CS215729B1

CS215729B1 - Linear Pulse Width Modulator

Info

Publication number: CS215729B1
Application number: CS582480A
Authority: CS
Inventors: Jiri Kunovsky; Miroslav Rozehnal; Ales Grmela
Original assignee: Jiri Kunovsky; Miroslav Rozehnal; Ales Grmela
Priority date: 1980-08-26
Filing date: 1980-08-26
Publication date: 1982-09-15

Abstract

Účelem vynálezu je linearizování šířky výstupního impulzu na vstupním napětí u pulsně šířkového modulátoru a zlepšení činnosti lineárního pulsně šířkového modulátoru při zpracování obou polarit vstupního napětí. Uvedeného účelu se dosáhne úpravůu stávajícího zapojení pulsně šířkového modelétdru, přičemž základem úpravy je nahrazení nabíjecího odporu zdrojem konstantního proudu a připojením součtového odporu.k řídicí vstupní svorce. Nahrazením nabíjecího odporu zdrojem konstantního proudu se zajistí, že při nabíjení kondenzátoru narůstá napětí na nabíjeném kondenzátoru lineárně a časem. Tím se dosáhne lineární závislost šířky výstupního impulzu na vstupním napětí. Připojením součtového odporu k řídicí vstupní svorce se zajistí, že obvod zpracovává obě polarity vstupního napětí. Lineární pulsně šířkový modelátor lze využít při záznamu analogových signálů na magnetofon, při převádění napětí na časový interval (číslisově analogový převodník), při přímoukazujícím měření kondenzátorů.The purpose of the invention is to linearize the output pulse width at the input voltage of a pulse-width modulator and to improve the operation of a linear pulse-width modulator when processing both polarities of the input voltage. The stated purpose is achieved by modifying the existing connection of the pulse-width modulator, the basis of which is the replacement of the charging resistor with a constant current source and the connection of a summing resistor to the control input terminal. Replacing the charging resistor with a constant current source ensures that when charging the capacitor, the voltage on the charged capacitor increases linearly and with time. This achieves a linear dependence of the output pulse width on the input voltage. Connecting the summing resistor to the control input terminal ensures that the circuit processes both polarities of the input voltage. The linear pulse-width modulator can be used when recording analog signals on a tape recorder, when converting voltage to a time interval (digital-to-analog converter), and when directly measuring capacitors.

Description

Vynález se týká pulsně šířkového modulátoru, u kterého se řeší lineární závislost šířky výstupního impulzu na vstupním napětí.The present invention relates to a pulse width modulator in which the linear dependence of the output pulse width on the input voltage is solved.

Dosud známé pulsně šířkové modulátory, realizované nejmodernější obvodovou i konstrukční technologií, využívají koncepci řízeného monostabilního multivibrátoru, Řízený monostabilní multivibrátor se chová jako pulsně šířkový modelátor, je-li spuštěn hodinovými impuley a má-li připojeno vstupní napětí na řídicí vstupní svorku. Šířka výstupního impulzu se mění se změnou vstupního napětí.The previously known pulse-width modulators, implemented by state-of-the-art circuit and construction technology, use the concept of a controlled monostable multivibrator. The output pulse width varies as input voltage changes.

Z analýzy zapojení stávajícího pulsně šířkového modulátoru vyplývá, že závislost šířky výstupního impulzu na vstupním napětí je značně nelineární. Nellnearita je způsobena exponenciálním průběhem napětí při nabíjení kondenzátoru přes odpor. Z analýzy dále vyplývá, že stávající pulsně šířkový modulátor nemůže přímo zpracovávat obě polarity vstupního napětí.The analysis of the wiring of the existing pulse width modulator shows that the dependence of the output pulse width on the input voltage is considerably non-linear. The non-linearity is caused by the exponential voltage waveform when the capacitor is charged through the resistor. The analysis also shows that the current pulse width modulator cannot directly process both input voltage polarities.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny obvodem podle vynálezu, jehož podstatou je nahrazení nabíjecího odporu zdrojem konstantního proudu a připojení součtového odporu k řídicí vstupní svorce. Podstatou lineárního pulsně šířkového modulátoru podle vynálezu je dále, že svorka pro připojení spouštěcích hodinových Impulzů je spojena se spodním vstupem spouštěcího komparátoru, jehož výstup je spojen se s-odním vstupem klconého obvodu, zatímco horní vstup spouštěcího komparátoru je spojen s horním vývodem dolního odporu a se spodním vývodem středního odporu, přJčemž horní vývod středního odporu je spojen s řídicí vstupní svorkou, spodním vývodem horního odporu a spodním vstupem řídicího komparátoru, jehož výstup je spojen s horním vstupem klopného obvodu, přičemž výstup klopného obvodu je spojen s bází tranzistoru a se vstupem zesilovače, který má vyvedenu svou výstupní svorku, zatímco kolektor tranzistoru je spojen s berním vývodem nabíjeného kondenzátoru, se spodním vývodem zdroje konstantního proudu a s horním vstupem řídicího komparátoru, přičemž napájecí svorka je spojena s horním vývodem zdroje konstantního proudu a s horním vývodem horního odporu, zsl lineo zemnicí svorka je spojena s dolním vývodem nabíjeného kondenzátoru, s emitorem tranzistoru a se spodním vývodem dolního odporu.The above drawbacks are overcome by the circuit according to the invention, which is based on the replacement of the charging resistor by a constant current source and the connection of the sum resistor to the control input terminal. The essence of the linear pulse-width modulator according to the invention is further that the terminal for connecting the clock trigger pulses is connected to the lower input of the start comparator, the output of which is connected to the downstream input of the clone circuit. with a lower intermediate resistance terminal, the upper intermediate resistance terminal being connected to the control input terminal, the lower upper resistance terminal and the lower comparator input, the output of which is connected to the upper flip-flop input, the flip-flop output is connected to the transistor base and input the amplifier having its output terminal, while the transistor collector is connected to the ripple of the charged capacitor, the lower terminal of the constant current source, and the upper input of the control comparator, the power terminal being connected to the upper a constant current source terminal and an upper high resistance terminal, a zsl line ground terminal is coupled to the lower terminal of the charged capacitor, the transistor emitter, and the lower terminal of the lower resistance.

Nahrazením nabíjecího odporu zdrojem konstantního proudu se zajistí, že při nabíjení kondenzátoru narůstá napětí na nabíjeném kondenzátoru lineárně s časem. Tím se dosáhne lineární závislost Šířky výstupního impulzu na vstupním napětí.By replacing the charging resistor with a constant current source, it is ensured that when the capacitor is charged, the voltage on the capacitor being charged increases linearly with time. This results in a linear dependence of the output pulse width on the input voltage.

Připojením součtového odporu k řídicí vstupní svorce, se zajistí, že obvod zpracovává obě polarity vstupního napětí.By connecting a summation resistor to the control input terminal, it is ensured that the circuit handles both polarities of the input voltage.

Na obr. 1 je znázorněno blokové schéma stávajícího pulsně šířkového modulát.oru, kde 1. je řídicí komparétor, 2 je spouštěcí komparátor, 3 je klopný obvod, 4 je horní odpor, 5 je střední odpor, 6 je dolní odpor, 7 je zesilovač, 8 je spínací tranzistor, 2 ď^e nabíjený kondenzátor, IQ je nabíjecí odpor, 11 je zemnicí svorka, 12 je napájecí svorka, 13 je řídicí vstupní svorka, 14 je svorka pro připojení spouštěcích hodinových impulzů a 15 je výstupní svorka.Fig. 1 shows a block diagram of an existing pulse width modulator, where 1. is a control comparator, 2 is a start comparator, 3 is a flip-flop, 4 is a high resistance, 5 is a medium resistance, 6 is a low resistance, 7 is an amplifier 8 is a switching transistor, 2d is ^a charged capacitor, IQ is a charging resistor, 11 is a ground terminal, 12 is a power terminal, 13 is a control input terminal, 14 is a terminal for triggering clock pulses, and 15 is an output terminal.

Na obr. 2 je znázorněno blokové schéma lineárního pulsně šířkového modulátoru podle vynálezu, kde svorka pro připojení spouštěcích hodinových impulzů 14 je spojena se spodním vstupem spouštěcího komparátoru 2, jehož výstup je spojen se spodním vstupem klopného obvodu 3, zatímco horní vstup spouštěcího komparátoru 2 je spojen s horním vývodem dolního odporu 6 a se spodním vývodem středního odporu přičemž horní vývod středního odporu 2 2® spojenFig. 2 shows a block diagram of a linear pulse width modulator according to the invention, wherein the terminal for connecting the trigger clocks 14 is connected to the lower input of the comparator 2, the output of which is connected to the lower input of the flip-flop 3; connected to the upper terminal of the lower resistor 6 and the lower terminal of the middle resistor, the upper terminal of the middle resistor 2 2® connected

215 729 s řídicí vstupní svorkou 13, spodním vývodem horního odporu 4 a spodním vstupem řídicího komparátoru 1, jehož výstup je spojen s horním vstupem klopného obvodu 2» přičemž výstup klopného obvodu 2 je spojen s bází tranzistoru 8 a se vstupem zesilovače 2» který má vyvedenu svou výstupní svorku 15. zatímco kolektor tranzistoru 8 je spojen s horním vývodem nabíjeného kondenzátoru 2» ^βθ spodním vývodem zdroje konstantního proudu 16 a s horním vstupem řídicího komparátoru 1, přičemž napájecí svorka 12 je spojena s horním vývodem zdroje konstantního proudu 16 a s horním vývodem horního odporu 4, zatímco zemnicí svorka 11 je spojena s dolním vývodem nabíjeného kondenzátoru 2» ⁸ emitorem tranzistoru 8 a se spodním vývodem dolního odporu 6.215 729 with control input terminal 13, lower output of upper resistor 4, and lower input of control comparator 1, the output of which is connected to the upper input of flip-flop 2 », the output of flip-flop 2 is connected to transistor base 8 and amplifier 2» its output terminal 15 is connected while the collector of transistor 8 is connected to the upper terminal of the charged capacitor 2 ^{βθ by the} lower terminal of the constant current source 16 and to the upper terminal of the comparator 1, the power terminal 12 is connected to the upper terminal of the constant current source 16 the resistance terminal 4, while the ground terminal 11 is connected to the lower terminal of the charged capacitor ^{2-8 by the} emitter of the transistor 8 and to the lower terminal of the lower resistor 6.

Příklad konkrétního zapojení lineárního pulsně šířkového modulátoru podle vynálezu je uveden na obr. 3, kde 1 je řídicí komparátor, 2 je spouštěcí komparátor, 3 je klopný obvod, je horní odpor, £ je střední odpor, 6 je dolní odpor, 7 je zesilovač, 8 je tranzistor, je nabíjený kondenzátor, 11 je zemnicí svorka, 12 je napájecí svorka, 13 je řídicí vstupní svorka, 14 je svorka pro připojení spouštěcích hodinových impulzů, 15 je výstupní svorka, 17 je vstupní svorka, 18 je součtový odpor, 19 je emitorový odpor, 20 je komplementární tranzistor, 21 je napájecí odpor báze, 22 je dioda.An example of a particular embodiment of a linear pulse width modulator according to the invention is shown in Fig. 3, where 1 is a control comparator, 2 is a start comparator, 3 is a flip-flop, is a high resistance, 8 is a transistor, a capacitor is charged, 11 is a ground terminal, 12 is a power terminal, 13 is a control input terminal, 14 is a clock trigger terminal, 15 is an output terminal, 17 is an input terminal, 18 is a total resistance, 19 is emitter resistor, 20 is a complementary transistor, 21 is a base resistor, 22 is a diode.

Lineární pulsně šířkový modulátor lze využít ve věéch aplikacích, kdy se vyžaduje lineární závislost šířky výstupního impulzu na vstupním napětí - především při záznamu analogových signálů na magnetofon a dále při realizaci převodu napětí U na časový interval T (tzv. převodník U/T). Lineární pulsně šířkový modulátor ve funkci převodníku U/T může být po doplnění čítačem a generátorem přesných hodinových impulzů využit jako jednoduchý a účelný číslicový voltmetr. Obvod lineárního pulsně šířkového modulátoru může být realizován jako samostatný integrovaný obvod (mimo nabíjený kondenzátor 9).Linear pulse width modulator can be used in all applications where linear dependence of output pulse width on input voltage is required - especially when recording analog signals to a tape recorder and also when converting voltage U to time interval T (so-called U / T converter). The linear pulse width modulator in the function of the U / T converter can be used as a simple and effective digital voltmeter after completion of the counter and the generator of accurate clock pulses. The linear pulse width modulator circuit may be implemented as a separate integrated circuit (except the capacitor 9 being charged).

Claims

1. Linear pulse-width modulator connected as a controlled monostable multivibrator consisting of a control emulator, triggered comparator, flip-flop, top resistor, medium resistor, low resistor, amplifier, switching transistor, charged capacitor, constant current source, ground terminal, input terminal, a starting clock pulse terminal and an output terminal, characterized in that the starting clock pulse terminal (14) is connected to the lower input of the start comparator (2), the output of which is connected to the lower input of the flip-flop (3), the lower comparator terminal (6) and the lower intermediate resistor terminal (5), the upper intermediate resistor terminal (5) being connected to the control input terminal (13), the lower upper resistor terminal (4) and the lower input of the control The output of the flip-flop (3) is connected to the base of the transistor (8) and to the input of the amplifier (7) having its output terminal (15). ), while the transistor collector (8) is connected to the upper terminal of the charged capacitor (9), the lower terminal of the constant current source (16) and the upper input of the control comparator (1), the power terminal (12) being connected to the upper terminal of the constant source. current (16) and with the upper outlet of the upper resistor - (4), the ground terminal (11) is connected

215 729 with the lower terminal of the charged capacitor (9), the transistor emitter (8) and the lower terminal of the lower resistor (6).

Linear pulse-width modulator according to claim 1, characterized in that it is supplemented by a resistor (18) which is connected via a lower terminal to a control input terminal (13) and connected via an upper terminal to an input terminal (17).