SU1003330A1 - Широтно-импульсный модул тор - Google Patents

Description

(54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЫЙ МОДУЛЯТОР

Изобретение относитс  к импульсной технике и может быть использовано в различных измерительных и управл ющих устройствах дл  преобразовани  разности двух аналоговых напр жений в несколько гальванически изолированных разнопол рных широтно-модулированных сигналов, среднее значение которых пропорционально этой разности.

Известен широтно-импульсный -модул тор , содержащий операционный усилитель , трансформатор и резисторы 11

Недостатком этого модул тора  вл етс  невозможность преобразовани  разности двух входных напр жений в широтномодулированный сигнал, а также низка  помехоустойчивость и больша  потребл ема  мощность от источника питани  при снижении величины сопротивлени  резисторов.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому  вл етс  широтно-иМпульсный модул тор, содержащий два операционных усилител , трансформатор и резисторы, причем источник первого входного сигнала включен между общей шиной и одним из выводов первой обмотки трансформатора , а источник второго входного

сигнала включен параллельно второй обмотке трансформатора 2.

Недостатком известного модул тора  вл етс  его сложность из-за наличи  двух операционных усилителей и низка  помехоустойчивость из-за высокоомных делителей в цеп х обратной св зи усилителей. Снижение сопротивлений в делител х увеличивает

10 потребл емую мощность, а помехоустойчивость почти не увеличиваетс .

Цель изобретени  - упрощение конструкции и повышение помехоустойчивости устройства.

15

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в широтно-импульсный модул тор , содержащий трансформатор, перва  обмотка которого соединена с первым источником входного сигнала,

20 а первый вывод второй обмотки соединен через второй источник входного сигнала с общей шиной, и операционный усилитель, выход которого соединен через первый резистор с неинвер25 тирующим входом и первым выводом второго резистора, введен конденсатор , причем второй вывод второго . резистора lC9eдиj eн с инвертирующим входом операционного усилител  и

Claims (2)

1. 30 через конденсатор с первым выводом второй обмотки трансформатора, вто рой вывод которой соединен с неинвертирующйм входом операционного у лител  . На чертеже представлена принципиальна  схема широтно-импульсного модул тора. Устройство содержит операционны усилитель 1, трансформатор 2, с об мотками 3-5, конденсатор 6, исто ник 7 первого входного сигнала, ре зисторы 8-11, источник 12 второ входного сигнала. Источник 7пер:во входного сигнала через резистор 11 соединен с обмоткой 3 трансформатора 2, источник 12 второго входного сигнала включен между общей шиной и объединенными выводами конденсатора б и обмотки 4 трансформатора 2, другой вывод которой соединен с неиниертирующим входом операционног усилител  1 и объединенными выводами резисторов 8 и 9, причем второй бывод резистора 8 соединен с выходо операционного усилител  1, второй вывод резистора 9 соединен с инвертирующим входом операционного усили тел  1 и вторым выводом конденсатора 6, а обмотка 5 соединена с сопротивлением нагрузки - р1езистором О иротно-импульсный модул тор работает следующим образом. Пусть вначале напр жение источника 12 входного сигнала равно нулю а вывод вторичной обмотки 4 подсоединен непосредственно к общей шине При подключении напр жени  питани  к операционному усилителю 1 он переходит в .состо ние насыщени , поскольку конденсатор б разр жен и ..инвертирующий вход усилител  подключен к общей шине, а резистор 8, .подключенный между неинвертирующим входом усилител  1 и его выходом, о разует цепь положительной обратной св зи, котора  и переводит усилитель в насЕлщение. К обмотке 4 трансформатора 2 при кладываетс  напр жение U, пол рность которого определ етс  пол рностью напр жени  U., насыщени  на выходе усилител  1, а величина зависит от величин напр жени  насыщени  ., и напр жени  на резисторе 8, которое определ етс  током, создаваемым источником 7 входного сиг нала, током намагничива ни  i,, и током ir перезар да конденсатора 6. Под действием напр жени  U сердечник трансформатора 2 перемагничиваетс  и, когда он достигает насыщени , напр жение UH резко падает и становитс .близким к нулю. Конденсатор б к этому моменту успевает зар дитьс  до некоторого напр жени  и, пол рность которого совпадает с пол рностью напр жени  и„ на обмотке 4. При насыщении сердечника трансформатора 2 это напр жение прикладываетс  между инвертирующим и неинвертирующим входами усилител  1, что приводит к переходу усилител  в противоположное состо ние насыщени  и к перемагничиванию сердечника в противоположном направлении. Необходимо отметить, что при изменении пол рности напр жени  насыщени  U усилител  1 пол рность падени  напр жени  на резисторе 8, определ ема  напр жением U-| источника 7 входного сигнала, не измен етс . Поэтому при одной пол рности напр жени  насыщени  сердечник перемагничивани  суммарным напр жением насыщени  операционного усилител  и падением напр жени  на резисторе 8 от тока, создаваемого источником 7, а при другой пол рности напр жени  насыщени  перемагничивание сердечника происходит под действием разности этих напр жений. Падени  напр жени  на резисторе 8 от тока намагничивани  1д, и тока i перезар да конденсатора б при перемагничивании в обоих напр влени х вычитаютс  из напр жени  насыщени . Вследствие этого длительности Ц и t2 перемагничивани  сердечника в двух противоположных напр влени х будут различными и определ ютс  следующими соотношени ми: I 3 iH-Vy R; - г и -и . 1 Л W где и - напр жение насыщени  усилител  1, Фз - поток насыщени  сердечника , i/X. - ток намагничивани  сердечника; W j - число витков обмотки 3; W - число витков обмотки 4; if, - ток зар да конденсатора 6f U-, - величина напр жени  источника 7 входного сигнала; Rg - величина сопротивлени  резистора 8; величина сопротивлени  резистора 11. Поскольку срег.нее значение тока i через конденсатор,6 за полный цикл работы широтно-импульсного моул тора должно быть равно нулю, то d-t должен быть равен Из (1) определим относительную разность длительностей положительно го tjj и отрицательного tj импульсо напр жени  на выходе усилител  1 и на обмотках сердечника трансформат ра 2 При управлении от токового источника 7 с выражаетс  следующим о разом: 4-S ArV где 1- - величина тока источника 7 входного сигнала. Как следует из (2) и (3). относи тельна  разность длительностей импульсов пропорциональна величине напр жени  U-, или тока i источника 7 входного сигнала. При напр жени х источников 7 и 12 входных сигналов, отличных от нул , перемагничивание сердечника трансформатора 2 определ етс  напр жением и на обмотке 4, которое равн етс  алгебраической сумме напр жений насыщени  усилител  1, вт рого источника 12 входного сигнала падени  напр жени  на резисторе 8, завис щего от величины напр жени  первого источника 7 входного сигна Относительна  разность длительностей импульсов напр жени  на вых де модул тора определ етс  в этом случае следующей зависимостью: W, Rg 2-U +U % «t1 где величина напр жени  второго источника 12 входного сигнала Знак + в (4) определ етс  согласным или встречным включением источ ников 7 и 12. Как видно из (4), предлагаемое устройство может быть использовано как схема сравнени  аналоговых сиг налов с широтно-модулированным выхо дом, имеющим высокую.помехоустойчи вость, в измерительных органах си .стем автоматики и релейной защиты в энергетике и других област х. Если не требуетс , гальваническо изол ции источника входного сигнгш от цепей схемы, более целесообразным  вл етс  использование дл  управлени  широтно-импульсным модул  тором второго источника 12 входног сигнала. Нз (4), положив и равным нулю, олучим 1н %vi Как следует из сравнени  (2),(3) (5), точность преобразовани  входного сигнала при использовании источника 12 выше, поскольку исключаетс  вли ние временной и температурной нестабильности резисторов 8 и 11, а также, что не отражено в (2) и (3), выходного сопротивлени  усилител  1 и сопротивлени  меди вторичной обмотки 4, а также значительно уменьшаетс  вли ние нелинейного характера изменени  и нестабильности тока намагничивани  i , поскольку вли ние io в (5) можно значительно уменьшить, выбравRg достаточно малым, что нельз  сделать в (2), (3), где величина Rg определ ет требуемый уровень выходной величины модул тора t . Таким образом,. предлагаемое устройство , как следует из приведенных соотношений, позвол ет преобразовать аналоговые входные сигналы в относительную разность длительностей положительного и отрицательного импульсов напр жени , снимаемых с выхода операционного усилител  или с обмоток магнитного сердечника, и обеспечивает при этом увеличение точности за счет уменьшени  вли ни  нестабильности сопротивлений элементов схемы и тока намагничивани , увеличени  помехоустойчивости за счет подключени  инвертирующего входа операционного усилител  к конденсатору , опорное напр жение на котором при воздействии импульсных помех измен етс  слабо, и упрощение конструкции устройства за счет исключени  одного усилител . Формула изобретени  Широтно-импульсный модул тор, содержащий трансформатор, перва  обмотка которого соединена с первым источником входного сигнала, а первый вывод второй обмотки соединен через второй источник входного сигнала с общей шиной, и операционный усилитель, выход которого соединен через первый резистор с неинвертирующим входом и nepBfciM выводом второго резистора, отличающийс  тем, что, с целью упрощени  конструкции и повышени  помехоустойчивости, в него введен конденсатор, причем второй вывод второго резистора соединен с инвертирующим входом операционного усилител  и через конденсатор с первым выводом второй обмотки трансформатора, второй вывод которой соединен с неинвертирующим входом операционного усилител . Истонники информации. прин тые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР -801240, кл. И 03 К 7/08, 05.04.79.1
2. 2.Авторское свидетельство СССР 754665, кл. Н 03 К 7/08, 03.08.78 ( прототип).