Импульсной модуляции

Импульсные стабилизаторы постоянного напряжения по способу управления регулирующего элемента подразделяют на релейные (или двухпозиционные) и с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Подробно работа ИСПН рассматривается на примере релейного стабилизатора, схема которого изображена на 9.25. В этом стабилизаторе в блоке сравнения функции сравнения эталонного (опорного) напряжения с выходным напряжением стабилизатора совмещены с функциями релейного устройства. Те и другие функции выполняет стабилитрон Д^.

В стабилизаторах с широтно-импульсной модуляцией в импульсном блоке имеется генератор импульсов ГИ. Существует два типа

9.26. Структурные схемы импульсного стабилизатора постоянного напряжения с широтно-импульсной модуляцией первого типа (а), второго типа (б) и временные диаграммы, поясняющие работу ИСПН второго типа (в)

Схема генератора выходного напряжения автономного инвертора с широтно-импульсной модуляцией и вид формируемых этой схемой напряжений даны на 7.6 а, б. Усилитель / формирует разнополярные пилообразные импульсы «2, которые поступают на вход сумматора 2 и сравниваются с синусоидальным напряжением «з- Управляющим элементом схемы является реле РП2, его контакты формируют разнополярные, промодулированные по ширине прямоугольные импульсы «5 ( 7.6). Если к неподвижным контактам Л и ? реле 1РП2 подвести изменяющееся во времени напряжение uc=±Umsin
Структурные схемы моделей преобразователей, которые набираются из стандартных решающих блоков ЭВМ, позволяют воспроизводить типичные формы выходных напряжений магнитного усилителя, мостового инвертора, автономного инвертора с широтно-импульсной модуляцией, тиристорного преобразователя. Эти схемы достаточно просто реализуются на АВМ и надежны в диапазоне частот 0,1 — 10,0 Гц. Модели позволяют изменять частоту, амплитуду и гармонический состав выходного напряжения. С помощью таких схем с достаточной точностью можно исследовать

7.6. Схема инвертора с широтно-импульсной модуляцией; напряжения, формируемые на выходе генератора

Схема генератора выходного напряжения автономного инвертора с ши-ротно-импульсной модуляцией и вид формируемых этой схемой напряжений даны на 6.6 я, б. Усилитель / формирует разнополярные пилообразные импульсы и2, которые поступают на вход сумматора 2 и сравниваются с синусоидальным напряжением м3. Управляющим элементом схемы является реле РП2, его контакты формируют разнополярные, промодулированные по ширине прямоугольные импульсы щ ( 6.6). Если к неподвижным контактам А и Б реле 1РП2 подвести изменяющееся во времени напряжение

то схема будет осуществлять и амплитудную модуляцию. В этом случае вид напряжения, которое формируется реле РП1, соответствует виду напряжения и условиям, имеющимся в однофазном инверторе с широтно-импульсной модуляцией.

Структурные схемы моделей преобразователей, которые набираются из стандартных решающих блоков ЭВМ, позволяют воспроизводить типичные формы выходных напряжений магнитного усилителя, мостового инвертора, автономного инвертора с широтно-импульсной модуляцией, тиристорного гфеобразователя. Эти схемы достаточно просто реализуются на АВМ и надежны в диапазоне частот 0,1—10,0 Гц. Модели позволяют изменять частоту, амплитуду и гармонический состав выходного напряжения. С помощью таких схем с достаточной точностью можно исследовать как статические, так и динамические режимы работы электрических машин.

6.6. Схема инвертора с широтно-импульсной модуляцией (а); напряжения, формируемые на выходе генератора (б)

При фазо-импульсной модуляции ( 8.9, а) под действием сигнала изменяется начальная фаза последовательности импульсов, являющихся переносчиком информации. Частотно-импульсной модуляцией называют изменения частоты следования импульсов ( 8.9, б) на время передачи сообщения. Скважность импульсов при ЧИМ сохраняется равной двум.

При амплитудно-импульсной модуляции под действием сигнала изменяется амплитуда импульсов ( 8.7). Очевидно, изменение амплитуды импульсов под действием сигнала может быть воспринято

в месте приема информации. При широтно-импульсной модуляции ( 8.8) под действием сигнала изменяется ширина импульсов,

При фазо-импульсной модуляции ( 8.9, а) под действием сигнала изменяется начальная фаза последовательности импульсов, являющихся переносчиком информации. Частотно-импульсной модуляцией называют изменения частоты следования импульсов ( 8.9, б) на время передачи сообщения. Скважность импульсов при ЧИМ сохраняется равной двум.

В системах передачи информации часто применяют модуляцию последовательности импульсов сообщением U(t). Импульсы с постоянным периодом повторения Т„ модулируются по амплитуде, длительности или временному положению. Поэтому различают амплитудно-импульсную (АИМ), широтно-импульсную (ШИМ) и время-импульсную (ВИМ) виды импульсной модуляции ( 3.1).

В зависимости от характера,передаваемых сигналов системы радиосвязи, как отмечалось, делятся на аналоговые и дискретные (цифровые). В аналоговых системах сообщение является непрерывным во времени и при передаче может принимать любое значение в заданном диапазоне уровней. Передача осуществляется путем непрерывной (AM, ЧМ, ФМ) или дискретной во времени (импульсной) модуляции параметров радиосигнала сообщением. При импульсной модуляции передаются дискретные во времени значения сообщения.

Время-импульсная модуляция (ВИМ) обладает наибольшей помехоустойчивостью из всех видов импульсной модуляции. При демодуляции сигналов с ВЙМ с целью увеличения амплитуды выходного сигнала предварительно производится преобразование ВИМ в ШИМ.

Многоканальные дискретные радиолинии связи. Перейдем к рассмотрению особенностей цифровых систем связи. В таких системах широко применяется кодово-им-пульсная модуляция (КИМ). Для улучшения энергетических характеристик в радиолинии обычно используется временное разделение каналов с последовательной передачей во времени отдельных позиций кодового слова [6]. КИМ представляет собой совокупность амплитудно-импульсной модуляции и кодирования. Квантование непрерывных сигналов по времени и по уровню, а также вопросы кодирования дискретных сообщений были рассмотрены в § 1.3.

В общем случае перемножение двух и более напряжений может быть достигнуто различными методами, однако в электронике в настоящее время наиболее широко применяются методы логарифмирования, параметрического преобразования, управления передаточной проводимостью транзисторов и широтно-импульсной модуляции, позволяющие реализовать перемножители в виде полупроводниковых интегральных микросхем.

При амплитудно-импульсной модуляции тактовые импульсы модулируются по амплитуде исходным сигналом и при этом в импульсном модуляторе производится умножение немодулированной последовательности импульсов ?/и (f) на напряжение исходного сигнала UQ (t): ?/АИМ (0 = #н (t) UQ (t).

В случае с АИМ и ДИМ сигнал детектируется и тем самым восстанавливается интегрированием. При фазово-импульсной модуляции исходный непрерывный сигнал восстанавливается несколько сложнее — необходимо преобразовать ФИМ в АИМ или ДИМ, после этого произвести интегрирование.

Функциональная схема стабилизатора такого типа, основанного на широтно-импульсной модуляции (ШИМ), приведена на 137, в. Так же как и в непрерывном стабилизаторе, напряжение на сопротивлении нагрузки ?/Стаб сравнивается с эталонным напряжением ?эт. Разностный сигнал усиливается и поступает на широтно-импульсный модулятор ШИМ, управляя длительностью формируемых им импульсов тимп = var ( 137, г). Если напряжение на выходе увеличивается, то длительность импульсов уменьшается, и наоборот. С выхода модулятора импульсы подаются на запертые транзисторы VT1, VT2, открывая их на время, равное длительности управляющих импульсов. Транзисторы, таким образом, работают в ключевом режиме, подключая сопротивление нагрузки к источнику питания лишь на некоторое время. Чтобы в сопротивлении нагрузки ток был постоянным, ставится П-образный Сф/,фСф — фильтр нижних частот. Поскольку частота следования импульсов обычно велика (десятки килогерц), то фильтрация не вызывает каких-либо особых затруднений. К- п. д. стабилизаторов, работающих в режиме переключения, может доходить до 99 %.