Широтно-імпульсний модулятор

Широтно-імпульсний модулятор, який містить транзистор першого типу провідності, емітер якого через перший резистор сполучений з шиною джерела живлення, а колектор - з анодом діода і через конденсатор - із загальною шиною, RS-тригер, S 3 Біспін генератор 2 виконаний на напівпровідниковій структурі. Транзистори 3 і 4, конденсатор 6, стабілітрон 7 і резистори 8-10 утворюють генератор пилоподібної напруги (ГПН). Стабілізатор струму на транзисторі 3, стабілітроні 7 і резисторах 8 і 10 призначений для заряду конденсатора 6 постійним струмом. Насичений ключ на транзисторі 4 призначений для швидкого розряду конденсатора 6. Діод 5 виключає можливість заряду конденсатора 6 струмом витоку біспін генератора 2. Пристрій працює наступним чином. При надходженні тактового імпульсу позитивної полярності на S-вхід RS- тригера 1 інверсний вихід Q останнього встановлюється в нульовий стан, транзистор 4 закривається, і починається заряд конденсатора 6 струмом стабілізатора на транзисторі 3. В цей час біспін генератор 2 знаходиться в непровідному стані, тому через резистори 16 і 17 протікає тільки струм витоку і транзистор 20 закритий (не робить вплив на роботу пристрою). Через проміжок часу, рівний тривалості імпульсу позитивної полярності на прямому виході Q тригера 1, напруга на конденсаторі 6 досягне величини, при якій виконуються умови генерації біспін генератора (напруга на виході підкладки перевищує на декілька Вольт напругу на виході омічного контакту і струм підкладки перевищує певну величину, достатню для виникнення процесу генерації в біспін генераторі) останній генерує імпульс позитивної полярності, який виділяється на резисторах 16 і 17. Транзистор 20 вмикається і встановлює тригер 1 в нульовий стан (Q =0). Транзистор 4 відкривається і швидко розряджає конденсатор 6. Генерація імпульсу біспін генератором припиняється (зривається), транзистор 20 вимикається і пристрій залишається в такому стані до приходу наступного тактового імпульсу. Зміна сигналу на шині вхідної модулюючої напруги викликає пропорційну зміну тривалості імпульсу на прямому виході Q тригера 1 (великим значенням напруги модуляції відповідають великі значення тривалості імпульсу і навпаки). 63657 4 Для розширення діапазону зміни модулюючої напруги у бік зменшення необхідно забезпечити мінімальне значення порогу включення транзистора 20 (напруга на R-вході триггера 1). Це досягається зменшенням опору резистора 16 і вибором транзистора 20 з великим значенням коефіцієнта посилення по струму (наприклад, КТ 342 або КТ 3102). Для розширення діапазону зміни модулюючої напруги у бік збільшення пропонується стабілізатор струму та діодна оптопара, включивши фотодіод оптопари катодом до шини живлення і анодом до колектора транзистора 4, а світлодіод оптопари через змінний резистор - між шиною живлення і загальною шиною. Одним з важливих прикладів ШІМ являється відносна тривалість імпульсів, яка визначається як відношення тривалості імпульсів до періоду їх слідування. Для отримання мінімального значення відносної тривалості імпульсів необхідно забезпечити такий режим роботи ШІМ, при якому максимальна напруга на конденсаторі 6 (при мінімальному значенні модулюючої напруги) трохи перевищує залишкову напругу розрядженого конденсатора 6, що може бути досягнуте включенням одного або декількох діодів в ланцюг розряду конденсатора 6 між колектором транзистора 4 і точкою з'єднання конденсатора 6 з колектором транзистора 3 і анодом діода 5. Резистор 8 призначений для точної установки величини струму заряду конденсатора 6. Їм також можна зміщувати діапазон зміни відносної тривалості імпульсів при постійних значеннях ємності конденсатора 6 і величині моделюючої напруги. Таким чином, введення в широтно-імпульсний модулятор нових елементів і зв'язків дозволить збільшити його надійність і динамічний діапазон вхідних модулюючих напруг завдяки більш простій конструкції біспін генератора в порівнянні з традиційними компараторами і простотою включення його в схему модулятора. 5 Комп’ютерна верстка Мацело В. 63657 6 Підписне Тираж 23 прим. Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601