DE1437784B1 - Impulsbreitenmodulator - Google Patents
ImpulsbreitenmodulatorInfo
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
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Description
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Die Erfindung betrifft einen Impulsbreiten- Verwendung solcher Frequenzen eine Erwärmung
modulator zur Übertragung von in analogen Steuer- der Motoranker auf Grund von Eisenverlusten.
Signalen enthaltenen Informationen, der eine Quelle Andererseits erlaubt das ternäre System, oder das
des analogen Steuersignals und eine auf das Steuer- System mit den drei Zuständen, die Verwendung von
signal ansprechende Vorrichtung aufweist und eine 5 Lasten mit sehr niedriger Induktivität, da die Null-Vielzahl
erster Impulse liefert sowie eine Vorrich- Signalströme unabhängig von der Frequenz niedrig
tung enthält, die ein der Amplitude des Steuersignals sind. Deshalb kann die Frequenz herabgesetzt werproportionales
Ausgangssignal liefert. den, und die Eisenverluste werden dadurch unbedeu-Aus den französischen Patentschriften 1135 436, tender, so daß eine hohe Impulsfrequenz für das
950 994 und 930 696 sowie aus der deutschen Aus- io mechanische Pendeln des zugeordneten Servosystems
legeschrift 1190 032 und dem Aufsatz in der Zeit- verwendet werden kann.
schrift »Electronics« vom Oktober 1963 ist die Ver- Die übliche Ternärimpulsbreitenmodulation wird
wendung dreieckiger Wellenformen bei der Impuls- im allgemeinen dadurch erzeugt, daß man ein Ab-
breitenmodulation bekannt. Dort ist allerdings nicht weichungs- oder Steuersignal einer dreieckigen WeI-
von Impulsen die Rede, die in zwei getrennten Ka- 15 lenform überlagert. Wenn dementsprechend der
nälen erzeugt und voneinander abgezogen werden, Impulsbreitenmodulator transistorisiert ist, dann ist
um einen verwertbaren Ausgang zu gewinnen. sein Ausgangssignal unsymmetrischen Vorspannun-
In der französischen Patentschrift 959 007 ist ein gen und unsymmetrischen Spannungen in dem
Impulsbreitenmodulator zur Übertragung von in Diodenkreis von Basis und Emitter der Transistoren
Steuersignalen enthaltenen Informationen bekannt, 20 unterworfen.
bei welchem auch im Ruhezustand ein Impulssignal Probleme der unsymmetrischen Vorspannung und
vorhanden sein muß und bei dem die Änderung des der Basis-Emitter-Diode entstehen z. B. in dem Fall,
Steuersignals lediglich dazu dient, die Breite der Im- wo Transistoren zur Pegelermittlung von Eingangspulse
zu modulieren. Signalen verwendet werden. Inbesondere haben Tran-Impulsbreitenmodulatoren
werden häufig dazu 25 sistoren einen Diodenspannungsabfall zwischen der verwendet, in Analogsignalen, wie Steuersignalen, Basis- und Emittersperrschicht, deren Wert im allgeenthaltene
Informationen zu übertragen. Die Impuls- meinen bei 0,5 V liegt, so daß das Eingangssignal
breitenmodulation ist im allgemeinen entweder von zuerst einen Wert von 0,5 V und darüber erreichen
binärer oder von ternärer Art. muß, bevor der Transistor durchschaltet. In Schal-Impulsbreitenmodulationsschaltungen,
die im bi- 30 tungen, bei denen das Eingangssignal sowohl positiv nären Betrieb arbeiten, sind durch einen Ausgangs- als auch negativ wird, sind die Eingangsschaltungswechselstrom
gekennzeichnet, der normalerweise transistoren im allgemeinen im Gegentakt geschaltet,
einen positiven und einen negativen Wert hat, der Wenn das Eingangssignal durch den Nullwert geht
symmetrisch ist zu einem Nullpegel für ein Null-Ein- und zwischen +0,5 und —0,5 V liegt, gibt es eine
gangssignal. In der allgemeinen Anwendung wird eine 35 Zeitspanne, in der keiner der Transistoren durchge-Modulatorschaltung
zum Treiben eines Motors oder schaltet ist. Dies bewirkt eine Totzone im Eingang
eines Betätigungsgliedes verwendet, dessen elektrische und eine Nichtlinearität im Ausgang der Schaltung.
Kennzeichen sich aus einem mit einer festen In- In extremen Fällen kann sich eine Totzone des Beduktivität
in Reihe geschalteten Festwiderstand zu- triebes ergeben oder ein Zustand kann vorherrschen,
sammensetzen. Der Wert des Widerstandes und der 4° in welchem hohe Null-Signalströme oder eine Motor-Induktivität
für einen bestimmten Motor bleibt kon- erwärmung auf Grund von Eisenverlusten vorhanden
stant, und es ist deshalb notwendig, die Modulator- sind. Auch die Asymmetrie des dreieckigen Eingangsschaltung
so zu entwerfen, daß sie mit den gegebenen signals kann Gleichspannungsverschiebungen des
festen Werten des Motors kompatibel ist. Eine Er- Ausgangsignals zur Folge haben. Auch die Binärhöhung
der Impulsfolgefrequenz des Motorantrieb- 45 impulsbreitenmodulation ist diesem Problem ausgesignals
ergibt ein Absinken des vom Motor gezoge- setzt, jedoch in einem wesentlich geringeren Maße,
nen Stromes, da, wenn sich die Frequenz des Impuls- Wenn ein Ternärsystem unter Verwendung von
antriebsignals erhöht, die Impedanz des Motors auf Binärtechniken erzeugt werden könnte, würden sich
Grund der Induktivitätskomponente ansteigt. Ein un- daraus die Vorteile beider Systeme ergeben, während
erwünschter Nebeneffekt einer Erhöhung der Impuls- 50 die Nachteile praktisch wegfallen würden,
folgefrequenz besteht in einer erhöhten Erwärmung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen des Motorankers auf Grund der Eisenverluste. Die Impulsbreitenmodulator, insbesondere einen Ternär-Wahl der Impulsfolgefrequenz hängt deshalb von der impulsbreitenmodulator mit einem minimalen Ausfesten Induktivität der Last ab. gangssignal während eines »kein Signak-Zustandes Die Binärmodulation betrifft den Fall, bei dem die 55 zu schaffen, der so leicht eingestellt werden kann, daß Impulspolarität immer die gleiche ist und bei dem unter normalen Arbeitsbedingungen »keine Totzone« positive und negative Steuersignale dargestellt wer- auftritt und bei dem der Nullpunkt während dieden, indem die Impulsbreite von einem Datenwert ser Zustände möglichst geringe Veränderungen auf ausgehend vergrößert und verkleinert wird. Die ter- Grund von Umweltbedingungen, wie Temperatur, näre Modulation betrifft den Fall, bei dem ein Null- 60 Feuchtigkeit usw., aufweisen.
folgefrequenz besteht in einer erhöhten Erwärmung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen des Motorankers auf Grund der Eisenverluste. Die Impulsbreitenmodulator, insbesondere einen Ternär-Wahl der Impulsfolgefrequenz hängt deshalb von der impulsbreitenmodulator mit einem minimalen Ausfesten Induktivität der Last ab. gangssignal während eines »kein Signak-Zustandes Die Binärmodulation betrifft den Fall, bei dem die 55 zu schaffen, der so leicht eingestellt werden kann, daß Impulspolarität immer die gleiche ist und bei dem unter normalen Arbeitsbedingungen »keine Totzone« positive und negative Steuersignale dargestellt wer- auftritt und bei dem der Nullpunkt während dieden, indem die Impulsbreite von einem Datenwert ser Zustände möglichst geringe Veränderungen auf ausgehend vergrößert und verkleinert wird. Die ter- Grund von Umweltbedingungen, wie Temperatur, näre Modulation betrifft den Fall, bei dem ein Null- 60 Feuchtigkeit usw., aufweisen.
Steuersignal durch keinen Impuls und positive sowie Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch genegative
Signale durch entsprechende Impulse mit löst, daß bei einem Impulsbreitenmodulator der einzwei
verschiedenen Polaritäten dargestellt werden. gangs geschilderten Art die Anordnung so getroffen
Erwünschte Betriebsfrequenzen liegen bei 5 bis ist, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die
1OkHz, da ein niedriger Laststrom bei diesen Fre- 65 auf Grund des Steuersignals eine Vielzahl gleichquenzen
auf Grund der Induktivität des Motors, die laufender zweiter Impulse erzeugt, wobei die Längen
eine relativ große Impedanz für ein Signal bei diesen der zweiten und der ersten Impulse sowie der Zeit-Frequenzen
darstellt, gezogen wird, doch bewirkt die punkt ihres Eintreffens normalerweise praktisch
3 4
gleich sind, und die Quelle des Steuersignals die Spannungsteiler in entgegengesetzter Richtung anLänge
der ersten Impulse verändert, wenn das gelegt ist.
Steuersignal von einem vorbestimmten Bezugspegel Ein Generator 30 mit dreieckiger Wellenform erabweicht,
und die Quelle des Steuersignals gleich- zeugt einen Spannungsausgang bei d, der in Fig. 2,
zeitig im entgegengesetzten Sinn die Länge der zwei- 5 (d) gezeigt wird. Dieser wird auf einen gemeinsamen
ten Impulse verändert, wenn das Steuersignal von Bezugspunkt 25 zwischen den Widerständen 23 und
dem Betriebspegel abweicht, und daß eine Schalt- 24 gegeben. Die Wellenform bei d wird addiert zur
anordnung vorgesehen ist, die auf die Vielzahl der Wellenform bei b, um eine Wellenform bei e zu erersten
und zweiten Impulse anspricht und ein Aus- zeugen, die in Fig. 2, (e) gezeigt wird und auf einen
gangssignal erzeugt, welches eine Funktion der io Sättigungsverstärker 40 in einem ersten Kanal ge-Längendifferenz
zwischen jedem der ersten Impulse geben wird. Das Signal bei d wird zur Wellenform
und dem entsprechenden gleichlaufenden der zweiten bei c addiert, um eine Spannung bei / [Fig. 2, (/)] zu
Impulse ist. erzeugen, die auf einen Sättigungsverstärker 50 in
Vorzugsweise ist der Impulsbreitenmodulator nach einem zweiten Kanal gegeben wird. Die Wirkung der
der Erfindung so aufgebaut, daß die Quelle des 15 Addition der Wellenformen bei b und c zur Wellen-Steuersignals
die Zeitdauer der ersten Impulse er- form bei d besteht in der Modulation der dreieckigen
höht, wenn die Amplitude ansteigt, und die Zeit- Wellenform mit dem Steuersignal. Wie Fig. 2, (e)
dauer der ersten Impulse vermindert, wenn die Am- zeigt, ist während der Zeitperioden T1 und T3 die
plitude des Steuersignals abfällt, und die Quelle des Spannungswellenform bei e die gleiche wie die WeI-Steuersignals
weiterhin die Zeitdauer der zweiten 20 lenform bei d. Während der Zeitperiode T2 liegt eine
Impulse vermindert, wenn die Amplitude des Steuer- positive Gleichspannungskomponente in der Wellensignals
ansteigt, und die Zeitdauer der zweiten Im- form bei e vor. Während der Zeitperiode T4 hat das
pulse erhöht, wenn die Amplitude des Steuersignals Signal bei e eine negative Gleichspannungskompoabfällt,
wobei die das Ausgangssignal erzeugende nente. Die Sättigungsverstärker 40 und 50 sind überVorrichtung
ein Ausgangssignal liefert, welches sich 25 steuerte Verstärkerschaltungen, die schon beim Anals
Funktion der Zeitdauer jedes der ersten Impulse legen eines sehr kleinen Eingangssignals symmeminus
der Zeitdauer des entsprechenden der zweiten irische gesättigte Zustände einnehmen. Deshalb ist die
Impulse verändert. Zeitdauer der positiven Abschnitte am Ausgang des
Diese und andere Ziele der vorliegenden Erfindung Sättigungsverstärkers 40 eine Funktion des Nullwerden
aus der folgenden Beschreibung und den 30 durchganges der dreieckigen Wellenform bei e und
Zeichnungen ersichtlich werden, welche bestimmte wird während der Zeitperiode T2 ansteigen und wähbevorzugte
Ausführungsformen darstellen. rend der Zeitperiode T4 abnehmen, wie es F i g. 2, (g)
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausfüh- zeigt. Das Umgekehrte gilt, wenn das Signal bei c
rungsform der Erfindung; zum Signal bei d addiert wird, um die Wellenform
F i g. 2 zeigt Wellenformen, die an verschiedenen 35 bei / in F i g. 2, (/) zu erzeugen. Das heißt, während
Punkten der Ausführungsform der Fig. 1 auftreten, der Zeitperioden !T1 und T3 besitzt die dreieckige
und Welle bei / keine Gleichspannungskomponente, da
F i g. 3 ist eine schematische Darstellung der in diese Perioden ohne Signal sind. Während der Zeit-
F i g. 1 gezeigten Ausführungsform der Erfindung. periode T2 hat die Wellenform bei / jedoch eine
Die Ausführungsform der Erfindung, welche in 40 negative Gleichspannüngskomponente, so daß die
F i g. 1 gezeigt wird, umfaßt eine Quelle von Steuer- Zeitdauer der positiven Impulse vom Sättigungsversignalen
10 mit einem Ausgang bei a. Diese Signale stärker 50, in Fig. 2, Qi) gezeigt, verringert wird,
werden in F i g. 2, (a) gezeigt. Die an den Punkten α Während der Zeitperiode T4 ergibt jedoch die
bis i Fig. 1 auftretenden Wellenformen werden in Addition der Wellenform bei c zur Wellenform bei d
der Fig. 2 mit den entsprechenden Buchstaben ge- 45 eine positive Gleichspannungskomponente, um die
zeigt. Das heißt, die Wellenform bei α in F i g. 1 wird Zeitdauer der positiven Impulse am Ausgang des
in F i g. 2, (α) gezeigt, während die Wellenform bei b Sättigungsverstärkers 50 zu vergrößern,
in F i g. 1 in F i g. 2, Q)) gezeigt wird usw. Insbesondere sind, wie in den F i g. 2, (g), Qi) und
in F i g. 1 in F i g. 2, Q)) gezeigt wird usw. Insbesondere sind, wie in den F i g. 2, (g), Qi) und
Das Steuersignal der Fig. 2, (ä) wurde in vier (i) zu sehen ist, die positiven Abschnitte der Wellen-Zeitperioden
als Beispiel eingeteilt, die als Zeit- 50 form bei g, d.h. die Impulse Pgl und Pg2, in der
Perioden T1, T2, ΤΆ und T4 bezeichnet sind. Die Zeit- Zeitdauer und in der Amplitude gleich den entspreperioden
T1 und T3, wie sie in Fig. 2, (d) gezeigt chenden positiven Impulsen Phl und Ph2. Während
werden, sind Perioden ohne Signal, während die Zeit- der Zeitperiode T2 wachsen jedoch die positiven Imperiode
T2 eine Periode mit positivem Steuersignal pulse im Signal g, d. h. Pss und Pgi, in-der Zeitdauer,
von der Quelle 10 ist. Dagegen ist die Zeitperiode T4 55 Zur gleichen Zeit nehmen jedoch die positiven Imeine
Zeitperiode mit negativem Steuersignal von der pulse in der Wellenform bei h in der Zeitdauer ab,
Quelle 10. Das Steuersignal von der Quelle 10 wird wie es durch die Impulse Ρή3 und Phi gezeigt wird,
auf eine phasenaufteilende Schaltung 20 gegeben, Die Signale bei g und h werden auf eine Impulsweiche zwei Ausgangssignale liefert. Das eine Aus- subtraktionsschaltung 60 gegeben, welcher die pogangssignal am Punkt c ist um 180° phasenverscho- 60 sitiven Abschnitte oder Impulse der Wellenform bei ben gegenüber dem Steuersignal bei a, wie es in h von den entsprechenden positiven Impulsen der Fig. 2, (c) gezeigt wird. Das andere Ausgangssignal Wellenform bei g abzieht. Die Einzelheiten dieser am Punkt b wird in Fig. 2, Qj) gezeigt und ist mit Subtraktionsschaltung werden unten beschrieben. Auf dem Eingangssignal der Schaltung 20 in Phase. Die Grund dieser Subtraktion gibt es kein Ausgangs-Wellenform bei b wird über einem Widerstand 21 65 signal von der Subtraktionsschaltung 60 während der und dann über einem Spannungsteiler aus den Wider- Zeitperiode T1, wie es in F i g. 2, Q) gezeigt wird, ständen 23 und 24 angelegt, während die Wellenform Während der Zeitperiode T2 wird jedoch der positive bei c über dem Widerstand 22 und dann über dem Stromimpuls Phs von dem positiven Stromimpuls
auf eine phasenaufteilende Schaltung 20 gegeben, Die Signale bei g und h werden auf eine Impulsweiche zwei Ausgangssignale liefert. Das eine Aus- subtraktionsschaltung 60 gegeben, welcher die pogangssignal am Punkt c ist um 180° phasenverscho- 60 sitiven Abschnitte oder Impulse der Wellenform bei ben gegenüber dem Steuersignal bei a, wie es in h von den entsprechenden positiven Impulsen der Fig. 2, (c) gezeigt wird. Das andere Ausgangssignal Wellenform bei g abzieht. Die Einzelheiten dieser am Punkt b wird in Fig. 2, Qj) gezeigt und ist mit Subtraktionsschaltung werden unten beschrieben. Auf dem Eingangssignal der Schaltung 20 in Phase. Die Grund dieser Subtraktion gibt es kein Ausgangs-Wellenform bei b wird über einem Widerstand 21 65 signal von der Subtraktionsschaltung 60 während der und dann über einem Spannungsteiler aus den Wider- Zeitperiode T1, wie es in F i g. 2, Q) gezeigt wird, ständen 23 und 24 angelegt, während die Wellenform Während der Zeitperiode T2 wird jedoch der positive bei c über dem Widerstand 22 und dann über dem Stromimpuls Phs von dem positiven Stromimpuls
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Pg3 abgezogen, und der positive Impuls Pn 4 wird von 66 und den Lastwiderständ Ri in einer ersten Richdem
positiven Impuls Pgi abgezogen, um dadurch tung, wie es in Fig. 3 gezeigt wird. Es wird die
breitenmodulierte Impulspaare PD 3 und PDi zu er- Annahme vereinbart, daß es sich dabei um eine
zeugen, welche der Längendifferenz von Impulsen positive Richtung handelt, um einen positiven Strom
Pg3, Ph 3 bzw. Pgi, Ph 4 gleicher Amplitude entspre- 5 zu liefern und die ImPuISeP53 und PDi der
chen. Wie in Fig. 2, (z) gezeigt wird, sind die Aus- Fig. 2, (z) zu erzeugen.
gangsimpulse P03 eine Anzeige der Längendifferenz Der vierte Zustand liegt vor, wenn das Signal
der positiven Impulse Pgs und Ph 3. Gleichermaßen bei g negativ und das Signal bei h positiv ist. In
sind die beiden Impulse PDi eine Funktion der diesem Fall wird das negative Potential von g den
Längendifferenz zwischen den Impulsen P^4 und ΡΛ4. ίο Transistor 67 sperren und dadurch auch die Transi-
Da der Impuls Pn 5 eine größere Länge als der stören 63 und 66 sperren. Das negative Potential
Impuls Pj;5 hat, sind die sich ergebenden Ausgangs- von g sperrt auch den Transistor 70. Das positive
impulse vom Subtraktor 60 negativ. Demnach stellen Potential an der Basis des Transistors 69 macht
die beiden Impulse P05 die Längendifferenz zwischen diesen jedoch leitend. Der Transistor 68 ist gesperrt,
Pn 5 und Pg5 dar. Negative Impulse P06 (nur einer 15 da das negative Potential von g an der Basis von 67
gezeigt) stellen die Längendifferenz zwischen den eine Kollektorvorspannung des Transistors 68 verImpulsen
ΡΛβ und Ρϊ6 dar. hindert. Der Transistor 69 leitet und öffnet damit
F i g. 3 zeigt die eine Schaltung, mit der die oben die Transistoren 65 und 64. Strom fließt in einer
beschriebene Impulssubtraktion durchgeführt werden entgegengesetzten Richtung durch die Emitterkann,
welche die Schaltung 60 vornimmt. Die 20 Kollektor-Strecke des Transistors 65, den Lastwider-Wellenform
g gelangt auf die Eingangsklemme 61, stand RL und die Emitter-Kollektor-Strecke des
während die Wellenform h auf die Eingangsklemme Transistors 64. Dieser Stromfluß geschieht in der
62 gegeben wird. Wenn beide Wellenformen g und h entgegengesetzten Richtung wie der oben beim
positiv sind, dann leitet der Transistor 68 und erdet dritten Zustand beschriebene Stromfluß. Der Strom
die Basis des Transistors67. Dadurch wird der Tran- 25 erzeugt die ImpulsePDs und P06, die in Fig. 2,(i)
sistor 67 gesperrt. Wenn der Transistor 68 die Basis gezeigt werden.
des Transistors 67 mit Erde verbindet, wird dadurch Der Impulsbreitenmodulator der vorliegenden
das positive Signal an 61 geerdet, um ein Leiten Erfindung ist besonders geeignet zum Antrieb von
des Transistors 67 zu verhindern. Der positive Impuls Steuer- oder Hilfsmotoren mit einer gewünschten
bei 62 gelangt auf die Basis des Transistors 69. Der 3° Geschwindigkeit und Richtung. Die Geschwindigkeit
positive Impuls bei 61 gelangt jedoch auch auf die ist dabei eine Funktion der Ausgangsstromimpulse
Basis des Transistors 70, um ihn leitend zu machen. am Ausgang von 60. Die Drehrichtung des Motors
Demnach erdet der Transistor 70 die Basis des ist abhängig von der Polarität dieser Impulse, die
Transistors 69 und verhindert, daß 69 leitet. Da der in Fig. 2, (/) gezeigt werden.
Transistor 69 nicht leitet, werden die Transistoren 64 35 Bei bekannten Ternärimpulsbreitenmodulatoren und 65 nicht leiten. Gleichermaßen werden die Tran- modulierte das Steuersignal ein einziges Dreiecksistoren 63 und 66 nicht leiten, da der Transistor 67 signal. Dieses modulierte Signal wurde dann einer nicht leitet. Aus diesem Grund wird, wenn die Begrenzerschaltung zugeführt. Die negativen und Impulse bei g und h beide positiv sind, kein Strom positiven Amplitudenschwellen einer solchen Schaldurch den Lastwiderstand RL fließen. 40 tung können einstellungsgemäß gleich oder niedriger
Transistor 69 nicht leitet, werden die Transistoren 64 35 Bei bekannten Ternärimpulsbreitenmodulatoren und 65 nicht leiten. Gleichermaßen werden die Tran- modulierte das Steuersignal ein einziges Dreiecksistoren 63 und 66 nicht leiten, da der Transistor 67 signal. Dieses modulierte Signal wurde dann einer nicht leitet. Aus diesem Grund wird, wenn die Begrenzerschaltung zugeführt. Die negativen und Impulse bei g und h beide positiv sind, kein Strom positiven Amplitudenschwellen einer solchen Schaldurch den Lastwiderstand RL fließen. 40 tung können einstellungsgemäß gleich oder niedriger
Der zweite Zustand würde eintreten, wenn g und h als die positiven und negativen Spitzenamplituden
beide negativ sind. Unter dieser Bedingung wird die des unmodulierten Dreiecksignals sein, um eine
Subtraktionsschaltung 60 keinen Ausgangsstrom »Totzone« (ein Eingangssignal, aber kein Ausgangsdurch
den Widerstand RL liefern. Wenn sowohl g signal) zu vermeiden. Wenn die Schwellenwerte des
als auch h negativ sind, gelangt ein negatives Signal 45 Begrenzers niedriger als die unmodulierten Spitzenauf
die Basiselektroden der Transistoren 67, 68, 69 amplituden sind, wird ein Strom durch die Last,
und 70. Dementsprechend wird keiner dieser Tran- wie beispielsweise einen Hilfsmotor, während der
sistoren leitend sein. Aus diesem Grund werden »kein Signal«-Zustände fließen. Dadurch ergibt sich
auch die Transistoren 63, 64, 65 und 66 nicht leitend selbstverständlich ein unnötiger Wärmeanstieg und
sein. Infolgedessen wird unter dieser Bedingung kein 50 Leistungsverlust. Demnach ist bei solchen bekannten
Strom durch den Lastwiderstand RL fließen. Impulsbreitenmodulatoren die Anpassung der Be-
Der dritte Zustand tritt ein, wenn g positiv und h grenzerschwellen an die Dreieckwellenformspitzen
negativ ist. In diesem Fall ist die Basis des Tran- sehr kritisch. Infolgedessen war es notwendig, entsistors
68 negativ, und dieser Transistor 68 wird weder eine »Totzone«, d. h. Ausgangsstrom während
deshalb nicht leitend. Außerdem wird der Transistor 55 der »kein Signak-Zustände zuzulassen.
69 nicht leiten, da das negative Potential von h Bei der vorliegenden Erfindung werden jedoch
auch auf die Basis des Transistors 69 gelangt. Da keinerlei Schwellen verwendet, und deshalb wird die
der Transistor 69 nicht leitet, werden die Transisto- Anpassung von Schwellenwerten an die Spitzenwerte
ren 65 und 64 nicht leiten. Ist g positiv, dann wird eines Signals vermieden. Da das Ausgangssignal
dadurch der Transistor 67 leitend. Daraus folgt, daß 60 grundsätzlich von der Längendifferenz zweier
die Transistoren 63 und 66 leiten. Da das negative Impulse abhängig ist, wird die Anordnung gemäß
Potential von h auf die Basis von 69 gelangt, ver- der Erfindung keine Totzone aufweisen.
hindert es, daß die Kollektorvorspannung an den Die verglichenen Impulse stammen von zwei
Transistor 70 gelangt. Demnach wird der Transistor Kanälen, und es ist relativ einfach, das Zeitgebiet
70 nicht leiten. Da die Transistoren 63 und 66 durch 6g (Vorder- und Rückflanken) dieser Impulse zu synden
Transistor 67 leitend gemacht werden, fließt ein chronisieren, damit kein Ausgangssignal während der
Strom von der Gleichspannungsquelle durch die »kein Signak-Zustände vorliegt. In der hier dar-Kollektor-Emitter-Strecken
der Transistoren 63 und gestellten Ausführungsform ist eine einzige Quelle
der Dreieckssignale für beide Kanäle enthalten. Infolgedessen ist die Synchronisation der Impulse
beider Kanäle immer genau, um dadurch Strom in der Last während der »kein Signak-Zustände zu
vermeiden. Selbst bei einer Änderung anderer Fak- S toren, wie Temperatur, Feuchtigkeit usw., sind die
Impulse synchronisiert.
Obwohl das Gerät dieser Erfindung besonders in Verbindung mit den Zeichnungen hier beschrieben
wurde, ist nicht beabsichtigt, daß die Erfindung dadurch in irgendeiner Weise begrenzt werden soll.
Der Bereich der Erfindung wird allein durch die folgenden Ansprüche festgelegt.
Claims (5)
1. Impulsbreitenmodulator zur Übertragung von in analogen Steuersignalen enthaltenen
Informationen, der eine Quelle des analogen ao Steuersignals und eine auf das Steuersignal
ansprechende Vorrichtung aufweist und eine Vielzahl erster Impulse liefert sowie eine Vorrichtung
enthält, die ein der Amplitude des Steuersignals proportionales Ausgangssignal liefert,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die auf Grund des Steuersignals eine Vielzahl gleichlaufender zweiter
-Impulse erzeugt, wobei die Längen der zweiten und der ersten Impulse sowie der Zeitpunkt
ihres Eintreffens normalerweise praktisch gleich sind, und die Quelle des Steuersignals die
Länge der ersten Impulse verändert, wenn das Steuersignal von einem vorbestimmten Bezugspegel abweicht, und die Quelle des Steuersignals
gleichzeitig im entgegengesetzten Sinn die Länge der zweiten Impulse verändert, wenn das Steuersignal
von dem Betriebspegel abweicht, und daß eine Schaltanordnung vorgesehen ist, die auf die
Vielzahl der ersten und zweiten Impulse anspricht und ein Ausgangssignal erzeugt, welches eine
Funktion der Längendifferenz zwischen jedem der ersten Impulse und dem entsprechenden
gleichlaufenden der zweiten Impulse ist.
2. Impulsbreitenmodulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle des
Steuersignals die Zeitdauer der ersten Impulse erhöht, wenn die Amplitude ansteigt, und die
Zeitdauer der ersten Impulse vermindert, wenn die Amplitude des Steuersignals abfällt, und die
Quelle des Steuersignals weiterhin die Zeitdauer der zweiten Impulse vermindert, wenn die Amplitude
des Steuersignals ansteigt, und die Zeitdauer der zweiten Impulse erhöht, wenn die Amplitude
des Steuersignals abfällt, wobei die das Ausgangssignal erzeugende Vorrichtung ein Ausgangssignal
liefert, welches sich als Funktion der Zeitdauer jedes der ersten Impulse minus der Zeitdauer des entsprechenden der zweiten
Impulse verändert.
3. Impulsbreitenmodulator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung
zur Erzeugung der zweiten Impulse einen phasenaufteilenden Verstärker (20) enthält,
der mit der Quelle des Steuersignals (10) gekoppelt ist, um zwei Ausgangssignale zu liefern,
von denen das eine um 180° in der Phase gegenüber dem Steuersignal verschoben ist.
4. Impulsbreitenmodulator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Ausgangssignale
auf ein Paar in Reihe geschalteter Widerstände (23, 24) gegeben werden, deren Verbindungspunkt mit einem Generator (30) verbunden
ist, der eine dreieckige Wellenform erzeugt.
5. Impulsbreitenmodulator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ausgangssignal
erzeugende Vorrichtung eine Subtraktionsschaltung (60) enthält, die über Verstärker (40,
50) mit dem Paar in Reihe geschalteter Widerstände (23, 24) gekoppelt ist, um ein Ausgangssignal
über einer Last (R J zu liefern.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 109511/259
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US377616A US3310758A (en) | 1964-06-24 | 1964-06-24 | Ternary pulse width generation |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1437784B1 true DE1437784B1 (de) | 1971-03-11 |
Family
ID=23489830
Family Applications (1)
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Family Cites Families (3)
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Also Published As
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GB1065584A (en) | 1967-04-19 |
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