Цифровой дифференциальный широтно-импульсный модулятор

/с АВТОРСКОМУ С 8 И ЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) ЦИФРОВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНИЙ ШИРОТ-, НО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР (57) Изобретение может быть использовано в цифровых системах автоматического регулирования и управления. Цифровой дифференциальный широтно-импульсный модулятор (ЦДШИМ) содержит блоки 1,2 синхронизации, входные шины, генератор 7 тактовых импульсов, счетчик 3 импульсов, цифровой компаратор 13, реверсивные счетчики 14, 15 импульсов, элементы 8-11 совпадения, триггер 12, элементы ИЛИ 4-6, коммутаторы 16,17. ЦДШИМ имеет.повышенную точность и расширенный диапазон регулирования скважностн выход- аИ ного сигнала путем устранения потерь входных импульсов. 1 ил.С:Изобретение относится к импульс" ной технике и может быть использовано в цифровых системах автоматического регулирования и управления.Целью изобретения является повышение точности и расширение диапазона регулирования скважности выходного сигнала путем устранения потерь вход-, ных импульсов и установкой выходного 1 О триггера фронтом тактового импульса, поступающего с одного и того же выхо" да генератора тактовых импульсов.На чертеже изображена функциональная схема устройства. 5Цифровой дифференциальный широтно- импульсный модулятор содержит блоки 1 и 2 синхронизации, счетчик 3 импульсов, элементы ИЛИ 4 - 6, генератор 7 тактовых импульсов, элементы 20 8 - 11 совпадений, триггер 12, цифровой компаратор 13, реверсивные счетчики 14 и 15 импульсов, коммутаторы 16 и 17, при этом третий выход генератора 7 тактовых импульсов соединен 25 с первыми входами элементов 8 и 9 совпадений и входом счетчика 3 импульсов, а его второй и первый выходы соединены с соответствующими входами блоков 1 и 2 синхронизации, первые 30 входы которых соединены с входными .шинами устройства, а выходы - с рабочими входами коммутаторов 16 и 17 соответственно, первые выходы которых соединены соответственно с суммирующим и вычитающим входами ревер" сивцого счетчика 14 импульсов, прямые выходы которого соединены с входами элемента ИЛИ 4 и первыми входами цифрового компаратора 13, выход 40 которого соединен с вторым входом элемента 8 совпадений, а вторые входы - с выходами счечика 3 импульсов, инверсные выходы которого соединены с входами элемента 11 совпадений, выход которого соединен с вторым входом элемента 9 совпадений, третий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 4 и первыми управляющими входами коммутаторов 16 и 17, вторые управляющие входы которых соединены с инверсным выходом старшего разряда реверсивного счетчика 14 импульсов и третьим входом элемента 8 совпадений, выход которого соединен с первым входом триггера 12, второй вход кото 55 рого соединен с выходом элемента 9 совпадений, а выходы - с выходными шинами устройства, При этом вторые выходы коммутаторов 16 и 17 соединеныс входами элемента ИЛИ 5, третьи выходы - с входами элемента ИЛИ 6. Выходы элементов ИЛИ 5 и 6 соединеныс суммирующим и вычитающим входамиреверсивного счетчика 15 импульсов,инверсные выходы которого соединеныс входами элемента 10 совпадений,выход которого соединен с третьимиуправляющими входами коммутаторов16 и 17,Генератор 7 тактовых импульсовнепрерывно генерирует на первом вы"ходе С короткие импульсы с периодомГ, Эти импульсы, задержанные навремя Г /3 и 2/3, появляются на вто"ром О и третьем Е выходах генератора 7.Импульс, поступающий на вход Аблока 1 синхронизации, запоминаетсяв нем и поступает на его выход одновремецно с очередным импульсом с выхода С генератора 7, Аналогично импульс, поступающий на вход Б блока 2синхронизации, поступает на выход одновременно с импульсом с выхода 0генератора 7, Интервалы между импульсами ца каждом из входов А и Б должны быть це меньше , , иначе частьвходцых импульсов будет потеряна.Блоки синхронизации ликвидируют возможность сбоев в работе устройства,например, при совпадении во времениимпульсов на входах А и Б.Счетчик 3 импульсов представляетсобой и-разрядный двоичный накапливающий счетчик, срабатывающий по заднему фронту входнЫх импульсов.Триггер 12 представляет собойобычный триггер с раздельными входами, срабатывающий по переднему фронтуимпульсов.Пифровой компаратор 13 имеет навыходе единичный сигнал только вслучае равенства содержимого М счетчика 3 импульсов и содержимого К,реверсивного счетчика 14 импульсов,т,е. при выполнении условияР,=й Реверсивный счетчик 14 импульсов имеет на один разряд больше, чем счетчик 3 импульсов, и срабатывает по заднему фронту входных импульсов. Реверсивный счетчик 15 импульсов также срабатывает по заднему фронту1 входных импульсов, он служит накопителем" для входных импульсов уст 1406759ройства, поступающих в то время,когда его выходной сигнал достигаетнасыщения.ИмпуЛьс, поступающий на рабочийвход коммутатора 16 с выхода блока51 синхронизации, поступает на одиниз трех его выходов в завйсимостиот сигналов на управляющих входах:при всех единичных сигналах - напервый, при нулевом сигнале натретьем С и единичных на остальных -на второй, при нулевом сигнале навтором Г и единичных на остальных -на первый, при нулевых сигналах на 15первом Н и третьем С и единичном навтором - на второй, при нулевых сигналах на первом и втором и единичном на третьем - на третий. Импульс,поступающий на рабочий вход коммутатора 17 с выхода блока 2 синхронизации, поступает на один из его трехвыходов в зависимости от сигналов науправляющих входах: при всех единичных сигналах - на первый, при нулевом сигнале на третьем и единичныхна остальных - на первый, при нулевом сигнале на втором и единичных наостальных - на второй, при нулевыхсигналах на первом и третьем и единичном на втором - на третий, принулевых сигналах на первом и второми единичном на третьем - на второй.Цифровой дифференциальный широтноимпульсный модулятор работает следущим образом,В исходном состоянии счетчик 3,триггер 12 и реверсивный .счетчик 15установлены в О, реверсивный счетчик 14 установлен в состоянией= М/2где М = 2 . При этомН = ГС = 1, так что выходы блоков1 и 2 синхронизации подключеньг черезкоммутаторы 16 и 17 к суммирующему ивычитающему входам реверсивного счетчика 14,Пусть сначала импульсы на.входахА и Б устройства отсутствуют, т,е.отсутствуют и импульсы на входахреверсивного счетчика 14. Импульсыс выхода Е генератора 7 заполняютсчетчик 3Первый из них проходитчерез элемент 9, поскольку на другихего входах "1", и устанавливает триггер 2 в "1". Когда после М/2 импульсов будет достигнуто выполнениеравенства (1),появится еДиничныйсигнал на выходе цифрового компаратора 13, благодаря чему (с учетом того, что С = 1) очередной импульс с выхода Е генератора 7 пройдет через элемент 8 и возвратит триггер 12 в110 . После еще М / 2 вх одных импульсов счетчик 3 возвратится в " 0" , и описанный процесс будет периодически повторяться . Результатом работы ус тройс тва будет при этом периодический сигнал прямоугольной фо рмы ( н а выход е триггера 1 2 ) с пе риодом Т= М Г и длительностью импульса Т, = Т О / 2 , т, е . со с к в ажно с тью о, = 0 , 5 .Пусть теперь поступает импульс н а вход А . Он прибавляется к содержимому счетчика 1 4 импульсом с выхода С генератора 7 . Если э то произошло до достижения равенства ( 1 ) , то указан- но е равенство будет достигнуто на времяпозже , ч ем в предыдущем случ а е , т . е , длительность импульса на выходе триггера 1 2 увеличивается на э то же время , скв ажно ст ь соот в е т ств е нно уменьшается . Если импульс поступает на вход А после достижения равенства ( 1 ) , соответствующее ув елич ение длительности выходного импульса устройства происходит в следующем периоде выходного сигнала,Если импульс поступает не на вход А , а на вход Б устройства , то синхро нно с импульсом выхода 0 генератора 7лон вычитается из содержимого счетчика 14, т.е. равенство (1) достигается на время о, раньше, чем в случае отсутствия указанного импульса и, следовательно, длительность выходного импульса устройства уменьшается на это же время, а скважность соответственно возрастает.Аналогичноработает устройство при поступлении импульсов как на вход А, так и на вход Б (обозначим число этих импульсов через Ми М в а их разность (рассогласование) через Ь =МдМ ). Тогда установка триггера 2 в "0 осуществляется либо на время ( д позже, чем при отсутствии входных импульсов, если Ьо, либо на это же время раньше, если с о , а установка триггера 12 в "1" по-прежнему производится в те же моменты очередным тактовьач импульсом с выхода Е генератора 7 после возвращения счетчика3 в 0 , Длительность выходных импульсов устройства всегда равна Т и =,Описанным образом устройство работает при д,сМ/2, Пусть Ьо. При5 14 достижении равенства ь = М/2 получаем В, = М, т,е. Г = 1, С = О, Н = 1, При этом элемент 8 закрыт по второму входу, так что триггер 12 в "О" це сбрасываешься, что соответствует случаю Т, = МС, т,е, м, = О, устройство оказывается в режиме положительного насыщения Если теперь приходит импульс на вход Б, то он ныводит устройство из этого режима, уменьшая В на единицу и обеспечивая тем самым Ы,= 2 . Если же приходят импуль-ссы на вход А, они поступают н "накопитель" - на суммирующий вход реверсивного счетчика 15. Если при Н = О, Г = 1, С = О (режим положительного насьпцения, причем КО) приходят импульсы на вход Б, они вычитаются из содержимого счетчика 15, компенсируя не отработанные импульсы, поступившие на вход А.Если достигается равенство 6 =-М/2 (режим отрицательного насьпцения, при этом В 1 = 0), исчезает единичный сигнал на выходе элемента ИЛИ 4 и триггер 12 не будет установлен в "1", элемент 9 закрыт по первому входу, что соответствует скнажности Ы,=1 (Т= ). При этом Н1, Г = О, С = 1, Импульс, поступающий на вход А, выводитустройство иэ режима отрицательногонасыщения, обеспечивая ос = 1 - 2(Тк =), а импульсы, поступающие навход Б, попадают н "накопитель" (цасуммирующий вход реверсивного счетчика 5). В этом случае получаем Н=О,Г0, С = 1, так что импульсы с входа А поступают ча вычитающий входреверсивного счетчика 15, емкость которого должна быть достаточной длянакопления всех импульсов рассогласования до их отработки, компенсацииимпульсами, поступающими на вход Ав случае отрицательного, и на входБ - в случае положительного насьпцения,Таким образом, благодаря введенным блокам и функциональным связямрасширяются пределы регулировки скважности выходного сигнала устройства(используются предельные значенияос = О и Ы.= 1), устраняется потерявходных импульсов, а формированиедискретных значений скважности выполняется более точно, так как ньгходнойтриггер 12 всегда опрокидывается пе 06759 6редцим фронтом тактового импульса, проходящего через один из идентичных элементов совпадений с одного и того 5же выхода генератора тактоных импульсов. Фо рмула 10 45 50 55 15 20 25 30 35 40 изобретения Цифровой дифференциальный широтно-импульсный модулятор, содержащий первый и второй блоки синхронизации, первые входы которых соединены с входными шинами устройства, а вторые и третьи входы - соответственно с первым и нторым выходами генератора тактовых импульсов, третий выход которого соединен с входом счетчика импульсов выходы которого соединены с первыми входами цифрового компаратора, вторые входы которого соединены с выходами первого реверсивного счетчика импульсов, а выход - с первым входом первого элемента совпадений, выход которого соединен с первым входом триггера, выходы которого соединены с выходными шинами устройства, второй и третий элементы совпадеций и цервьпп элемент ИЛИ, о т л ич а ю г и й с я тем, что, с цельюповышения точности и расширения диапазона регулирования скважности выходного сигнала, в него дополнительно введены второй и третий элементыИЛИ, четвертый элемент совпадений,второй ренерсивный счетчик импульсов,первый и второй коммутаторы, рабочиевходы которых соединены соответственно с выходами первого и второго блоков синхронизации, а первые выходы -с суммирующим и вычитающим входамипервого реверсивного счетчика импульсон, прямые выходы которого соединены с входами первого элемента ИЛИ,выход которого соединен с первым входом второго элемента совпадений ипервьгпи упранляющими входами обоихкоммутаторов, вторые управляющие входы которых соединены с вторым входомпервого элемента совпадений и инверсным выходом старшего разряда перного ренергинцо: о счетчика импульсов, вторые выходы - с входами второго элемента ИЛИ, а третьи выходы -с входами третьего элемента ИЛИ, выходы которых соединены соответственнос суммирующим и нычитающим входамивторого реверсивного счетчика импульсон, инверсные выходы которогосоединены с входами третьего элеменСоставитель Е.БорзовТехред М.Ходанич Корректор М.Максимишинец Редактор Е. Копча Заказ 3206/53 Тирам 928 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Укгород, ул. Проектная, 4 714067 та оовпадений, выход которого соединен с третьими управляющими входами обоих коммутаторов, при этом инверсные выходы счетчика импульсов соедине 5 ны с входами четвертого элемента сов- . падений,. выход которого соединен с 598вторым входом второго элемента совпадений, выход которого соединен с вторым входом триггера, а третий вход - с третьим входом первого эле" мента совпадений и входом счетчика импульсов.