SU1311009A1 - Способ формировани р да широтно-модулированных импульсных сигналов,равномерно сдвинутых по фазе,и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к импульсной технике. Цель изобретени  - рас- Ешрение динамического и частотного диапазонов модул ции. Способ формировани  р да широтно-модулированных импульсных сигналов (ШМИС) равномерно сдвинутых по фазе, реализован в устройстве. Дл  достижени  цели в устройство введены дискриминатор 4 перемодул ции, сумматор 6, дешифра- . тор 7 и узел 5 выделени  зон модул ции . Способ включает сравнение входного сигнала с опорным напр жением (н), формирование опорного Н многократным последовательным добавлением к пилообразному Н посто нного Н, равного по величине размаху пилообразного Н, вс кий раз при превышении входным сигналом верхнего граничного значени  опорного Н, а при снижении величины входного сигнала ниже нижнего граничного значени  изменени  опорного Н его последовательно умень-- шают на величину посто нного Н, равную размаху пилообразного Н, формирование по результату сравнени  входного и опорного Н между его различными значени ми ШМИС и формирование выходных импульсных Н, прргчем их передние фронты формируют последовательно по передним фронтам импульсо-в ШМИС, а задние фронты - последовательно через п импульсов ШМИС по их задним фронтам, где п определ ют как отношение размаха опорного Н к размаху пилообразного Hi 2 с.п. ф-лы, 3 ил. с (Л с: оо

Description

f13

Изобретение относитс  к импул1,с- ной технике и может быть использовано в устройствах автоматики и ключевых усилител х низкой частоты,:

Це-лью изобретени   вл етс  расширение динамического и частотного диапазонов модул ции путем формировани  N равномерно сдвинутых по фазе выходных импульсных сигналов при использовании опорного сигнала, размах которого увеличиваетс  пропорционально увеличению входного сигнала,

Способ формировани  р да широтно- модулированных импульсных сигналов, равномерно сдвинутых по фазе, включает сравнение входного сигнала с опорным напр жением, формирование опорного напр жени  многократным по-- следовательным добавлением к пилообразному напр женшо посто нного напр жени ,, равного по величине размаху пилообразного напр жени , вс кий раз при превышении входным сигналом верхнего граничного значени  опорного .напр жени , а при снижении величины входного сигнала нгоке граничного значени  изменени  опорного напр жени  его последовательно уменьшают на величину посто нного напр жени , равн ло размаху пилообразного напр жени , формирование по результату сравнени  входного и опорных напр жений , между его граничными значени ми широтно-модулированного импульсногс сигнапа и формирование выходных импульсных напр жений, причем нх передние фронты формируют нослед.ова гельно по передним фронтам импульсов широтно-модулированного сигнала, а задние фронты - последовательно через п импульсов широтно-модулироваиного сигнала по их задним фронтам, где п определ ют как отношение размаха опорного напр жени  к размаху пилообразного .

На фиг.1 показана блок-схема устройства дл  формировани  р да широт- но-модухшрованных импульсньж сигна- лов, равномерно сдвинут1згх по фазе; на фиг.2 - временные диаграммы его работы; на фиг.З - примеры выполнени  Отдельных узлов устройства,

Устройство дл  формировани  р да широ тно-мо д ул ир о в ан ных имнул ь с ПЬ1Х сигналов содержит генератор 1 тактовых импульсов, генератор 2 пилообразных напр жений, компаратор 3, /дискриминатор 4 неремодул нии, узел 5

92

зыделеыи  зо;; модул п;ии, сумматор 6, .дешифратор 7 и кольцевой регистор 8 сдвига, при этом выход генератора 1 такто зых импульсов соединен с входом

генератора 2 пилообразного напр жени  и первым входом .дискриминатора 4 перемодул ции , второй вход которого соединен с выходом компаратора 3,входом кольцевого регистра 8 сдвига и

первым входом дешифратора 7, вторые входы ко горого соединены с выходами кольцево о регистра 8 сдвига, выходы- с выходными тинами устройства, а третьи входы - с выходами узла 5 выделени  зон модул ции и входами сумматора 65 пос:ледний вход которого соединен с выходом генератора 2 пило- с;бразного напр жени , а выход - с первым входом компаратора 3, второй

которого соединен с входной ши- пой, а выход.ы дискриминатора 4 соединены с входами узла 5 выделени  зон мо.дул ции.

5

0

5

0

Генератор 1 тактовых импульсов предназначен дл  формировани  импульсной последовательности типа ме- ан.др; котора  преобразуетс  генератором 2 пилообразного напр жени  в линейно нзме -1 ющийс  симметричный -сигнал Up, Гене)атор 2 пилообразного напр жени  может быть выполнен на операционном усилителе, охваченном емкостной обратной св зью (фиг.З).

Компаратор) 3 слтужит /дл  формирова- liHH сигнала с ШИМ (фиг, 2,2) по результату сравнени  входного сигнала I gj с опорнь;м напр жением U (фиг,2.1) г;оступаюш {м на его вход через сумматор Б.

Дискриминс.тор 4 перемодул ц {и слу-  мт дл  формировани  первого V; и л.торого V,., (фиг.2,3, 2,4) сигналов, ха;эактеризуюЕ;их перемодул цию сигнала с ШЖ1. При перемодул ции сигнала с ШШ максикалъной величине пилообразного напр жени  соответствует им- хульс на вь;ход,е компаратора, что приводит к по в.лению первог о импульсного сигнала (фиг,2,3)) характеризую- шего необходимость увеличени  опор- : -Ю1 о напр. жени . Если минимальному пначенио изменени  опорного напр же- 1-1ИЯ соответствует пауза на выходе KOMTiapaTOpa 3, на выходе дискриминатора i формируетс  второй импульсньй сигнал (фиг„2,4)5 что характеризует пес-бхоггимость уменьшени  опорного на- пр  жени . Дис:криминатор 4 перемодул 313

ции может быть вьтолнен (фиг.З) на элементе задержки на интервал Т«Т (t OjOlT) и логических элементах.

Устройство выделени  зон модул ции предназначено дл  последовательного формировани  на N-1 выходе единичных потенциалов (фиг,2.5-2.7)при увеличении опорного напр жени  (формирование первого импульсного сигнала фиг.2.3 дискриминатором 4). При уменьшении опорного напр жени  (формирование импульсного сигнала фиг.2.4) выходные шины узла 5 выделени  зон модул ции последовательно обнул ютс  (фиг.2.5-2.7)-Эти напр жени  поступают на входы сумматора 6, выходное пилообразное напр жение которого измен етс  от V(п-1) до V,

10094

граничных значений изменени  опорно го напр жени .

Таким образом в предлагаемом уст ройстве дл  любого уровн  входного

с сигнала обеспечиваетс  выбор зоны модул ции, дл  которой выполн етс 

условие (п-1 )V : „- п.

to

)5

Дл  установленной зоны модул ции выходные напр жени  узла 5 выделени зоны модул ции, поступа  на третьи входы дешифратора 7, обеспечивают формирование длительности выходных импульсов в соответствии с выражени ем Т Т(п-1 ) + (Г . При этом передни фронт выходных импульсов (фиг.2.12- 2.15) формируетс  поочередно, что обеспечиваетс  выходными напр жени  ми кольцевого регистра 8 сдвига, по тупающими на вторые входы дешифрато ра 7.

Следовательно, в устройстве обес печиваетс  линейность модул ционной характеристики, т.е. дл  каждого из

каналов выполн етс  выражение /N1 Ugx/N.

п.

Узел 5 выделени  зон модул ции мо-20 жет быть выполнен (фиг.З) на RS-триг- гере, (N-1) D-триггерах и логических

элементах.

Кольцевой регистр 8 сдвига (фиг.З/ служит дл  поочередного вьщелени  N 25 периодов (фиг.2.8-2.11) сигнала с ШИМ (фиг.2.2) . Выходные сигналы регистра 8, поступа  на вторые входы управлени  дешифратора 7,обеспечивают поочередное формирование передних фронтов его вы- 30 вательно, в устройстве обеспечива- ходных напр жений (фиг.2.12-2.15) по етс  их равномерный фазовый сдвиг, переднему фронту сигнала с ШИМ чем достигаетс  повышение суммарной (фиг.2.2).

Выходные напр жени  узла 5, посту- „„ / о .,ч

. 35 ныи диапазон устройства (фиг.2.16). па  на вторые входы управлени  дешиф- „

Так как в устройстве используетс 

ратора 7, измен ют длительность его

выходных импульсов (фиг.2.2-2.15) причем формирование переднего фронта выходных импульсов происходит через п импульсов сигнала с ШИМ по их заднему фронту. Возможна  реализаци  дешифратора 7 приведена на фиг.З.

Устройство работает следующим образом .

Входной сигнал Ug поступает на вход компаратора 3 (фиг.2.1), где сравниваетс  с пилообразным напр жеЭто позвол ет использовать предлагаемое устройство в многоканальных усилител х класса Д. Поскол ку передние фронты выходных импульс ных напр жений формируютс  последочастоты переключений в N раз, в результате чего увеличиваетс  частот40

45

Так как в

сравнение только с одним пилообразным напр жением, искажение выходного сигнала вследствие неидентичности ка налов отсутствует. Это позвол ет использовать предлагаемое устройство дл  уменьшени  искажений выходного сигнала в многоканальных усилител х класса Д, а изменение величин опорно го напр жени  вместе с ростом входного сигнала позвол ет расширить динамический диапазон- преобразуемого сигнала.

кием и„(t), граничные значени  изменени  которого устанавливаютс  от

50

Vn(n-) до Vn- п, где ,2,3...

При выходе Ug за установленные границы дискриминатор 4 формирует первый (фиг.2.3) либо второй(фиг.2.4) импульсные сигналы, которые привод т ее соответственно к переключению узла 5 выделени  зоны модул ции, выходные напр жени  которого (фиг..6) вызывают увеличение либо уменьшение

10094

граничных значений изменени  опорного напр жени .

Таким образом в предлагаемом устройстве дл  любого уровн  входного

с сигнала обеспечиваетс  выбор зоны модул ции, дл  которой выполн етс 

условие (п-1 )V : „- п.

Дл  установленной зоны модул ции выходные напр жени  узла 5 выделени  зоны модул ции, поступа  на третьи входы дешифратора 7, обеспечивают формирование длительности выходных импульсов в соответствии с выражением Т Т(п-1 ) + (Г . При этом передний фронт выходных импульсов (фиг.2.12- 2.15) формируетс  поочередно, что обеспечиваетс  выходными напр жени ми кольцевого регистра 8 сдвига, поступающими на вторые входы дешифратора 7.

Следовательно, в устройстве обеспечиваетс  линейность модул ционной характеристики, т.е. дл  каждого из

каналов выполн етс  выражение /N1 Ugx/N.

вательно, в устройстве обеспечива- етс  их равномерный фазовый сдвиг, чем достигаетс  повышение суммарной

Это позвол ет использовать предлагаемое устройство в многоканальных усилител х класса Д. Поскольку передние фронты выходных импульсных напр жений формируютс  последовательно , в устройстве обеспечива- етс  их равномерный фазовый сдвиг, чем достигаетс  повышение суммарной

„„ / о .,ч

частоты переключений в N раз, в результате чего увеличиваетс  частот35 ныи диапазон устройства (фиг.2.16). „

Так как в устройстве используетс 

40

45

Так как в

сравнение только с одним пилообразным напр жением, искажение выходного сигнала вследствие неидентичности каналов отсутствует. Это позвол ет использовать предлагаемое устройство дл  уменьшени  искажений выходного сигнала в многоканальных усилител х класса Д, а изменение величин опорного напр жени  вместе с ростом входного сигнала позвол ет расширить динамический диапазон- преобразуемого сигнала.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Способ формировани  р да широт- но-модулированных импульсных сигналов , равномерно сдвинутых по фазе, включающий формирование опорного напр жени , сравнение входного сигнала с опорным напр жением, формирование по результату сравнени  широтно-моду- лированного импульсного сигнала, формирование N выходных импульсных на513

   пр дений, отличающийс  тем, что, с целью расширени  динамического и частотного диапазонов модул ции , дополнительно сравнивают входной сигнал с граничными значени ми изменений опорного напр жени ,которое формируют многократным последовательным добавлением к пилообразному напр жению посто нного напр жени , равного по величине размаху пилообразного напр жени , вс кий раз при превышении входным сигналом верхнего граничного значени  опорного напр жени  , а при снижении величины входного сигнала ниже нижнего граничного знач€ ни  изменени  опорного напр жени  его последовательно уменьшают на величину посто нного напр жени ,равную размаху пилообразного напр жени  при этом передние фронты выходных импульсных напр жений формируют последовательно по передним фронтам импульсов широтно-модулированного сигнала ., а задние фронты выходных импульсных напр жений формируют последовательно через п импульсов широтно- модулированного сигнала по их задним фронтам, где п определ ют как отношение размаха опорного напр жени  к размаху пилообразного.
2. 2. Устройство дл  формировани  р - .да широтно-модулированных импульсньгх

   96

   сигналов, равномерно сдвинутых по фазе , содержащее генератор тактовых импульсов, кольцевой регистр сдвига, генератор пилообразного напр жени  и компаратор, первый вход которого соединен с входной шиной, отличающеес  тем, что, с целью расширени  динамического частотного диапазонов модул ции, в него дополнительно введены дискриминатор перемодул ции3 сумматор, дешифратор, и узел выделени  зон модул ции,причем выход генератора тактовых импульсов подключен к входу генератора

   пилообразного напр жени  и первому входу дискриминатора перемодул ции, второй вход рсотор.ого соединен с выходом компаратора,- входом кольцевого регистра сдвига и первым входом деБ1ифратора , выходы которого соединены с выходными шинами устройства, вторые входы - с выходами кольцевого регистра сдвит а, а третьи входы - с выходами узда выделени  зон модул ции и входами сумматора, последний вход которого соединен с выходом генератора пилообразного напр жени , а выход - с вторым входом компаратора, при этом выходы дискриминатора

   перемодул ции соединены с вхоами узла выделени  зон моул ции .

   (pue.2