Новый импульсный модулятор с малой частотой переключений

Новый импульсный модулятор с малой частотой переключений

Предложен импульсный интегрирующий модулятор (преобразователь аналогового сигнала) с модуляцией частоты и длительности импульсов, подобной сигма-дельта-модуляции (с малой частотой переключений), но без квантования. Модулятор характеризуется отсутствием шума квантования, свойственного сигма-дельта-мо...

Повний опис

Збережено в:
Бібліографічні деталі
Дата:2014
Автор: Голуб, В.С.
Формат: Стаття
Мова:Russian
Опубліковано: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2014
Назва видання:Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Теми:
Системы передачи и обработки сигналов
Онлайн доступ:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100460
Теги: Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:овый импульсный модулятор с малой частотой переключений / В.С. Голуб // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 5-6. — С. 10-14. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-100460
record_format dspace
spelling irk-123456789-1004602016-05-23T03:02:08Z Новый импульсный модулятор с малой частотой переключений Голуб, В.С. Системы передачи и обработки сигналов Предложен импульсный интегрирующий модулятор (преобразователь аналогового сигнала) с модуляцией частоты и длительности импульсов, подобной сигма-дельта-модуляции (с малой частотой переключений), но без квантования. Модулятор характеризуется отсутствием шума квантования, свойственного сигма-дельта-модулятору, и малой частотой переключений, в отличие от частотно-импульсного. Модулятор рекомендуется, в частности, для преобразования сигналов на входе усилителей мощности класса D. Запропоновано імпульсний інтегруючий модулятор (перетворювач аналогового сигналу) з модуляцією частоти і тривалості імпульсів, подібною до сигма-дельта-модуляції (з малою частотою перемикань), але без квантування. Модулятор характеризується відсутністю шуму квантування, властивого сигма-дельта-модулятору, та малою частотою перемикань, на відміну від частотно-імпульсного. Модулятор рекомендується, зокрема, для перетворення сигналів на вході підсилювачів потужності класу D. The author presents an integrating pulse modulator (analog signal converter) with the pulse frequency and duration modulation similar to sigma-delta modulation (with low switching frequency), without quantization. The modulator is characterized by the absence of the quantization noise inherent in sigma-delta modulator, and a low switching frequency, unlike the pulse-frequency modulator. The modulator is recommended, in particular, to convert signals at the input of the class D power amplifier. 2014 Article овый импульсный модулятор с малой частотой переключений / В.С. Голуб // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 5-6. — С. 10-14. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 2225-5818 DOI: 10.15222/TKEA2014.2.10 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100460 621.376.5 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Системы передачи и обработки сигналов
Системы передачи и обработки сигналов
spellingShingle Системы передачи и обработки сигналов
Системы передачи и обработки сигналов
Голуб, В.С.
Новый импульсный модулятор с малой частотой переключений
Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description Предложен импульсный интегрирующий модулятор (преобразователь аналогового сигнала) с модуляцией частоты и длительности импульсов, подобной сигма-дельта-модуляции (с малой частотой переключений), но без квантования. Модулятор характеризуется отсутствием шума квантования, свойственного сигма-дельта-модулятору, и малой частотой переключений, в отличие от частотно-импульсного. Модулятор рекомендуется, в частности, для преобразования сигналов на входе усилителей мощности класса D.
format Article
author Голуб, В.С.
author_facet Голуб, В.С.
author_sort Голуб, В.С.
title Новый импульсный модулятор с малой частотой переключений
title_short Новый импульсный модулятор с малой частотой переключений
title_full Новый импульсный модулятор с малой частотой переключений
title_fullStr Новый импульсный модулятор с малой частотой переключений
title_full_unstemmed Новый импульсный модулятор с малой частотой переключений
title_sort новый импульсный модулятор с малой частотой переключений
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
publishDate 2014
topic_facet Системы передачи и обработки сигналов
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/100460
citation_txt овый импульсный модулятор с малой частотой переключений / В.С. Голуб // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2014. — № 5-6. — С. 10-14. — Бібліогр.: 6 назв. — рос.
series Технология и конструирование в электронной аппаратуре
work_keys_str_mv AT golubvs novyjimpulʹsnyjmodulâtorsmalojčastotojpereklûčenij
first_indexed 2025-07-07T08:51:04Z
last_indexed 2025-07-07T08:51:04Z
_version_ 1836977503222104064
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6 10 ÑÈÑÒÅÌÛ ÏÅÐÅÄÀЧÈ È ÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÑÈÃÍÀËΠISSN 2225-5818 ÓÄÊ 621.376.5 К. т. н. В. С. ГОЛУБ Óêðàèíà, ã. Êèåâ, Нàóчíî-ïðîèзâîдñòâåííàÿ фèðмà VD MAIS E-mail: V.Golub@vdmais.kiev.ua НОВЫЙ ИМПÓЛЬСНЫЙ МОÄÓЛЯÒОР С МАЛОЙ ЧАСÒОÒОЙ ПЕРЕÊЛЮЧЕНИЙ Äëÿ ïðåîбðàзîâàíèÿ àíàëîãîâîãî ñèãíàëà â èмïóëьñíыé èñïîëьзóюòñÿ мîдóëÿòîðы — чàñòîòíî-èмïóëьñíыé (ЧÈÌ) [1], ñèãмà-дåëьòà- мîдóëÿòîð (ÑÄÌ) [2] è дðóãèå — ñ íåïðåðыâ- íымè îòñчåòàмè àíàëîãîâîãî ñèãíàëà èзâåñòíы- мè, íàïðèмåð, êàê continuos time. Чàñòîòíî-èмïóëьñíыé мîдóëÿòîð îбëàдàåò ïîâышåííîé чàñòîòîé ïåðåêëючåíèé, чòî ïðè- âîдèò, íàïðèмåð, ê ñíèжåíèю ÊПÄ óñèëèòåëÿ мîщíîñòè êëàññà D, åñëè мîдóëÿòîð ïðèмåíÿåòñÿ дëÿ åãî óïðàâëåíèÿ. Нåдîñòàòêîм ñèãмà-дåëьòà- мîдóëÿòîðà ÿâëÿåòñÿ òî, чòî îí ñîздàåò шóм êâàí- òîâàíèÿ, ïîïàдàющèé â ñïåêòð ñèãíàëà òîãî жå óñèëèòåëÿ êëàññà D. Äëÿ óмåíьшåíèÿ шóмà ïðè- бåãàюò ê ïîâышåíèю ïîðÿдêà СÄМ, чòî ïðèâî- дèò ê óñëîжíåíèю åãî ñõåмы, à òàêжå ê íåîбõî- дèмîñòè ïîâышåíèÿ чàñòîòы дèñêðåòèзàцèè [3, 4]. Нàñòîÿщàÿ ðàбîòà ïîñâÿщåíà îïèñàíèю èм- ïóëьñíîãî мîдóëÿòîðà [5], êîòîðыé ëèшåí óêà- зàííыõ íåдîñòàòêîâ è, êðîмå òîãî, èмååò бîëåå âыñîêèé êîýффèцèåíò мîдóëÿцèè, чåм СÄМ. Рàññмîòðèм îбîбщåííóю ñòðóêòóðíóю ñõå- мó èíòåãðèðóющèõ мîдóëÿòîðîâ ñ îòðèцàòåëь- íîé îбðàòíîé ñâÿзью, ïðèâåдåííóю íà рис. 1. Мîдóëÿòîð ïðåдñòàâëÿåò ñîбîé цåïь ïîñëå- дîâàòåëьíî ñîåдèíåííыõ èíòåãðàòîðà, êîмïàðà- Предложен импульсный интегрирующий модулятор (преобразователь аналогового сигнала) с мо- дуляцией частоты и длительности импульсов, подобной сигма-дельта-модуляции (с малой часто- той переключений), но без квантования. Модулятор характеризуется отсутствием шума кван- тования, свойственного сигма-дельта-модулятору, и малой частотой переключений, в отличие от частотно-импульсного. Модулятор рекомендуется, в частности, для преобразования сигналов на входе усилителей мощности класса D. Ключевые слова: дискретизация, непрерывные отсчеты, аналого-импульсный преобразователь, им- пульсный модулятор, частота переключений, усилитель класса D. òîðà è фîðмèðîâàòåëÿ èмïóëьñîâ, îõâàчåííóю îòðèцàòåëьíîé îбðàòíîé ñâÿзью чåðåз ñóммàòîð, âêëючåííыé íà âõîдå. Из àíàëîãîâîãî ñèãíàëà íà âõîдå мîдóëÿòîðà âычèòàåòñÿ âыõîдíàÿ èм- ïóëьñíàÿ ïîñëåдîâàòåëьíîñòь, ïîñòóïàющàÿ ïî цåïè îбðàòíîé ñâÿзè. В ðåзóëьòàòå ýòîãî ïîд- дåðжèâàåòñÿ ðàâíîâåñèå â ñèñòåмå, êîòîðàÿ ÿâ- ëÿåòñÿ ñèñòåмîé àâòîмàòèчåñêîãî ðåãóëèðîâà- íèÿ èíòåãðèðóющåãî òèïà ñ дèñêðåòíым ïðåîб- ðàзîâàíèåм. Аíàëîãîâыé ñèãíàë èñïîëьзóåòñÿ ñî ñмåщåíè- åм, åãî íàïðÿжåíèå E0 мîжåò ïîñòóïàòь íà âõîд мîдóëÿòîðà, êàê ýòî ïîêàзàíî íà ðèñ. 1, èëè жå, ñ îбðàòíым зíàêîм, чåðåз цåïь îбðàòíîé ñâÿзè (ÎÑ). Нàëèчèå ñмåщåíèÿ îбåñïåчèâàåò фîðмè- ðîâàíèå îдíîïîëÿðíîé èмïóëьñíîé ïîñëåдîâà- òåëьíîñòè. Вèд èмïóëьñíîé мîдóëÿцèè îïðåдå- ëÿåòñÿ фîðмèðîâàòåëåм èмïóëьñîâ è ñïîñîбîм åãî óïðàâëåíèÿ. Пåðèîд дèñêðåòèзàцèè, êîòîðыé ñîñòîèò èз îдíîãî èмïóëьñà è îдíîãî èíòåðâàëà мåждó èмïóëьñàмè, мîжåò быòь ïîñòîÿííым èëè ïåðåмåííым â зàâèñèмîñòè îò âèдà мîдóëÿцèè. Фîðмèðîâàòåëåм èмïóëьñîâ, íàïðèмåð, дëÿ ЧИМ ÿâëÿåòñÿ îдíîâèбðàòîð [1], дëÿ СÄМ — D-òðèããåð [2]. D-òðèããåð â мîдóëÿòîðå óïðàâ- ëÿåòñÿ âíåшíèмè òàêòîâымè èмïóëьñàмè, зàâè- DOI: 10.15222/TKEA2014.2.10 Рèñ. 1. Обîбщåííàÿ ñòðóêòóðíàÿ ñõåмà èíòåãðèðóющèõ èмïóëьñ- íыõ мîдóëÿòîðîâ ñ íåïðåðыâíы- мè îòñчåòàмè àíàëîãîâîãî ñèãíàëà Элемент ОС 1 3 4 5 2 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6 11 ÑÈÑÒÅÌÛ ÏÅÐÅÄÀЧÈ È ÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÑÈÃÍÀËΠISSN 2225-5818 ñÿщèмè îò ñîñòîÿíèÿ êîмïàðàòîðà, êîòîðîå îб- óñëîâëåíî íàïðÿжåíèåм íà âыõîдå èíòåãðàòî- ðà. Пîñêîëьêó òàêòîâыå èмïóëьñы íå зàâèñÿò îò мîдóëÿòîðà, íàчàëî è îêîíчàíèå èмïóëьñîâ âы- õîдíîãî ñèãíàëà мîдóëÿòîðà íå ñîâïàдàåò ñ мî- мåíòàмè ñðàбàòыâàíèÿ è îòïóñêàíèÿ êîмïàðàòî- ðà. Äëèòåëьíîñòь èмïóëьñîâ мîдóëÿòîðà (tèмï) è èíòåðâàëîâ (tинт) мåждó íèмè êðàòíы ïåðè- îдó êâàíòîâàíèÿ. Одíîâèбðàòîð жå, âõîдÿщèé â ñîñòàâ ЧИМ, ñðàбàòыâàåò íåïîñðåдñòâåííî îò êîмïàðàòîðà, ïðèчåм бåз зàдåðжêè, êîòîðàÿ â СÄМ ÿâëÿåòñÿ ïåðåмåííîé è ñîздàåò шóм êâàí- òîâàíèÿ. Оñîбåííîñòью ðàзðàбîòàííîãî àâòîðîм мîдóëÿòîðà, óñëîâíî îбîзíàчåííîãî ÈÌÃ, яв- ëÿåòñÿ íàëèчèå дâóõ êîмïàðàòîðîâ ñ ðàзíымè óðîâíÿмè êîмïàðèðîâàíèÿ, à â êàчåñòâå фîðмè- ðîâàòåëÿ èмïóëьñîâ — RS-òðèããåð, ïîîчåðåдíî óïðàâëÿåмыé èмè. Êàê âèдíî íà рис. 2, íåñóщèå (íåмîдóëè- ðîâàííыå) ïîñëåдîâàòåëьíîñòè èмïóëьñîâ âñåõ òðåõ âèдîâ мîдóëÿцèè — îдèíàêîâыå, òèïà «мå- àíдð», ñ чàñòîòîé f0 = (1/2)/t0, (1) ãдå t0 — дëèòåëьíîñòь ïîëóïåðèîдà íåмîдóëèðî- âàííîé ïîñëåдîâàòåëьíîñòè, ðàâíàÿ дëèòåëьíî- ñòè èмïóëьñîâ è èíòåðâàëîâ мåждó íèмè (â îб- щåм ñëóчàå дëèòåëьíîñòь èмïóëьñîâ мîжåò быòь íå ðàâíà дëèòåëьíîñòè èíòåðâàëîâ). Нà ðèñ. 2 ñïðàâà ïîêàзàíы óñëîâíыå зíàчå- íèÿ чàñòîò дëÿ êàждîãî èз âèдîâ мîдóëÿцèè — fЧИМ, fСÄМ и fИМГ (îбщåå îбîзíàчåíèå — fмîд). Óñëîâíàÿ чàñòîòà âыõîдíîãî ñèãíàëà, êîòîðàÿ ÿâëÿåòñÿ ïëîòíîñòью зíàчåíèé «1» â фóíêцèè âðåмåíè, ïðîïîðцèîíàëьíà àíàëîãîâîмó ñèãíà- ëó íà âõîдå (ñî ñмåщåíèåм) è ðàâíà fмîд = (tèмï/tдèñ)/t0 èëè, ñ óчåòîм (1), fмîд = 2f0(tèмï/tдèñ), ãдå tдèñ = tèмï + tинт — ïåðèîд дèñêðåòèзàцèè. Оòмåòèм âàжíóю îñîбåííîñòь ðàññмàòðèâàå- мыõ мîдóëÿòîðîâ. В ñîñòàâå âыõîдíîé èмïóëьñ- íîé ïîñëåдîâàòåëьíîñòè àддèòèâíî ïðèñóòñòâó- åò àíàëîãîâàÿ ñîñòàâëÿющàÿ, ñîîòâåòñòâóющàÿ àíàëîãîâîмó ñèãíàëó íà âõîдå, êîòîðàÿ ñðàâíè- âàåòñÿ ñ àíàëîãîâым ñèãíàëîм íà âõîдå ñ óчå- òîм êîýффèцèåíòà ïåðåдàчè цåïè îбðàòíîé ñâÿ- зè. Пîмèмî àíàëîãîâîé ñîñòàâëÿющåé, íà âыõî- дå мîдóëÿòîðà ïðèñóòñòâóåò ïîñòîÿííàÿ ñîñòàâ- ëÿющàÿ E0, îбóñëîâëåííàÿ ñмåщåíèåм, è ïåðå- мåííыå èмïóëьñíыå ñîñòàâëÿющèå, îбóñëîâëåí- íыå èмïóëьñíîé фîðмîé ñèãíàëà è èмåющèå ïî- âышåííóю ïî ñðàâíåíèю ñ àíàëîãîâым ñèãíàëîм чàñòîòó. Имïóëьñíыå ñîñòàâëÿющèå â зàâèñèмî- ñòè îò íàзíàчåíèÿ ñèãíàëà мîдóëÿòîðà (íàïðè- мåð, дëÿ ïðåîбðàзîâàíèÿ ñèãíàëà íà âõîдå óñè- ëèòåëåé мîщíîñòè êëàññà D) мîãóò ïîдàâëÿòь- ñÿ фèëьòðîм íèжíèõ чàñòîò. Сêàзàííîå îб èм- ïóëьñíыõ ñîñòàâëÿющèõ îòíîñèòñÿ ê íåêâàíòî- âàííым ñèãíàëàм. Сèãíàëы ñ êâàíòîâàíèåм (íà- ïðèмåð, òèïà СÄМ) дîïîëíèòåëьíî ñîдåðжàò åщå è шóм êâàíòîâàíèÿ, чàñòèчíî ïîïàдàющèé â ïîëîñó чàñòîò àíàëîãîâîãî ñèãíàëà. Чàñòîòà дèñêðåòèзàцèè ñèãíàëîâ èмïóëьñ- íыõ мîдóëÿòîðîâ ÿâëÿåòñÿ чàñòîòîé ïåðåêëю- чåíèé (fпер). Äëÿ ЧИМ-ñèãíàëà (ðèñ. 2, а) fЧИМ = fпер, à дëÿ СÄМ-ñèãíàëà (ðèñ. 2, б) ана- ëîãèчíîå ðàâåíñòâî ñïðàâåдëèâî ëèшь дëÿ чà- стот fСÄМ ≤ f0. Пðè fСÄМ > f0 чàñòîòà ïåðå- êëючåíèé СÄМ-ñèãíàëà, â îòëèчèå îò ЧИМ, óмåíьшàåòñÿ: fпер < fСÄМ. В ðÿдå ñëóчàåâ, íà- ïðèмåð дëÿ óñèëèòåëåé êëàññà D, ýòî ÿâëÿåò- ñÿ ïðåèмóщåñòâîм СÄМ-ñèãíàëà. Нà ðèñ. 2, б âèдíî òàêжå, чòî СÄМ-ñèãíàë ÿâëÿåòñÿ êâàí- òîâàííым (êâàíòîâàíèå ïîêàзàíî òîíêèмè ëè- íèÿмè): чàñòîòà îдíîãî èз åãî ïåðèîдîâ дèñ- êðåòèзàцèè — fСÄМ = (1/4)/t0, дðóãîãî — fСÄМ = (1/5)/t0, à ñðåдíÿÿ чàñòîòà дâóõ ïå- ðèîдîâ â ñóммå, êàê è âñåé èмïóëьñíîé ïîñëå- дîâàòåëьíîñòè â цåëîм (â дàííîм ñëóчàå), — fСÄМ = (2/9)/t0. Сèãíàëы ðàзðàбîòàííîãî мîдóëÿòîðà, ИМГ, àíàëîãèчíы ñèãíàëàм СÄМ, íî â íèõ îòñóòñòâó- åò êâàíòîâàíèå (ðèñ. 2, в). Êðîмå òîãî, ИМГ îб- ëàдàåò åщå îдíèм ïðåèмóщåñòâîм: åñëè ïðè íà- ëèчèè мîдóëÿцèè âыõîдíîé ñèãíàë СÄМ ñîдåð- жèò êîðîòêèå èмïóëьñы èëè èíòåðâàëы дëèòåëь- Рèñ. 2. Имïóëьñíыå ïîñëåдîâàòåëьíîñòè ñèãíàëîâ ðàзëèчíыõ мîдóëÿòîðîâ: а — ЧИМ; б — СÄМ; в — ИМГ а) б) в) Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6 12 ÑÈÑÒÅÌÛ ÏÅÐÅÄÀЧÈ È ÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÑÈÃÍÀËΠISSN 2225-5818 íîñòью t0 (ðèñ. 2, б), òî àíàëîãèчíыå дëèòåëь- íîñòè â âыõîдíîм ñèãíàëå ИМГ, зàâèñÿщèå îò óðîâíÿ àíàëîãîâîãî ñèãíàëà íà âõîдå, дîïîëíè- òåëьíî óмåíьшàюòñÿ îò t0 дî t0/2. В ðåзóëьòà- òå ïðè îдèíàêîâîé чàñòîòå ïåðåêëючåíèé, ñî- ãëàñíî ðèñ. 2, êîýффèцèåíò мîдóëÿцèè, ðàâ- íыé ïðèмåðíî 80% дëÿ СÄМ (fСÄМ = (2/9)/t0 и fСÄМ = (7/9)/t0), â ïðåдëîжåííîм мîдóëÿòî- ðå мîжåò быòь óâåëèчåí дî 90% (fИМГ = (1/9)/t0 и fИМГ = (8/9)/t0). Нà рис. 3 ïîêàзàíы дâà âàðèàíòà ñõåмы íî- âîãî мîдóëÿòîðà, îòëèчàющèåñÿ ïîдêëючåíè- åм êîмïàðàòîðîâ. Нà рис. 4 ïîêàзàíы дâå ãðóï- ïы ýïюð íàïðÿжåíèé â цåïÿõ мîдóëÿòîðà: ñëå- âà — ïðè îòðèцàòåëьíыõ (îòíîñèòåëьíî ñмåщå- íèÿ) óðîâíÿõ ñèãíàëà, ñïðàâà — ïðè ïîëîжèòåëьíыõ. Эïюðы â ñòðîêàõ 1, 2, 3, 4 ñîîòâåòñòâóюò ñèãíàëàм â òåõ мåñòàõ, êîòîðыå îбîзíàчåíы òàê жå íà ñõåмå ðèñ. 3, à òàêжå íà ðèñ. 1. Нà ðèñ. 4 â ñòðîêå 1 ïîêàзàíы âõîдíыå ñèãíàëы (ñî ñмåщåíèåм), ãдå E0 — íàïðÿжåíèå ñмåщåíèÿ, ðàâ- íîå ïîëîâèíå àмïëèòóды âыõîдíыõ (îбðàòíîé ñâÿзè) èмïóëьñîâ, à ∆E со- îòâåòñòâóåò ñèãíàëàм, êîòîðыå îбыч- íî ÿâëÿюòñÿ ïåðåмåííымè, à â дàí- íîм ñëóчàå — ñ ïîñòîÿííымè óðîâíÿ- мè, îòðèцàòåëьíым è ïîëîжèòåëьíым. Сîîòâåòñòâåííî, ïðè íàëèчèè ñèãíà- ëà дëèòåëьíîñòь èмïóëьñîâ íå ðàâíà дëèòåëьíîñòè èíòåðâàëîâ âыõîдíî- го сигнала 2 (îбðàòíîé ñâÿзè), îдíà- êî ïðè îòñóòñòâèè мîдóëÿцèè, êîãдà ∆E = 0, îíè ðàâíы (íà ðèñóíêå íå ïî- êàзàíы). Выõîдíыå èмïóëьñы мîдóëÿòîðà фîðмèðóюòñÿ RS-òðèããåðîм. Оíè жå, êàê быëî ñêàзàíî ðàíåå, ÿâëÿюòñÿ èм- ïóëьñàмè îбðàòíîé ñâÿзè (ïðè êîýф- фèцèåíòå ïåðåдàчè цåïè îбðàòíîé ñâÿ- зè, ðàâíîм åдèíèцå), êîòîðыå âычè- òàюòñÿ èз âõîдíîãî àíàëîãîâîãî ñèãíàëà. В ðå- зóëьòàòå íà âыõîдå ñóммàòîðà îбðàзóюòñÿ ðàз- íîñòíыå ñèãíàëы, ïîêàзàííыå â ñòðîêå 3, а на âыõîдå èíòåãðàòîðà — â ñòðîêå 4. Äëèòåëьíîñòь фîðмèðóåмыõ èмïóëьñîâ зàâèñèò îò íåñêîëьêèõ ïðèчèí: âî-ïåðâыõ, îò âõîдíîãî ñèãíàëà («ñèã- íàëьíàÿ» мîдóëèðóющàÿ зàâèñèмîñòь), ïðåîбðà- зóåмîãî âмåñòå ñ ñèãíàëîм îбðàòíîé ñâÿзè â ñî- ñòàâå ñèãíàëà íà âõîдå èíòåãðàòîðà; âî-âòîðыõ, îò ïîñòîÿííîé âðåмåíè èíòåãðàòîðà è ïîðîãî- âыõ зíàчåíèé íàïðÿжåíèÿ ñðàбàòыâàíèÿ êîм- параторов Eоп1 и Eоп2 («ñõåмíàÿ» зàâèñèмîñòь). Зàïèшåм мàòåмàòèчåñêèå ñîîòíîшåíèÿ дëÿ ñèãíàëîâ íà âыõîдå èíòåãðàòîðà, íà óчàñòêàõ åãî èмïóëьñîâ è èíòåðâàëîâ мåждó íèмè: Рèñ. 4. Эïюðы íàïðÿжåíèé â ðàзëèчíыõ òîчêàõ цåïè ИМГ ñ îòðèцàòåëьíым (ñëåâà) è ïîëîжèòåëьíым (ñïðàâà) óðîâíÿмè àíàëîãîâîãî ñèãíàëà: 1 — íà âõîдå мîдóëÿòîðà; 2 — ñèãíàë îбðàòíîé ñâÿзè, îбóñëîâëåííыé ñèãíàëîм íà âыõîдå мîдóëÿòîðà; 3, 4 — ñî- îòâåòñòâåííî, íà âõîдå è âыõîдå èíòåãðàòîðà Рèñ. 3. Сòðóêòóðíàÿ ñõåмà ИМГ ñ дâóõóðîâíåâым êîмïàðè- ðîâàíèåм è фîðмèðîâàòåëåм òèïà RS-òðèããåðà ñ îдíèм (а) и дâóмÿ ïðîòèâîфàзíымè (б) âыõîдàмè èíòåãðàòîðà 1 3 4 5 2 5' 1 3 4 5 2 5' 4' Элемент ОС Элемент ОС 4 3 2 1 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6 13 ÑÈÑÒÅÌÛ ÏÅÐÅÄÀЧÈ È ÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÑÈÃÍÀËΠISSN 2225-5818 (1/t)∫(E0 – U)dt = (tèмï/t)(E0 – U) = Eоп; (3) (1/t)∫(E0 + U)dt = (tинт/t)(E0 + U) = Eоп, (4) ãдå t — ïîñòîÿííàÿ âðåмåíè èíòåãðàòîðà; Eоп = Eоп1 – Eоп2. В ñîîòâåòñòâèè ñ (3) è (4), дëèòåëьíîñòè èм- ïóëьñîâ è èíòåðâàëîâ мåждó íèмè îïðåдåëÿюò- ся как tèмï = tEоп/(E0 – U) = t0/(1 – U/E0); tинт = tEоп/(E0 + U) = t0/(1 + U/E0), ãдå t0 = tEоп/E0. Иñõîдÿ èз ýòîãî, дëÿ òðåõ зíàчåíèé U, рав- íыõ 0, +E0 è –E0, зíàчåíèÿ óêàзàííыõ дëèòåëь- íîñòåé бóдóò, ñîîòâåòñòâåííî, ñëåдóющèмè: tèмï = t0; → ∞ ; t0/2; tинт = t0; t0/2; → ∞. Эòè зíàчåíèÿ tèмï и tинт ÿâëÿюòñÿ ïðåдåëь- íымè. Рåàëьíî жå âмåñòî t0/2 зíàчåíèå мîжåò быòь íåñêîëьêî бîëьшèм ïðè êîýффèцèåíòå мî- дóëÿцèè 90%. Пîñëåдíåå (îãðàíèчåíèå, íàïðè- мåð, âåëèчèíîé 90%) îбóñëîâëåíî òåм, чòî èм- ïóëьñíыå ñîñòàâëÿющèå мîдóëèðîâàííîãî ñèã- íàëà íå дîëжíы ïîïàдàòь â ñïåêòð àíàëîãîâîãî ñèãíàëà. Вîзмîжåí âыбîð è дðóãèõ ðåàëьíыõ зíàчåíèé U (â ñðàâíåíèè ñ E0) — â зàâèñèмîñòè îò òðåбóåмîãî ñîîòíîшåíèÿ чàñòîò â мîдóëÿòîðå. Из ïðèâåдåííыõ íà рис. 5 ðåзóëьòàòîâ мîдå- ëèðîâàíèÿ ñëåдóåò, чòî àíàëîãîâî-èмïóëьñíîå ïðåîбðàзîâàíèå â ïðåдëîжåííîм мîдóëÿòîðå ïðîèзâîдèòñÿ «îдèí ê îдíîмó», бåз âðåмåííîé зàдåðжêè мåждó âõîдíым ñèãíàëîм è àíàëîãîâîé ñîñòàâëÿющåé âыõîдíîãî ñèãíàëà. Вðåмåííàÿ зàдåðжêà мåждó ñèãíàëàмè, ïîêàзàííымè íà ðèñ. 5, а è íà ðèñ. 5, б, îбóñëîâëåíà íàëèчèåм âíåшíèõ фèëьòðîâ. Äîïîëíèòåëьíî îòмåòèм, чòî ýëåмåíò ОС, ïî- êàзàííыé íà ðèñ. 1 è ðèñ. 3, мîжåò быòь ëèíåé- íым èëè íåëèíåéíым. В ïåðâîм ñëóчàå óñòðîé- ñòâî мîжåò èмåòь êîýффèцèåíò ïåðåдàчè, мåíь- шèé èëè бîëьшèé åдèíèцы, à âî âòîðîм îíî мî- жåò быòь фîðмèðîâàòåëåм àмïëèòóды èмïóëь- ñîâ îбðàòíîé ñâÿзè. В îбîèõ ñëóчàÿõ ïàðàмåòðы óñòðîéñòâà бóдóò âëèÿòь íà чàñòîòó âыõîдíыõ èмïóëьñíыõ ïîñëåдîâàòåëьíîñòåé, чòî дîëжíî óчèòыâàòьñÿ ïðè èõ âыбîðå. Âыводы Пðåдëîжåííыé мîдóëÿòîð îòëèчàåòñÿ îò чàñòîòíî-èмïóëьñíыõ мàëîé чàñòîòîé ïåðåêëю- чåíèé è, ñîîòâåòñòâåííî, ñïîñîбåí îбåñïåчèâàòь бîëåå âыñîêèé ÊПÄ óñòðîéñòâ, â êîòîðыõ îí мîжåò ïðèмåíÿòьñÿ, à òàêжå îòñóòñòâèåм шóмà êâàíòîâàíèÿ, ñâîéñòâåííîãî СÄМ. Цåïь êîм- ïàðèðîâàíèÿ èíòåãðèðóåмîé ðàзíîñòè âõîдíî- ãî è âыõîдíîãî ñèãíàëîâ â íåм — дâóõóðîâíå- âàÿ, фîðмèðóющàÿ дâà ñèãíàëà, êîòîðыå óïðàâ- ëÿюò RS-òðèããåðîм, ÿâëÿющèмñÿ фîðмèðîâàòå- ëåм âыõîдíîãî ñèãíàëà. Òåõíèчåñêèå õàðàêòåðè- ñòèêè мîдóëÿòîðà ïîзâîëÿюò ðåêîмåíдîâàòь åãî дëÿ ïðèмåíåíèÿ íà âõîдå êîммóòàцèîííîãî êà- ñêàдà óñèëèòåëÿ мîщíîñòè êëàññà D. ИСПОЛЬЗОВАННЫЕ ИСÒОЧНИÊИ 1. Хîðîâèц П., Хèëë Ó. Иñêóññòâî ñõåмîòåõíèêè. Ò. 2.— Мîñêâà: Мèð, 1983. 2. Гîëóб В. С. Сèãмà-дåëьòà мîдóëÿòîð: ïåòëåâыå фèëь- òðы è шóм êâàíòîâàíèÿ // Технология и конструирование â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå.— 2013.— ¹2—3.— С. 19—27. 3. Гîëóб В. Аóдèî óñèëèòåëè мîщíîñòè êëàññà D: ïðèí- цèïы ïîñòðîåíèÿ // Эëåêòðîííыå êîмïîíåíòы - Óêðàèíà.— 2010.— ¹12.— С. 70—78. 4. Hawksford M. Modulation and System Techniques in PWM and SDM Switching Amplifiers // J. Audio Eng. Soc.— 2006.— Vol. 54, ¹3.— P. 107—136. 5. Пàòåíò Óêðàїíè ¹ 87966 U. Імïóëьñíèé мîдóëÿòîð Гîëóбà / Гîëóб В. С.— 2014.— Бюë. ¹ 4. 6. Мàêàðåíêî В. Мîдåëèðîâàíèå ðàдèîýëåêòðîííыõ óñòðîéñòâ ñ ïîмîщью ïðîãðàммы NI Multisim, Ч. 1—9 // Эëåêòðîííыå êîмïîíåíòы è ñèñòåмы, 2008, ¹¹ 1—4, 6—9, 12. Äата поступления рукописи в редакцию 13.03 2014 г. Рèñ. 5. Сèãíàëы ðàзðàбîòàííîãî мîдóëÿòîðà, ИМГ, ïîëóчåííыå ñ ïîмîщью ïðîãðàммы мîдåëèðîâàíèÿ NI Multisim 10.1 [6]: а — âõîдíîé àíàëîãîâыé ñèíóñîèдàëьíыé (1) è âыõîдíîé èмïóëьñíыé (2); б — àíàëîãîâàÿ ñîñòàâëÿющàÿ âыõîдíîãî ñèãíàëà ñ îñòàòîчíымè ïóëьñàцèÿмè íà âыõîдå âíåшíåãî фèëьòðà (4), ïîêàзàííàÿ íà фîíå âõîдíîãî ñèãíàëà, ïðîшåдшåãî чåðåз òàêîé жå фèëьòð (3) 1 2 3 4 б) а) Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2014, ¹ 5–6 14 ÑÈÑÒÅÌÛ ÏÅÐÅÄÀЧÈ È ÎÁÐÀÁÎÒÊÈ ÑÈÃÍÀËΠISSN 2225-5818 V. S. GOLUB Ukraine, Kyiv, Scientific-Production Company VD MAIS E-mail: V.Golub@vdmais.kiev.ua NEW PULSE MODULATOR WITH LOW SWITCHING FREQUENCY The author presents an integrating pulse modulator (analog signal converter) with the pulse frequency and duration modulation similar to sigma-delta modulation (with low switching frequency), without quantization. The modulator is characterized by the absence of the quantization noise inherent in sigma-delta modulator, and a low switching frequency, unlike the pulse-frequency modulator. The modulator is recommended, in particular, to convert signals at the input of the class D power amplifier. Keywords: quantization, continuous readouts, analog-pulse converter, pulse modulator, switching frequency, class D amplifier. В. С. ГОЛУБ Óêðàїíà, м. Êèїâ, Нàóêîâî-âèðîбíèчà фіðмà VD MAIS E-mail: V.Golub@vdmais.kiev.ua НОВИЙ ІМПÓЛЬСНИЙ МОÄÓЛЯÒОР З МАЛОЮ ЧАСÒОÒОЮ ПЕРЕМИÊАНЬ. Запропоновано імпульсний інтегруючий модулятор (перетворювач аналогового сигналу) з модуляцією частоти і тривалості імпульсів, подібною до сигма-дельта-модуляції (з малою частотою перемикань), але без квантування. Модулятор характеризується відсутністю шуму квантування, властивого сигма- дельта-модулятору, та малою частотою перемикань, на відміну від частотно-імпульсного. Модулятор рекомендується, зокрема, для перетворення сигналів на вході підсилювачів потужності класу D. Ключові слова: дискретизація, безперервні відліки, аналого-імпульсний перетворювач, імпульсний моду- лятор, частота перемикань, підсилювач класу D. REFERENCES 1. Khorovits P., Khill U. Iskusstvo skhemotekhniki [The Art of circuitry]. In 2 volumes, vol. 2., Moscow, Mir, 1983. 2. Golub V. S. Sigma-del`ta modulyator: petlevye fil`try i shum kvantovaniya [Sigma-delta modulator: loop filters and quantization noise]. Tekhnologiya i konstruirovanie v elektronnoi apparature., 2013, no 2-3, pp. 19-27. 3. Golub V. Audio usiliteli moshchnosti klassa D: printsipy postroeniya [Audio power class D amplifiers: construction principles]. Elektronnye komponenty - Ukraina, 2010, no 12, pp. 70-78. 4. Hawksford M. Modulation and System Techniques in PWM and SDM Switching Amplifiers. J. Audio Eng. Soc., 2006, vol. 54, no 3, pp. 107-136. 5. UA Patent 87966 U. Impul`snii modulyator Goluba [Golub pulse modulator]. Golub V. S., bull. no 4, 2014. 6. Makarenko V. Modelirovanie radioelektronnykh ustroistv s pomoshch`yu programmy NI Multisim [Simu- lation of radioelectronic devices using the NI Multisim]. Parts 1-9. Elektronnye komponenty i sistemy, 2008, no 1-4, 6-9, 12. DOI: 10.15222/TKEA2014.2.10 UDC 621.376.5 ÍÎÂÛÅ ÊÍÈÃÈ Í Î Â Û Å Ê Í È Ã È Åôиìåíêо À. À. Ïроåêòировàíиå ìåæáëо÷íыõ ýëåêòри÷åсêиõ соåдиíåíиé ýëåêòроííыõ срåдсòв в áàçовыõ íåсóùиõ êоíсòрóêöиÿõ.— Îдåссà: Ïоëи- òåõпåриодиêà, 2013. В êíèãå ðàññмàòðèâàюòñÿ âîïðîñы ïðîåêòèðîâàíèÿ мåжбëîчíыõ ýëåêòðèчåñêèõ ñîåдèíåíèé â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, ñîздàâàåмîé ñ èñïîëьзîâàíèåм бàзîâыõ íåñóщèõ êîíñòðóêцèé (БНÊ). Пðèâîдèòñÿ êëàññèфèêàцèÿ è õàðàêòåðèñòèêà ñîâðåмåííыõ òèïîâ ýëåêòðèчåñêèõ ñîåдèíåíèé è БНÊ, фîðмàëèзîâàíы зàдàчè èõ ïðîåêòèðîâàíèÿ. Бîëьшîå âíèмàíèå óдåëåíî мåòîдàм è ñðåдñòâàм ïðîåêòèðîâàíèÿ мåжбëîчíыõ ýëåêòðèчåñêèõ ñîåдèíåíèé è БНÊ, à òàêжå âîïðîñàм ñîздàíèÿ мîдåëåé è àëãîðèòмîâ ïðîåêòèðîâàíèÿ. Оòдåëьíî ðàññмîòðåíы мåòîды ïðîåêòèðîâàíèÿ ýëåêòðîмîíòàжà ñ èñïîëьзîâàíèåм íåïàÿíыõ êîíòàêòíыõ ñîåдèíåíèé. Рàññмàòðèâàåмыå мåòîды è мîдåëè — êîмïьюòåðíî-îðèåíòèðîâàííыå è ïðåдïîëàãàюò шèðîêîå èñïîëьзîâàíèå ñðåдñòâ âычèñëèòåëьíîé òåõíèêè. Êíèãà ïðåдíàзíàчåíà дëÿ ðàзðàбîòчèêîâ ýëåêòðîííыõ ñðåдñòâ. Вмåñòå ñ òåм, îíà мîжåò быòь ïîëåзíà ñòóдåíòàм è àñïèðàíòàм ñîîòâåòñòâóющèõ ñïåцèàëьíîñòåé.

Схожі ресурси