Краткие теоретические сведения. Кафедра «Автоматизированный электропривод»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.О.СУХОГО

Факультет заочный

Кафедра «Автоматизированный электропривод»

Лабораторная работа № 2

по дисциплине «Электроника»

«Импульсные модуляторы »

Краткие теоретические сведения

Импульсные модуляторы, к которым относятся: широтно-импульсный, фазо-импульсный, частотно-импульсный и другие, применяют­ся для повышения помехозащищенности при преобразовании и передаче информации, в системах управления силовыми преобразователями и в измерительных устройствах.

Схема простейшего широтно-импульсного модулятора (ШИМ), представленная на рис. 5.1, выполнена на базе схемы мультивибратора (при R₁ = ∞). ОУ охвачен положительной обратной связью через резистивный делитель R3, R4. Цепь отрицательной обратной связи содержит пас­сивный интегратор R2, С1. Переключение ОУ на выходе с положительного уровня ограничения напряжения +U_orp на отрицательный уровень -U_orp и обратно происходит, когда напряжение на инвертирующем входе достига­ет величины напряжения на неинвертирующем.

При равенстве +U_orp = -U_orp период колебаний определяется выраже­нием

T = 2 ∙ C₁ ∙ R₂ ∙ ln(1 + 2∙ R₃ /R₄),

а скважность импульсов Q = 2

При включении входа (R₁ ≠ ∞) установившееся напряжение на конденсаторе интегратора при R₁ = R₂, определяется выражением

U_∞ = (U_вых +U_вх) / 2.

Это напряжение можно менять за счет U_BX, что приведет к изменению вре­мени, за которое напряжение на инвертирующем входе достигает уровня на неинвертирующем.

Рис. 5.1. Схема широтно-импульсного модулятора

Рис. 5.2. Блок-схема (а) и временные диаграммы (б) фазоимпульсного модулятора постоянного тока

Фазоимпульсный модулятор постоянного тока, блок-схема которого приведена на рис. 5.2, состоит из генератора опорного напряжения ГОН и компаратора на DA. В качестве опорного может применяться синусоидальное или линейное, чаще пилообразное, напряжение. Во втором случае модулятор имеет линейную регулировочную характеристику. На вход ГОН подается сигнал, относительно которого осуществляется модуляция. В промышленных установках, в зависимости от назначения устройства, указанным сигналом является напряжение сети (например, в силовых преобразователях) или специально сформированное (в измерительных устройст­вах). В фазовых системах управления и в измерительных устройствах уро­вень сигнала определяется фазой входного синусоидального напряжения относительно опорного такой же формы. В этом случае фазоимпульсный модулятор может иметь схему, представленную на рис. 5.3. Усилители DA1 и DA2 выполняют функцию формирователей прямоугольного напряжения, а триггер Т – компаратора.

В качестве частотно-импульсных модуляторов постоянного тока обычно используют преобразователи напряжение-частота.

Рис. 5.3. Схема (а) и временные диаграммы (б) фазоимпульсного модулятора переменного тока