DE1962017A1

DE1962017A1 - Impulsbreitenmodulationsanordnung

Info

Publication number: DE1962017A1
Application number: DE19691962017
Authority: DE
Inventors: Geoffrey Hancock
Original assignee: GE Healthcare UK Ltd
Current assignee: GE Healthcare UK Ltd
Priority date: 1969-12-11
Filing date: 1969-12-11
Publication date: 1971-06-16

Description

Impulsbreitenmodulationsanordnung Die Erfindung bezieht sich auf eine Impulsbreitenmodulationsanordnung, die sich insbesondere zur Spannungsregelung eignet.
Die Erfindung betrifft insbesondere die Regelung der Ausgangsspannung von Generatoren; sie versucht dabei, bei Impulsmodulationsanordnungen für eine solche Regelung beträchtliche Einsparungen in der Grösse und in den Kosten zu erreicnen.
Geoäss der Erfindung i; ine Impulsbreitenmodulationsanordnung derart aufgebaut, dass ein Funktionsgenerator zur Erzeugeng einer Sägezahn- oder Dreieckschwingung vorgesehen ist, dass eine Addierschaltung zum Zusammenfügen des sägezahn-oder dreicksförmigen Signals mit einem veränderlichen Steuersignal (beispielsweise dem Fehlersignal) vorgesehen ist, das beispielsweise vom Ausgang eines Gleichstromgenerators hergeleitet wird, dass ein transistorisierter Differenzverstärker mit senr hoher Eingangsimpedanz und senr grosser Verstärkung vorgesehen ist, an dessen einem Eingang das kombinierte Signal und an dessen anderem Eingang ein scheinbar konstantes, von einer Einrichtung mit niedrigem Widerstandstemperaturkoeffizienten (beispielsweise einer Zenerdiode) hergeleitetes Bezugssignal angelegt ist, und dass der Differenzverstärker ein impulsförmiges Ausgangssignal abgibt, bei dem die Impulsbreite von der relativen Grösse des kombinierten Signals und des Bazugssignals abhängt.
Man erkennt so, dass das mittlere Ausgangssignal des Differenzverstärkers in Abhängigkeit von der Gasse des Steur- oder Fehlersignals schwankt,da das sägezahnförmige Signal und das Bezugssignal konstant sind.
Bei einem Anwendungsbeispiel der Erfindung auf eine Spannungsregelung erregt das impulsförmige Ausgangssignal des Differenzverstärkers das Feld eines Gleichstromgenerators, von dessen KLemmenspannung das Fehlersignal abgelelzet wird. Wenn die Generatorlast steigt und die Klemmenspannung veranlasst zu sinken, wird das Tastverhältnis der Ausgangs-Impulse des Differenzverstärkers so verändert, dass die Klemmenspannung des Generators wieder auf den erforderlichen Wert gebracht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt.Darin zeigen: Fig.1 ein SchaLtbild der Impulsbreitenmodulationsanordnung und Fig.2 verschiedene Signalformen wie sie an den Differenzverstärker der Anordnung von Fig.1 angelegt und von diesem abgeleitet werden.
Nach Fig.1 wird die Impulsbreitenmodulation des aw Ausgang X des transistorisierten Differenzverstarkers DA auftretenden Signals dadurch erzielt, dass dem Eingang Y des Verstärkers ein kombiniertes Signal zugeführt wird, das aus einem über den Leiter L von einem (nicht dargestellten)Sägezahngenerator hergeleiteten Sägezahnsignal V5 und aus einem von einer veränderlichen Eingangsspannung VI über das Potentiometer R1 und den Widerstand R2 hergeleiteten versänderlichten Regelspannung VE zusammengesetzt ist, und dass dem Eingang Z des Verstärkers eine Bezugsspannung VR zugeführt wird, die über eine parallel zur Eingangsspannung Tr.tM geschaltete Serienschaltung aus einer Zenerdiode ZD und einem widerstand R3 hergeleitet ist. Diese Zenerdiode klemmt die Spannung VR auf einen gewünschten Wert; dabei sind temperaturabhängige Änderungen dieser Spannung infolge des niedrigen Widerstandstemperaturkoeffizienten der Zenerdiode ZD sehr gering.
Die Kurvenformen der Signal VS, VE und VR sind in Fig.2 dargestellt. Wie man erkennen kann, sind die Signale VS und VE kombiniert, damit ein Kombinationssignal erzeugt wird, dessen Grösse sic mit der Grösse der Regelspannung VE ändert. Wenn die Grösse der Summe aus der Regelspannung VE und der Sägezahnspannung VS den Wert der bezugsspannung V übersteigt, cann gibt der Differenzverstärker ein konstantes Ausgangssignal ab. Die Dauer des Differenzverstärker-Ausgangssignals hängt jedoch von der Differenz zwischen VE+VS und VR ab. Die dargestellte Ausgangskurvenform (1) ist das impulsförmige Ausgangssignal des Differenzverstärkers DA, wenn ein Wert des Regelsignals VE angelegt ist, während die Ausgangskurvenform (2) das impulsförmige Ausgangssignal des Differenzverstärkers ist, wenn die Regelspannung VE erniedrigt wird, was bedeutetm dass sich die Impulsbreite des Ausgangssignals des Differenzverstärkers geändert hat. Diese geänderter.
Ausgangsimpulse kännen zur Korrektur eines nie Abnahme der Regelspannung verursachenden Zustandes ver9endev erden, so dass die Impulsbreite der Ausgangs impulse des Differenzverstärkers wieder auf den früheren Wert gebracht werden kann.
In einer bevorzugten Ausführungsform hängt die Eingang spannung VIN umgekehrt von der Klemmenspannung eines G1eichstromgenerators ab; das Ausgangssignal des Differenzverstärkers erregt dabei das Fela des Generators. Wenn die Last des Generators vergrössert wird, sinkt auf diese Weise die Klemmenspannung und verursacht eine Zunahme der Regelspannung V. Wie man aus den Kurvenformen von Fig.2 erkennen kann, dient die Zunahme der Regelspannung dazu, die ImpuLsbreite der Ausgangsimpulse des Differenzverstärkers zu vergrössern, damit eine Zunahme der Generators erregung und folglich eine Zunahme der Klemmenspannung des Generators bewirkt wird.
Die obige Beschreibung ist zwar auf eine Anwendung im Gleichspannungsbereich beschränkt worden, doch sei bemerkt, dass mit geeigneten Gleichrichteranordnungen auch Anwendungsfälle im echselspannungsbereich in Betracht kommen.
Patentansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Impulsbreitenmodulationsanordnung, dadurch gekennzeichnet, dass ein Funktionsgenerator zur Erzeugung eines sägezahnförmigen oder dreiecksförmigen Signals vorgesehen ist, dass eine Addierschaltung zum Zusammenfügen des sägezahnförmigen oder dreiecksförmigen Signals mit einem verånderlichen Regelsignal vorgesehen ist, dass ein transistorisierter Differenzverstärker mit sehr hoher Eingangsimpedanz und sehr grosser Verstärkung vorgesehen ist, an dessen einem Eingang das zusammengefügte Signal angelegt ist und an dessen anderem Eingang ein scheinbar konstantes, von einer Sinrichtung mit niedrigem Widerstandstemperaturkoeffizienten hergeleitetes Bezugssignal angelegt ist, und dass der Differenzverstärker Ausgangs impulse liefert, deren Breite von den relativen Grössen des zusammengefügten Signals und des ezugssignals abhängt.
2. impulsbreltenmodulationsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung mit niedrigen Widerstandstemperaturkoeffizienten eine Zenerdiode ist.
3. Spannungsregelanordnung mit einer Impulsbreitenmodulationsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das impulsförmige Ausgangssignal des Differenzverstärkers das Feld eines Gleichstromgenerators erregt, von dessen Klemmenspannung die Regelspannung abgeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung derart geschaltet ist, dass sich das Tastverhältnis der Ausgangs impulse des Differenzverstärkers bei einem Ansteigen der Generatorlast, das ein Sinken der Klemmenspannung verursacht, derart ändern, dass die Klemmenspannung des Generators wieder auf den erforderlichen Wert gebracht wird.