длительностей двух соседних импульсов, например 1 и 2, и паузе между ними,При дальнейшем нарастании разностного сигнала до верхней границы изменения пилообразного напряжения номер зоны модуляции возрастает и увеличивается длительность импульсов на выходе Формирователей 5 импульсов.При уменьшении разностного сигнала до нижней границы изменения пилообразного напряжения на втором выходе дискриминатора 4 перемодуляции Формируется импульс Б , который приводит к дополнительному срабатыванию счетчика 1 1 и, следовательно, к уменьшению номера зоны модуляции,Следует отметить, что в первой и последней зонах модуляции:Формирование дискриминатором 4 перемодуляции соответственно сигналов Б и Б, не приводит к изменению работы устройства, так как в этом случае все формирователи либо включены, либо выключены.Таким образом, в устройстве обеспечивается способ преобразования, когда из одного широтно-модулированного импульсного сигнала формируется ряд модулированных импульсных напряжений, равномерно сдвинутых по Фазе, низкочастотные составляющие которых равны. Это позволяет сложить их носле усиления по мощности через дроссели 6 на общей нагрузке. При этом можно считать, в смысле выделения суммарного низкочастотного сигнала, что к нагрузке через результирующий,ьдроссель Ь = - приложена сумма имБпульсных напряжений, в М раз уменьшенных по амплитуде. Это позволяет выравнять мощность каждого из каналов и выполнить формирователи 5 импульсов на бестрансформаторных ключевых усилителях, что дает возможность использовать устройство для преобразования низкочастотных сигналов в широком частотном диапазоне, причем в этом случае Формирование знакопе 16 20 25 ЗО ременного напряжения сложной формы не связано с техническими трудностями,Изобретение позволяет существенно (1,5-2 раза) уменьшить потери на переключение и повысить КПД устройства. Уменьшение потерь и упрощение конструкции выходных каскадов позволяет значительно увеличить надежность предлагаемого устройства и расширить область его использования. Формула изобретения1. Способ многоканального широтно-импульсного преобразования аналогового сигнала, включающий формирование М выходных широтно-модулированных импульсных напряжений, сложение этих напряжений для образования сигнала обратной связи, формирование разностного сигнала из входного и сигнала обратной связи, Формирование широтно-импульсного сигнала по результату сравнения разностного сигнала и опорного пилообразного напряжения, формирование первого импульсного сигнала при превышении разностным сигналом верхней границы опорного пилообразного напряжения, Формирование второго импульсного сигнала при снижении разностного сигна" ла ниже нижней границы опорного пилообразного напряжения, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью расширения полосы частот и увеличенияКПД преобразования, передние и задние фронты каждого из И выходныхширотно-модулированных импульсных напряжений формируют поочередно попередним и задним фронтам широтноимпульсного сигнала., причем очередность формирования передних фронтовопределяется последовательностью импульсов широтно-импульсного сигнала и первого импульсного сигнала, а очередность Формирования задних фронтов определяется последовательностью импульсов широтно-импульсного сигнала и второго импульсного сигнала.2, Устройство для многоканального широтно-импульсного преобразования аналогового сигнала, содержащее широтно-импульсный модулятор, первый вход которого соединен с выходом вычитающего блока, второй вход - с выходом генератора тактовых импуль" сов, а выход - с первым входом дискриминатора перемодуляции, второйСоставитель Е.Борзов Техред Л.Сердюкова Корректор В.Гирняк Редактор И.Рыбченко Заказ 5576/56 Тираж 900 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие,. г.ужгород, ул.Проектная,4 713526358вход которого соединен с выходом ге- пульсного модулятора, а выходы - сонератора тактовых импульсов, и М фор- ответственно с первыми входами обоих мирователей выходных импульсов, вы- сумматоров, вторые входы которых соход первого из которых соединен че 5единены соответственно с выходами рез дроссель с первым входом вычита- дискриминатора перемодуляции, а выющего блока, второй вход которого ходы - соответственно с входами коль- соединен с входной шиной, о т л и - цевых счетчиков, выходы первого из ч а ю щ е е с я тем, что, с целью которых соединены соответственно с расширения полосы частот и увеличе первыми входами М формирователей выния КПД преобразования, в него допол- ходных импульсов, вторые входы котонительно введены Идросселей, два рых соединены соответственно с выхокольцевых счетчика, два сумматора и дами второго кольцевого счетчика, а блок укорочения импульсов, вход кото- выходы через дросселя соединены с рого соединен с выходом широтно-им первым входом вычитающего блока.