Принцип перемножения с помощью шим-аим
Узел ШИМ представляет собой (см. рис. 53) интегратор DA1 и формирователь DA2 на триггере Шмитта; в нем осуществляется формирование тактовых импульсов и широтно-импульсная модуляция напряжения следующим образом. Триггер Шмитта (ТШ) DA2 в совокупности с интегратором DA1 функционирует как мультивибратор. Независимо от входного сигнала на выходе интегратора (гнездо XS3) создаются симметричные двухполярные треугольные импульсы напряжения (более подробное пояснение о формировании треугольных импульсов на основе интегратора и триггера Шмитта на ОУ приведены в [12]).
Благодаря
компаратору DA3
в зависимости от величины контролируемого
сигнала
изменяется скважность сформированных
прямоугольных импульсов на выходе XS5
компаратора. Так
осуществляется ШИМ. Из диаграмм (рис.
54) видно, что при
на
выходе компаратора DA3
имеют место симметричные прямоугольные
импульсы со скважностью Q,
равной 2 и полярностью, противоположной
треугольным импульсам, которая, в данном
случае, определена подачей напряжения
на инвертирующий вход компаратора.
Обозначив длительности импульсов
компаратора
t+
и t-
соответственно
положительной и отрицательной
полярностями, из рис. 60 также видим, что
при
длительности
,
а
скважность
;
напротив,
при
длительности
,
а
скважность
,
т.
е. в узле ШИМ первая контолируемая
величина
«преобразовалась»
в скважность импульсов при неизменном
периоде Т,
определяемом тактовыми треугольными
импульсами.
Полученный
сигнал (гнездо XS5)
поступает на устройство АИМ.
Амплитудно-импульсная модуляция этого
сигнала вторым сигналом
осуществляется
с помощью электронного ключа DD1
и инвертирующего усилителя DA4
следующим образом: при замкнутом S2
и разомкнутом S1
контактах напряжение от источника
сигнала
непосредственно
поступает на выход электронного ключа
DD1
и на его выходном гнезде XS6
устанавливается напряжение с амплитудой
.
В
противоположном случае (S2
– разомкнут, S1
– замкнут) на выходе ключа окажется
инвертированное напряжение с амплитудой
.
Таким
образом, на выходе электронного ключа
DD1
имеют место разнополярные сигналы с
одинаковой амплитудой
,
скважность
которых определяется ранее сформированным
сигналом ШИМ (гнездо XS5’),
так как ключ управляется этим сигналом.
Очевидно, что в общем случае среднее значение напряжения на выходе ключа DD1 будет прямо пропорционально мгновенной мощности, то есть
,
где
–
задающий
скважность модулирующий сигнал ШИМ от
первого контролируемого источника;
и
–
продолжительности
замкнутого состояния ключей S1
и S2
соответственно;
и
–
масштабные
коэффициенты для сигналов
и
;
k
– коэффициент
пропорциональности; Р
– мгновенная мощность.
Полученное
импульсное напряжение (гнездо XS6
рис. 53) интегрируется на выходе
перемножителя (гнездо XS6’)
c
помощью интегрирующей R-С
цепи с постоянной времени
,
большей
постоянной времени цепи R-C
интегратора ШИМ (R
– сопротивление на входе; С
– емкость в цепи обратной связи
интегратора на ОУ).
Рис.
55. Временные диаграммы, поясняющие
работу ИПУ при
и
Диаграммы,
поясняющие работу ИПУ при различных
амплитудах
и
,
представлены
на рис.
55.