SU1538241A1

SU1538241A1 - Pulse-width modulator

Info

Publication number: SU1538241A1
Application number: SU874182052A
Authority: SU
Inventors: Владимир Ильич Турченков
Original assignee: В.И.Турченков
Priority date: 1987-01-16
Filing date: 1987-01-16
Publication date: 1990-01-23

Abstract

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управлени дл формировани высокостабильного широтно-импульсного сигнала. Цель изобретени - расширение области использовани . Широтно-импульсный модул тор содержит шину 1 тактовых импульсов, шину 2 преобразуемого напр жени , операционные усилители 3, 8 и 9, конденсатор 4, источники 5 и 6 тока, управл емые напр жением, инвертор 7, диоды 10-12, компаратор 13, шину 14 выходных импульсов и шину 15 установочного напр жени . Введение в устройство новых элементов 6, 8 - 13 позволило повысить точность, стабильность и расширить диапазон преобразуемого напр жени . 2 ил.The invention relates to a pulse technique and can be used in precision automatic control systems to generate a highly stable pulse-width signal. The purpose of the invention is to expand the scope of use. The pulse width modulator contains a bus 1 clock pulses, bus 2 convertible voltage, operational amplifiers 3, 8 and 9, capacitor 4, sources controlled by voltage, inverter 7, diodes 10-12, comparator 13, bus 14 output pulses and bus 15 installation voltage. The introduction of new elements 6, 8–13 into the device made it possible to increase the accuracy, stability and expand the range of voltage being converted. 2 Il.

Description

Фи,1Phi 1

Изобретение относитс к импульсной технике и может быть использовано в прецизионных системах автоматического управлени дл формировани высо-с костабильного широтно-импульсного сигнала .The invention relates to a pulse technique and can be used in precision automatic control systems to generate a high-stability costable pulse signal.

Целью изобретени вл етс расширение области использовани .The aim of the invention is to expand the field of use.

На фиг. 1 приведена принципиальна ю электрическа схема широтно-импульсного модул тора; на фиг. 2 - временные диаграммы напр жений.FIG. 1 shows a circuit diagram of a pulse width modulator; in fig. 2 - time diagrams of voltages.

Широтно-импульсный модул тор содер153821П4Pulse width modulator content 153821П4

жени с выхода усилител 8 и глубокой обратной св зи через диоды 10. Напр жение с выхода инвертора 7 положительное , а следовательно, и положительное напр жение на выходе операционного усилител 9. Диод 12 смещен в обратном направлении и ток через него равен нулю.from the output of the amplifier 8 and deep feedback through the diodes 10. The voltage from the output of the inverter 7 is positive and, consequently, a positive voltage at the output of the operational amplifier 9. The diode 12 is shifted in the opposite direction and the current through it is zero.

Током с источника 5 операционный усилитель 3 поддерживаетс в состо нии , когда на его выходе отрицательное напр жение равно падению напр жени на открытом диоде 11, через который протекает ток источника 5 тока . На выходе компаратора 18 напр жение равно нулю или же отрицательное , что зависит от типа используемого компаратора.The current from the source 5 of the operational amplifier 3 is maintained in a state where the negative voltage at its output is equal to the voltage drop on the open diode 11 through which the current of the current source 5 flows. At the output of the comparator 18, the voltage is zero or negative, depending on the type of comparator used.

кит шину 1 тактовых импульсов, шину 2 преобразуемого напр жени , первый операционный усилитель 3, конденсатор 4, первый 5 и второй 6 источники тока, инвертор 7,второй 8 и третий 9 операционные усилители, первый 10, второй 11 и третий 12 диоды, компаратор 13, шину выходных импульсов И шину 15 установочного напр жени .whale bus 1 clock pulses, bus 2 convertible voltage, first operational amplifier 3, capacitor 4, first 5 and second 6 current sources, inverter 7, second 8 and third 9 operational amplifiers, first 10, second 11 and third 12 diodes, comparator 13, the output pulse bus and the installation voltage bus 15.

Источники тока 5 и 6 выполнены управл емыми напр жением и могут пред ставл ть собой, например, высокоом- Ный резистор.Current sources 5 and 6 are controllable voltages and can be, for example, a high-resistance resistor.

Шина 2 соединена с неинвертирую- (цим входом усилител 3, инвертирую- |ций вход которого соединен с пер- Ьым выводом конденсатора 4 и с выходом источника 5 тока. Аноды диодов 10-12 подключены к инвертирующим входам соответствующих операционных уси- Лителей 8,3 и 9, с выходами которых соединены соответственно катоды диодов . Второй вывод конденсатора k соединен с выходом источника 6 тока и с инвертирующим входом усилител 8, неинвертирующий вход которого соединен с шиной 1, а выход - с входом источника 6 тока и с входом инвертора 7. Выход инвертора 7 подключен к неинвертирующему входу усилител 9, инвертирующий вход которого соединен с первым выводом конденсатора k, а выход подключен к входу источника 5 тока. Шина 15 соединена с инвертирующим входом компаратора 13, неинвертирующий вход которого подключен к выходу усилител 3, а выход соединен с шиной 14.Bus 2 is connected to a non-inverting (the input of amplifier 3, the inverting | input of which is connected to the first output of capacitor 4 and to the output of current source 5. Anodes of diodes 10-12 are connected to the inverting inputs of the corresponding operating amplifiers 8.3 and 9, with the outputs of which are connected to the cathodes of the diodes, respectively.The second output of capacitor k is connected to the output of current source 6 and to the inverting input of amplifier 8, the non-inverting input of which is connected to bus 1, and the output to input of current source 6 and to inverter 7. Inverter output 7 to Connected to the non-inverting input of amplifier 9, the inverting input of which is connected to the first terminal of the capacitor k, and the output is connected to the input of current source 5. Bus 15 is connected to the inverting input of the comparator 13, the non-inverting input of which is connected to the output of amplifier 3, and the output is connected to bus 14 .

Широтно-импульсный модул тор работает следующим образом.Pulse width modulator operates as follows.

В отсутствии напр жений на шинах 1 и 2 напр жение на инвертирующем входе операционного усилител 8 поддерживаетс равным нулю за счет напр ™In the absence of voltages on buses 1 and 2, the voltage on the inverting input of operational amplifier 8 is kept equal to zero by the voltage of

00

5 0 50

0 0

В моменты присутстви тактовых импульсов положительной пол рности на шине 1 напр жение с выхода усилител 8 положительное, с выхода 7 равно нулю , а на выходе усилител 9 напр жение отрицательное и равно падению напр жени на открытом диоде 12. Потенциал в точке А равен нулю и напр жени с выходов усилител 3 и компаратора 13 остаютс неизменными и равными нулю.At the moments of the presence of clock pulses of positive polarity on bus 1, the voltage from the output of amplifier 8 is positive, from output 7 is zero, and at the output of amplifier 9, the voltage is negative and equal to the voltage drop on an open diode 12. The potential at point A is zero and the voltages from the outputs of the amplifier 3 and the comparator 13 remain unchanged and equal to zero.

Предположим, что начина с момента времени t,, (фиг.26) напр жение U Ву на шине 2 начинает резко возрастать . При возрастании напр жени U ex 11 подзапираетс . Током источника 5 тока происходит зар д конденсатора k через диод 10 и выход усилител 8. Посто нна времени зар да конденсатора 4 устанавливаетс такой , чтобы она была меньше самого быстрого возможного измерени напр жени U &х на шине 2. Этим обеспечиваетс то, что напр жение на первом выводе конденсатора 4 (точка А) отслеживает напр жение U8X и напр жение на выходе операционного усилител 3 повтор ет напр жение U &x c точностью до падени напр жени на диоде 11.Suppose that starting from the moment of time t ,, (Fig. 26), the voltage U Wu on the bus 2 begins to increase sharply. As the voltage increases, U ex 11 fits. The current of the current source 5 is charged by the capacitor k through the diode 10 and the output of the amplifier 8. The constant charging time of the capacitor 4 is set so that it is less than the fastest possible voltage measurement U & x on bus 2. This ensures that the voltage at the first terminal of the capacitor 4 (point A) monitors the voltage U8X and the voltage at the output of the operational amplifier 3 repeats the voltage U & xc with an accuracy up to the voltage drop across the diode 11.

В момент времени t на шину 1 приходит очередной тактовый импульс и напр жение с выхода усилител 8 становитс положительным. На выходе инвертора 7 напр жение равно нулю и напр жение на первом выводе конденсатора Ь (точка А) скачком устанав0At time t, the next clock pulse arrives on bus 1 and the voltage from the output of amplifier 8 becomes positive. At the output of the inverter 7, the voltage is zero and the voltage at the first terminal of the capacitor b (point A) is abruptly set

5five

ливаетс равным нулю, а так как на неинвертирующем входе усилител 3is cast to zero, and since at the non-inverting input of amplifier 3

515515

присутствует положительное напр жение , то на его выходе скачком по вл етс напр жение положительной пол рности максимально возможной амплитуды .If a positive voltage is present, then the positive polarity of the maximum possible amplitude appears abruptly at its output.

Установочное напр жение и„ шины 15 устанавливаетс несколько меньшим максимально возможного напр жени с выхода усилител 3, поэтому компара- тор 13 срабатывает и на шине 1 формируетс передний фронт выходного импульса. Вследствие понижени напр жени на первом выводе конденсатора А на втором вывсде конденсатора k формируетс напр жение отрицательной пол рности, которым операционный усилитель 8 удерживаетс в состо нии, при котором на его выходе остаетс напр жение положительной пол рности и при прекращении тактового импульса.The installation voltage and bus 15 is set at a slightly lower maximum voltage from the output of amplifier 3, therefore, the comparator 13 is activated and the leading edge of the output pulse is formed on bus 1. Due to a decrease in the voltage at the first terminal of the capacitor A at the second end of the capacitor k, a negative polarity voltage is formed, which the operational amplifier 8 is kept in a state at which the voltage of the positive polarity remains at its output when the clock pulse stops.

После момента времени t конденсатор b разр жаетс током of источника 6 тока, протекающим через диод 12 на выход операционного усилител 9.After time point t, capacitor b is discharged by the current of current source 6 flowing through diode 12 to the output of operational amplifier 9.

В момент времени t3 напр жение на втором выводе конденсатора k становитс более положительным, чем напр жение на неинвертирующем входе усилите- л 8. На выходе усилител 8 формируетс отрицательное напр жение и током через диод 10 обеспечиваетс поддержание потенциала второго вывода конденсатора , равным нулю.At time t3, the voltage at the second terminal of the capacitor k becomes more positive than the voltage at the non-inverting input of the amplifier 8. A negative voltage is formed at the output of the amplifier 8 and the current through the diode 10 is maintained at zero.

Начина с момента времени t конденсатор А зар жаетс от источника 5 тока через диод 10 и выход усилител 8.Starting from the moment of time t, the capacitor A is charged from the current source 5 through the diode 10 and the output of the amplifier 8.

В момент времени t4 напр жение на первом выводе конденсатора k становитс более положительным, чем напр жение U 5Х на шине 2, и напр жение на выходе усилител 3 снижаетс до напр жени UBX. Компаратор 13 срабатывает и на шине И формируетс задний фронт выходного импульса U вых« После этого все процессы повтор ютс .At time t4, the voltage at the first terminal of the capacitor k becomes more positive than the voltage U 5X on the bus 2, and the voltage at the output of the amplifier 3 decreases to the voltage UBX. The comparator 13 is triggered on the AND bus and the trailing edge of the output pulse U out is formed. After this, all processes are repeated.

1one

В некоторых област х применени широтно-импульсного модул тора удобнее снимать выходной сигнал не с шины , а с точки А.In some applications of the pulse-width modulator, it is more convenient to remove the output signal not from the bus, but from point A.

Claims

Invention Formula

A pulse width modulator containing a clock pulse bus, an output pulse bus, a conversion voltage bus connected to the non-inverting input of the first operational amplifier, the inverting input of which is connected to the first capacitor output and the output of the first current source, an inverter characterized in that in order to expand the field of use, a second current source, second and third operational amplifiers, first, second and third diodes, a voltage of the installation voltage, a comparator, and sources the current is controlled voltage, the anodes of the diodes are connected to the inverting inputs of the respective operational amplifiers, the outputs of which are connected to the cathodes of the diodes, the second capacitor output is connected to the output of the second current source and the inverting input of the second operational amplifier, the non-inverting input of which is connected to the clock pulse bus and the output is with the input of the second current source and with the input of the inverter, the output of which is connected to the non-inverting input of the third operational amplifier, invert iruyuschy input coupled to a first terminal of the capacitor, and an output connected to the input of the first current source, a tire mounting voltage connected to the inverting input of a comparator, whose non-inverting input connected to the output of the first operational amplifier and an output connected | C output bus.

FIG. 2