Цифровой широтно-импульсный модулятор

(19) 3 К 7/О 51) ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ ССР1109 Я сОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Самарский политехнический институт им. В,В.Куйбышева(56) Авторское свидетельство СССР М 1352636, кл, Н 03 К 7/08, 1985.,Авторское свидетельство СССР Ит 1478316, кл. Н 03 К 7/08, 1987.(57) Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных и преобразовательных системах связи и управления, Цель изобретения - по 41 вышение помехозащищенности, Цифровой широтно-импульсный модулятор содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, счетчики 2, 3 импульсов, триггер 4 знака, счетный триггер 5, триггеры 6, 7, элементы ИЛИ 10, 11, 12, инвертор 16, элементы 17, 18, 19, 20 совпадений, формирователи 23, 24 импульсов, блок 31 ограничения, блок 32 сброса, коммутаторы 33, 34, выходные шины 37, 38, шины 41 входного сигнала. Введение, в модулятор триггеров 8, 9, элементов ИЛИ 13, 14, 15, элементов 21, 22 совпадений, формирователей 25, 26, 27; 28, 29, 30 импульсов, коммутаторов 35, 36 и выходных .шин 39, 40, позволило повысить помехозащищенность устройства за счет вьсстанов- Я ления правильной работы модулятора при сбоях от помех в следующем тактовом интервале. 3 ил.5 10 15 20 2 Г 30 50 Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в измерительных и преобразовательных системах связи и управления,Цель изобретения - повышение помехозащищен ности,На фиг. 1 представлена функциональная схема широтно-импульсного модулятора; на фиг. 2 - функциональная схема схемы ограничения; на фиг. 3 - временные диаграммы работы устройства,Широтно-импульсный модулятор содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, счетчики 2 и 3, триггер 4 знака, счетный триггер 5, триггеры 6-9, элементы ИЛИ 10-15, инвертор 16, элементы 17-22 совпадения,формирователи 23-30 импульсоа, блок 31 ограничения, блок 32 сброса, коммутаторы 33-36, выходные шины 37-40, шины 41 входного сигнала и шину 42 знака,Выход генератора 1 прямоугольных импульсов соединен со счетным входом счетчика 3 и первыми входами элементов ИЛИ 10 и 11, вторые входы которых соединены соответственнО с прямь 1 м и инверсным выходами триггера 4 знака, первый вход которого соединен с шиной 42 знака, а второй вход - С выходом инвертора 16, Выходы элементов 10 и 11 или соединены соответственно с входами обратного и прямого счета счетчика 2, выходы переноса которого соединены с входами элемента 17 совпадения. Разряднйе входы счетчика 2 соединены"с выходами блока 31 ограничения, разрядные входы которого соединены с шиной 41 входного сигнала, а знаковый вход сшиной 42 знака. Разрядные входы счетчика 3 соединены с общей шиной, а выход переноса - с входом счетного триггера 5 и с первыми входами элементов 13 и 14 ИЛИ, элемента 18. Выход блока 32 соединен с входом сброса триггера 5, вторым входом элемента 18 и первыми входами элементов 19-22, Выход элемента 18 соединен свходами записи информации счетчиков 1 и 2 и входом инвертора 16, Выход элемента 17 соединен с первыми входами элементов ИЛИ 12 и 15, Прямой выход счетного триггера 5 соединен со вторыми входами элементов ИЛИ 12 и 13, а инверсный выход - с вторыми входами элементов ИЛИ 14 и 15,Выход элемента ИЛИ 12 соединен с входом установки триггера 6 и входом формирователя 23 импульсов, выход которого соединен с входом формирователя 24 импульсов, выход которого соединен с входом установки триггера 7. Выход элемента ИЛИ 13 соединен с вторым входом элемента 20 и входом формирователя 25 импульсов, выход которого соединен с входом формирователя 26 импульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента 19 совпадения, Выход элемента ИЛИ 15 соединен с входом установки триггера 8 и входом формирователя 27 импульсов, выход которого соединен с входом формирователя 28 импульсов, выход которого соединен с входом установки триггера 9, Выход элемента ИЛИ 14 соединен с вторым входом элемента 22 и входом формирователя 29 импульсов, выход которого соединен с входом формирователя 30 импульсов, выход которого соединен с вторым входом элемента 21. Выходы элементов 19-22 совпадения соединены соответственно с входами сброса триггеров 6-9. Инверсный выход триггера 6 соединен с первым входом коммутатора 33 и вторым входом коммутатора 35, Прямой выход триггера 7 соединен с первым входом коммутатора 34 и вторым входом коммутатора 36. Инверсный выход триггера 8 соединен с первым входом коммутатора 35 и вторым входом коммутатора 33. Прямой выход триггера 9 соединен с первым входом коммутатора 36 и вторым входом коммутатора 34. Прямой выход триггера знака соединен с входами управления коммутаторов 33-36, Выходы коммутаторов 33-36 являются соответственно выходными шинами 37-40 широтно-импульсного модулятора.Генератор 1 прямоугольных импульсов может быть выполнен, например, на микросхеме К 155 ЛАЗ с кварцевой стабилизацией. или с времязадающим конденсатором, счетчики 2 и 3 - на микросхемах 155 ИЕ 7, триггер 4 знака, счетный триггер 5, триггеры 6-9 - на микросхемах К 155 ТМ 2, элементы ИЛИ 10-15 - на микросхемах К 155 ЛЛ 1, инвертор 16 - на микросхеме К 155 Л Н 1, элементы 17-22 - на микросхемах К 155 ЛИ 1, формирователи 23-30 импульсов- на микросхемах К 155 АГЗ, коммутаторы ЗЗ"36 - на микросхемах К 155 КП 2,Блок 31 ограничения содержит, например, группу 43 элементов ИЛИ, группу 44 элементов И, элемент И-НЕ 45, элементы ИЛИ 46 и 47, элемент ИЛИ-НЕ 48 и инвертор 49.В зависимости от величины, на которой догкен быть ограничен входной сигнал и- разрядные входы шины 41 разбиваются на две группы: с 1 до (и-гл) и с (и-в+1) дс и, причем гп с и. Первая группа разрядов - с 1 дО (Й-гп), сОединена с первыми входами группы 43 элементов ИЛИ, выходы которых соединены с первыми входами гр, ппы 44 элементов И, выходы которых явлкотся (игл) младшими разрядами выхода блока 31 ограничения Вторая группа разрядных вхоДОв Яичы 41 - с ф-П 3+1) по и - являютсясоответствующими разрядами выхода блока 31 ограничения, Они соединены с т входами элемента И-НЕ 45 и элемента ИЛИ 46. Выход элемента И-НЕ 45 соединен с первым входом элемента ИЛИ 47, выход которого соединен с вторыми входами группы 44 элементов И, Выход элемента ИЛИ 46 соединен с первым входом элемента ИЛИ-НЕ 48, второй вход которого соединен с выходом инвертора 49, а выход - с вторыми входами группы 43 элементов ИЛИ. Второй вход элемента ИЛИ 47 и вход инвертора 49 соединены с шиной 42 знака.Блок 32 сброса, например, может быть выполнен в виде последовательно соединенных резистора и конденсатора, причем второй вывод резистора присоединяется к шине питания, а второй вывод конденсатора - к общей шине, Вывод сопротивления, соединенный с конденсатором, является выходом блока 32 сброса,. Цифровой широтно-импульсный модулятор работает следующим образом,После включения напряжения питания блок 32 сброса формирует сигнал, который устанавливает в исходное состояние счетный триггер 5, триггеры 6-9, стробирует че- рез элемент 18 счетчики 2 и 3 и далее через инвертор 16 стробирует триггер 4 знака, При этом входной сигнал, пройдя через блок 31 ограничения, записывается в прямом(при положительном знаке сигнала) или в обратном (при отрицательном знаке сигнала), коде в счетчик 2, а код знака этого сигнала записывается в триггер 4 знака.В зависимости от знака входного сигнала импульсы генератора 1 с частотой б проходят либо через элемент ИЛИ 10 (знак положительный), либо через элемент ИЛИ 11 (знак отрицательный) и поступают соответственно либо на вход обратного счета, либо на вход прямого счета счетчика 2. В зависимости от величины й мантиссы входного сигнала на выходах переноса (либо на обратном либо на прямом) счетчика 2 через промежуток времениМ0= -после стробирования появится отрицательный импульс (фиг, За).Этот отрицательный импульс с выхода счетчика 2, пройдя через элементы 17 и 12 ИЛИ (так как на прямом выходе счетного триггера 5 присутствует сигнал низкого уровня), поступает на вход установки трйггера 6, на инверсном выходе которого появляется сигнал низкого уровня (фиг, Зб), Через интервал времени, определяемый длиной импульса формирователя 23, на выходе формирователя 24 появляется отрицательный импульс (фиг, Зв), по приходу которого на выходе триггера 7 устанавливается сигнал высокого уровня (фиг. Зг). Через интервал времени5 2"т 2= - ,бгде и - количество разрядов двоичного счетчика, после стробирования на выходе счетчика 3 появится отрицательный импульс(фиг. Зд), который, пройдя через элементы13 и 20, устанавливает выход триггера 7 внулевое состояние. По заднему фронту отрицательного импульса счетчика 3 счетныйтриггер 5 меняет свой сигнал на противопо 15 ложный (фиг, Зе), Через интервал времени,определяемый длиной импульса формирователя 25, на выходе формирователя 26 появится отрицательный импульс (фиг. Зж),который, пройдя через элемент 19, устанав 20 ливает на инверсном выходе триггер 6 сигнал высокого уровня.Отрицательный импульс с выхода переноса счетчика 3 через элемент 18 стробирует счетчики 2 и 3 и далее через инвертор 16- триггер 4 знака, Допустим, что при этомвеличина и знак входного сигнала не изменились. Процесс формирования выходныхсигналов счетчиков 2 и 3 повторяется. Черезинтервал времени т 1 после стробирования30 на выходе счетчика 2 появится отрицательный импульс, который через элементы 17 и15 (на инверсном выходе счетного тригера5 присутствует сигнал низкого уровня) поступает на вход установки триггера 8. При35 этом на инверсном выходе последнего появится сигнал низкого уровня (фиг, Зз). Черезинтервал времени, определяемый длительностью импульса формирователя 27, на выходе формирователя 28появится40 отрицательный импульс (фиг. Зи), которыйпоступает на вход установки триггера 9, Приэтом на выходе последнего устанавливаетсясигнал высокого уровня (фиг. Зк). Очереднойимпульс с выхода счетчика 3, пройдя через45 элемент ИЛИ 14 и элемент 22 совпаденияустанавливает триггер 9 в нулевое состояние. Через интервал времени, определяемый длительностью импульсаформирователя 29, на выходе формировате 50 ля 30 появится отрицательный импульс(фиг.Зл), который через элемент 21 совпаденияпоступает на вход сброса триггера 8, наинверсном выходе которого появится сигнал высокого уровня. По приходу второгоимпульса с выхода счетчика 3 счетный триггер 5 меняет свой выходной сигнал на противоположный (приходит в исходноесостояние), счетчики 2 и 3 и триггер 4 знакастробируются, и описанный выше процесс работы устройства повторяется.Выходные сигналы триггеров 6-9 при положительном знаке входного сигнал пройдут через коммутаторы 33-36 иа соответствующие выходные шины 37-40, При отрицательном знаке входного сигнала выходные сигналы триггеров 6-9 пройдут соответственно на выходные шины 39, 40, 37 и 38.В результате на выходе цифрового широтно-импульсного модулятора получены четыре попарно противоположные последовательности импульсов с раздвижкой фронтов, сдвинутых попарно на 180 эл. град. и имеющих скважиость (без учета раздвижки)01+122 с 2Подставляя сюда выражения для О и т 2, получают1+ -НТаким образом, дополнительное введение в цифровой широтно-импульсный модулятор триггеров, элементов совпадения, элементов ИЛИ, коммутаторов и формирователей импульсов позволяет обеспечить в ием способность управления силовым транзисторным мостом в несимметричном режиме, что существенно повышает помехозащищенность.Формула изобретения Цифровой широтно-импульсный модулятор, содержащий первый и второй счетчики импульсов, триггер знака, счетный триггер, четыре элемента совпадений, два триггера, иивертор, три элемента ИЛИ, два коммутатора, два формирователя импульсов, блок ограничения, блок сброса и генератор прямоугольных импульсов, выход которого соединен с первыми входами первого и второго элементов ИЛИ, вторые входы которых соединены соответственно с прямым и инверсным выходами триггера знака, прямой выход которого соединен с входами управления первого и второго коммутаторов, первый вход - с шиной знака и знаковым входом блока ограничения, а второй вход - с выходом инвертора, вход которого соединен с входами записи информации первого и второго счетчиков импульсов, разрядные входы которых соединены соответственно с выходами блока ограничения и общей шиной, выходы переноса первого счетчика импульсов соединены с входами первого элемента совпадений выход которого соединен с первым входом третьего элемента ИЛИ. выход которого со 8едииен с входом первого формирователя импульсов, а второй вход с прямым выходом счетного триггера, вход сброса которого соединен с выходом блока сброса и первым 5 входом второго; третьего и четвертого элементов совйадений, второй вход второго из которых соединен с выходом переноса второго счетчика импульсов, а выход - с входом инвертора, при этом разрядные входы бло ка ограничения соединены с шинами входного сигнала, первые входы первого и второго коммутатора соединены соответственно с инверсным и прямым выходами первого и второго триггеров, а выходы первого 15 и второго коммутаторов с первой и второйвыходными шинами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения помехозащищенности, в иего дополнительно введены третий и четвертый триггеры, пятый и шес- .20 той элементы совпадений, четвертый, пятыйи шестой элементы ИЛИ, третий, четвертый, пятый, шестой, седьмой и восьмой формирователи импульсов, третий и четвертый коммутаторы, выходы которых соединены с 25 третьей и четвертой выходными шинами,входы управления -с прямым выходом триггера знака, первый вход третьего коммутатора - с первым входом первого коммутатора, второй вход третьего комму татора - с вторым входом первого коммутатора и инверсными входом третьего триггера, первый вход четвертого коммутатора - с вторым входом второго коммутатора и прямым выходом четвертого триггера, 35 а второй вход четвертого коммутатора - спервым входом второго коммутатора, входы сброса первого, второго, третьего и четвертого триггеров соединены соответственно с выходами третьего, четвертого, пятого и ше стого элементов совпадений, первые входыкоторых соединены с выходом блока сброса, вторые входы третьего и пятого элементов совпадений - соответственно с выходами четвертого и восьмого формиро вателей импульсов, а вторые входы четвертого и шестого элементов совпадений - соответственно с выходами четвертого и шестого элементов ИЛИ, первые входы которых соединены с выходом переполнения 50 второго счетчика импульсов и счетным входом счетного триггера, а вторые входы - соответственно с прямым и инверсным выходами счетного триггера, инверсный выход которого соединен с первым входом пятогс.элемента ИЛИ, второй вход которого соединен с выходом первого элемента совпадений, при этом выход первогб и второго элементов ИЛИ соединен соответственно с входами обратного и прямого счета первогосчетчика импульсов, выход генератора прямоугольных импульсов соединен со счетным входом второго счетчика импульсов, выход третьего элемента ИЛИ соединен с установочным входом триггера и через соединенные последовательно первый и второй формирователи импульсов с установочным входом второго триггера, выход четвертого элемента ИЛИ соединен через третий формирователь импульсов с входом четвертого формирователя импульсов, выход пятого элемента ИЛИ соединен с установочным входом третьего триггера и через соединенные последовательно пятый 5 и шестой формирователи импульсов с установочным входом четвертого триггера, а выход шестого элемента ИЛИ соединен через седьмой формирователь импульсов с входом восьмого формирователя импульсов.101748241Составитель Е.Борзов едактор ЛЛчолинская Техред М.Моргентал Корректор А.Осауленко аказ 2510 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5