Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ТМ1-2013новая_последняя_версия.doc
Скачиваний:
306
Добавлен:
24.02.2016
Размер:
11.36 Mб
Скачать

5.11. Широтно-импульсный модулятор

Широтно-импульсные модуляторы в основном строятся по двум классическим схемам: с использованием суммирования и перемножения модулирующего сообщения с пилообразным (треугольным) напряжением.

5.11.1 Суммирующий широтно-импульсный модулятор (рисунок 5.52,а).Генератор вырабатывает последовательность прямоугольных импульсов с частотой, равной частоте равномерной дискретизации. Эти импульсы в интеграторе преобразуются в пилообразные (треугольные), которые суммируются с модулирующим сообщением и поступают на вход компаратора. Сигнал на выходе компаратора имеет вид последовательности прямоугольных импульсов, промодулированных по длительности (см. рисунок 5.52,б).

Рисунок 5.52 – Суммирующий широтно-импульсный модулятор

Ширина импульсов при этом пропорциональна амплитуде (мгновенным значениям) входного сигнала.

5.11.2 Широтно-импульсный модулятор развертывающего типа (рисунок 5.53).Генератор пилообразного напряжения запускается импульсами, которые следуют с периодом равномерной дискретизации и одновременно устанавливают триггер в единичное положение. В тот момент, когда подаваемые на схему сравнения модулирующее напряжениеc(t)и пилообразное становятся равными, на выходе этой схемы формируется короткий импульс, возвращающий триггер в первоначальное состояние. В результате напряжение, снимаемое с нагрузки одного из плеч триггера, представляет собой последовательность импульсов с односторонней ШИМ. Если необходимо получить двустороннюю ШИМ, то следует вместо генератора пилообразного напряжения включить генератор треугольного напряжения.

Восстановление исходного аналогового сообщения из ШИМ-сигнала может быть осуществлено: с помощью ФНЧ, путем непосредственного интегрирования и путем сравнения с линейно нарастающим напряжением.

Рисунок 5.53 – Широтно-импульсный модулятор развертывающего типа

5.12 Демодуляторы шим-сигналов

5.12.1 Детектор на основе ФНЧ (рисунок 5.54).Фильтр нижних частот подавляет несущую частоту1, ее гармоники и боковые полосы спектра модуляции, после чего на выходе получается аналоговый модулирующий сигнал с частотой(рисунок 5.54,б).

Uшим

1

Uф

t

0

~

~

Выход

Вход

Uф

Формирователь

Uшим(t)

c(t)

t

c(t)

t

а

б

Рисунок 5.54 – Детектор ШИМ на основе ФНЧ

Для неискаженной демодуляции необходимо, чтобыформирователь обеспечивал, во-первых, большую крутизну фронтов (точность передачи длительностей импульсов), а во-вторых, высокую точность и стабильность верхнего и нижнего уровней и(последний желательно иметь равным 0В, чтобы не подстраивать нуль в выходной схеме), причем в обоих случаях выходное сопротивление его должно быть или очень малым, или строго одинаковым.

5.12.2 Детектор шим на основе интегратора (рисунок 5.55)

Uшим(t)

1

Вход

Uп1

1

H

t

2

Uп2

2

t

F

3

3

t

4

4

t

#

5

SWM

5

t

Выход

к ФНЧ

сброса

б

Рисунок 5.55 – Интегрирующий детектор ШИМ-сигнала

Нормализатор Hпроизводит двустороннее ограничение входного сигнала, т.е. выделяет среднюю часть импульсов, наименее искаженную. ФормировательF, как и в предыдущей схеме, формирует импульсы с крутыми фронтами, которые поступают на интегратор. На выходе интегратора получаем импульсы, промодулированные по амплитуде (см. рисунок 5.55,б), так как за время короткого импульса амплитуда выходного сигнала достигает меньшей величины, а за время более длинного импульса – большей. Перед приходом переднего информационного импульса производят сброс интегратора в исходное положение. Импульсы с выхода интегратора поступают на ФНЧ, где происходит выделение огибающей полезного сообщения.

5.12.3 Детектор ШИМ-сигнала сравнивающего типа (рисунок 5.56,а).В данном детекторе происходит сравнение входного сигнала с линейно нарастающим напряжением, которое формируется генератором пилообразного напряжения. Принцип работы хорошо виден из временных диаграмм рисунок 5.56,б.

1

Uпор1

F1

G

3

t

Uпор2

2

t

F

1

2

5

H

3

SWM

t

F2

1

#

4

4

t

6

5

t

6

SWM

ЗУ

8

9

t

2

t

#

Выход

7

t

7

8

t

t

9

б

а

Рисунок 5.56 – Детектор ШИМ-сигнала сравнивающего типа

Амплитуда сигнала на выходе 6будет пропорциональна длительности импульсов на входе1нормализатораH, но при этом сигнал6будет дополнительно промодулирован по частоте, так как открытие ключаSWM1происходит спадом информационных импульсов, что вносит дополнительную погрешность. Для устранения этого недостатка в схему дополнительно введены устройства: задержкиt, запоминающее устройствоЗУ и аналоговый ключSWM2. Сигнал на выходе9будет зависеть только от длительности импульсов ШИМ-сигнала. Таким образом, сигнал ШИМ фактически преобразован в сигнал АИМ, из которого полезная составляющая может быть выделена рассмотренными ранее средствами.