Изучение схем импульсных модуляторов и исследование их характеристик

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ

ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ                 УНИВЕРСИТЕТ им. П.О. СУХОГО

Кафедра: «Автоматизированный электропривод»

Лабораторная работа №5

 по теме:

 «ИМПУЛЬСНЫЕ  МОДУЛЯТОРЫ»

по дисциплине ЭАЭП

Исполнитель Шашков П.О.

Руководитель Погуляев М.Н.

ГОМЕЛЬ 2004

ЛАБОРАТОРНАЯ  РАБОТА № 5

ИМПУЛЬСНЫЕ  МОДУЛЯТОРЫ

Цель работы: изучение схем импульсных модуляторов и исследование их характеристик.

КРАТКИЕ  ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ  СВЕДЕНИЯ

            Импульсные модуляторы, к которым относятся: широтно-импульсный, фазоимпульсный, 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 схвачен положительной обратной связью через резистивный делитель R3 R4 . Цепь отрицательной обратной связью содержит пассивный интегратор R2 С1. Переключение ОУ на выходе с положительного уровня ограничения напряжения +U_огр на отрицательный уровень –U_огр и обратно происходит когда напряжение на инвертирующем входе достигает величины напряжения на неинвертирующем.

При равенстве +U_огр = –U_огр период колебаний определяется выражением

,

а скважность импульсов Q = 2

При включении входа  (R₁ ¹ ¥) установившееся напряжение на  конденсаторе интегратора при R₁ = R₂. определяется выражением

U_¥ = (U_вых + U_вх) / 2

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

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 фазо-импульсный 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, которые изучаются в отдельной работе.

Рис. 5.1. Схема широтно-импульсного модулятора

Таблица №1

Uвх	f, Гц	Т, мс		Uвых
1	311	3,2	0,46	-1,5
2,5	304	3,5	0,43	-2,6
7,5	221	4,8	0,26	-7,2
5,5	267	3,9	0,23	-5
-7	250	4,8	0,63	5,5
-5,5	281	3,75	0,67	4
-4	295	3,5	0,47	2,5
-2,5	305	3,4	0,53	1,3
-1	315	3,2	0,53	0,25
0	310	3,3	0,5	-0,7
-1	312	3,35	0,54	0

Рис. 5.2. Электрическая схема фазоимпульсного модулятора

постоянного тока

Таблица №2

Uвх	f, Гц	Т, мс		Uвых
0	35	27,5	1	14
1	35	27,5	0,98	13,5
2	35	27,5	0,87	11
3	35	27,5	0,76	7,3
4	35	27,5	0,66	4,5
5	35	27,5	0,51	0
6	35	27,5	0,4	-4,6
7	35	27,5	0,25	-9
8	35	27,5	0,02	-15