DE2427471A1

DE2427471A1 - Pulsbreiten-modulator und verfahren zur erzeugung eines impulses mit einer zum quotienten von zwei signalwerten proportionalen dauer

Info

Publication number: DE2427471A1
Application number: DE19742427471
Authority: DE
Inventors: Cornelis Van Mourik
Original assignee: Control Data Corp
Current assignee: Control Data Corp
Priority date: 1973-10-22
Filing date: 1974-06-07
Publication date: 1975-04-24
Also published as: FR2248649A1; AU7091474A; GB1448770A; US3866146A; NL7314475A; JPS5068764A

Description

PATENTANWÄLTE HENKEL—KERN — FEILER — HÄNZEL—MÜLLER

OR. PIIIL. DIPL.-ING. DR. RER. NAT. DIPL.-ING. DIPL.-ING.

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TH-LCiItAMMl-.: 1II.II-SO1I) MONCHtN D-8 00 0 M U N CHEN 90 POSTSCHECK: MCHN 162147-809

Control Data Corporation 2427471

Minneapolis, Minn., V,St.A«

Pulsbreiten-Modulator und Verfahren zur Erzeugung eines Impulses mit einer zum Quotienten von zwei Signalwerten proportionalen Dauer

Die Erfindung betrifft einen Pulsbreiten-Modulator und "bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Impulses mit einer zum Quotienten von zwei Signalwerten proportionalen Dauer mittels Pulsbreiten-Modulation.

Pulsbreiten-Modulatoren sind normalerweise mit einem Integrator ausgerüstet, der den Wert eines elektrischen Signals in einen Impuls umsetzt, dessen Zeitdauer oder Zeitperiode dem Viert des elektrischen Signals entspricht. Üblicherweise ist dabei eine Einrichtung zur Erzeugung des Impulses vorhanden, und es sind Mittel vorgesehen, um den Impuls zu unterbrechen oder abzuschalten, wenn die vorbestimmte Zeitperiode vorbei ist.

Pulsbreiten-Modulatoren sind zur einfachen und genauen Übertragung von Signalen etwa bei Prozeßsteuerungen vorteilhaft, da sich damit die Signalübertragung mit Hilfe von Impulsen ganz bestimmter Impulsamplitude erreichen läßt. Solche Einrichtungen sind sehr zuverlässig, und es lassen sich damit Signalübertragungen mit hohem Genauigkeitsgrad auch über Verbindungsleitungen erreichen, die lediglich eine mäßige Qualität aufweisen* Mr Pulsbrei ten-Modulator en wird vor allem ein

Wi/Ro . - 2

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hoher Linearitätsgrad zwischen dem Wert des Modulationssignals und der Impulsbreite verlangt. Darüberhinaus ist es für bestimmte Anwendungen, von Vorteil, eine Pulsbreiten-Modulation vorzusehen, um* zwei oder mehr unterschiedliche Signale in ganz bestimmter Weise zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen vergleichsweise einfach aufgebauten Pulsmodulator zu schaffen, der gleichwohl einen sehr hohen Linearitätsgrad aufweist." Ein ergänzendes Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Pulsbreiten-Modulators, dessen Impulsbreite ausgangsseitig abhängt von den Werten zweier Eingangssignale, so daß mit anderen Worten die Breite des erzeugten Ausgangsimpulses entweder eine mathematische Funktion der beiden Eingangssignale ist oder falls eines der Signale ein konstantes Signal ist - eine mathematische Funktion des Werts des einen Eingangssignals darstellt.

Ein Pulsbreiten-Modulator mit den Merkmalen der Erfindung ist gekennzeichnet durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale, deren vorteilhafte Weiterbildungen in den Unteransprüchen 2 bis 9 gekennzeichnet sind.

Nach der Erfindung ist außerdem ein Verfahren zur Erzeugung eines Impulses mit einer zum Quotienten von ersten und zwei ten. Signalwerten proportionalen Dauer mittels Pulsbreiten- Modulation dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig mit der Erzeugung eines Impulses die Integration des ersten Signals vorgenommen wird, um ein drittes Signal zu gewinnen, dessen Wert sich in Abhängigkeit von der über der Zeit erfolgenden Integration des ersten Signals ändert und der Impuls unterbrochen wird, wenn der Wert des dritten Signals gleich dem Wert des zweiten Signals wird, während gleichzeitig der Integrationsvorgang angehalten wird. Die vorteilhafte Weiterbil-

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dung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens gibt der Patentanspruch 11 wieder.

Ein Pulsbreiten-Modulator mit erfindungsgemäßen Merkmalen weist also eine Integrationseinrichtung zur Umsetzung des Werts eines elektrischen Signals in eine Impulsbreite bestimmter Dauer auf . Weiterhin ist eine Impulserzeugereinrichtung vorhanden, und es ist Vorsorge getroffen, daß der Impuls mit Beendigung der vorgegebenen Zeitperiode unterbrochen wird. Die Integrationsvorrichtung, im folgenden als Integrator bezeichnet, weist einen Different!alverstärker mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Eingang sowie mit einem Ausgang auf. Eine Speichervorrichtung, im folgenden als Speicher bezeichnet, liegt zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang, wobei der invertierende Eingang an eine erste Eingangssignalklemme angeschlossen ist. Weiterhin ist ein zweiter Differentialverstärker mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Eingang sowie einem Ausgang vorgesehen, bei dem der invertierende Eingang mit dem Ausgang des ersten Differentialverstärkers verbunden ist, während sein nicht-invertierender Eingang an eine zweite Eingangssignalkiemme angeschlossen ist. Eine Rücksetz- oder Rückstelleinrichtung, die zur Rücksetzung des ersten Differentialverstärkers dient, wird vom Ausgang des zweiten Differentialverstärkers gesteuert.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Impulsbreite am Ausgang des Pulsbreiten-Modulators eine !Funktion des Quotienten der beiden Eingangssignale darstellt. Dieses wesentliche Merkmal bietet nicht nur die Möglichkeit, eine Pulsbreite zu erhalten, die proportional oder umgekehrt proportional zu einem bestimmten Eingangssignal an einer Eingangsklemme ist (wenn ein konstantes Signal an der anderen Eingangsklemme anliegt), sondern eröffnet außerdem die Mög-

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lichkeit, eine Pulsbreite zu erhalten, die eine Punktion des Quotienten der beiden Eingangesignale ist.

Gemäß einer Abwandlung der Erfindung weist die Rückstelleinrichtung eine die Zeitperiode bestimmende Vorrichtung auf, die mit dem invertierenden Eingang des zweiten Differentialverstärkers verbunden ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung wird ein zweiter Pulsbreiten-Modulator parallel zum ersten Pulsbreiten-Modulator betrieben, und zwar so, daß der eine Pulsbreiten-Modulator einen Teil der Rücksetzschaltung für den anderen Modulator darstellt und umgekehrt.

Bei einer noch anderen Ausführungsform der Erfindung ist ein zusätzlicher Umkehrverstärker vorgesehen, dessen Ausgang mit dem invertierenden Eingang des ersten Umkehrverstärkers verbunden ist. Eines der Eingangssignale stellt einerseits das Eingangssignal für den nicht-invertierenden Eingang des zweiten Umkehrverstärkers und außerdem für den invertierenden Eingang des dritten Umkehrverstärkers dar.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten sind im folgenden anhand der Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen wiedergegeben. Es zeigen:

Pig. 1 ein schematisches Schaltbild zur Verdeutlichung des Grundprinzips der Erfindung!

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines Pulsbreiten-Modulators gemäß einer derzeit bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;

Pig. 3 eine graphische Darstellung zur Verdeutlichung des Puriktionsprinzips der Schaltung nach Fig. 2 und

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Fig. 4 das schemata.sehe Schaltbild einer abgewandelten Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 2.

In Pig. 1 ist mit Bezugszeichen 10 ein erster und mit 11 ein zweiter Differentialverstärker bezeichnet. Die Differentialverstärker 10 und 11 weisen ;}e einen invertierenden und einen nicht-invertierenden Eingang auf, die entsprechend mit einem Minuszeichen (-) bzw. ein Pluszeichen (+) gekennzeichnet sind. Wird ein positives Signal an einen "invertierenden" Eingang angelegt, so wird ein negatives Ausgangssignal erzeugt, während an einem "nicht-invertierenden" Eingang bei positivem Eingangssignal auch ein positives Ausgangssignal erscheint. Eine Klemme zur Anlegung eines Eingangssignals V1 ist über einen Widerstand R1 mit dem invertierenden Eingang des Differentialverstärkers 10 verbunden. Der nicht-invertierende Eingang des Differentialverstarkers 10 ist über einen Widerstand R2 an Masse gelegt. Der Ausgang des Differentialverstarkers 10 ist über einen Widerstand R3 mit dem invertierenden Eingang des Differentialverstarkers 11 verbunden, dessen nicht-invertierender Eingang über einen Widerstand R4 an eine Klemme angeschlossen ist, an der ein zweites Eingangssignal V2 angelegt wird. Der Ausgang des Differentialverstärkers 11 ist mit einer Ausgangsklemme verbunden, an der eine Ausgangsspannung Vo geliefert wird. Die Ausgangsklemme des Differentialverstarkers 11 ist außerdem mit dem Eingang eines monöstabilen Multivibrators 12 verbunden, dessen Ausgang an die Steuerelektrode eines Feldeffekt-Transistors FET angeschlossen ist. Die Betriebselektroden des Feldeffekt-Transistors liegen zusammen mit einem Kondensator C parallel zum invertierenden Eingang · und Ausgang des Differentialverstarkers 10;

Wie weiter unten in weiteren Einzelheiten erläutert ist, dienen der monostabile Multivibrator MV und .der Feldeffekt-Tran-

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sistor FET zur Rücksetzung des Pulsbreiten-Modulators, wobei diese Betriebsfunktion auch durch eine andere als die in Fig. 1 gezeigte Einrichtung bewirkt werden kann.

Beim Betrieb der in Fig. 1 gezeigten Einrichtung erzeugt, wenn eine negative Spannung an die Eingangsklemme V1 angelegt wird, der Verstärker 10 eine Spannung Va, die allmählich ansteigt. Diese Signalspannung Va wird einem Kondensator C und außerdem dem nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 11 über den Widerstand R3 zugeführt. Der den Kondensator G ladende Strom läßt sich wie folgt darstellen:

. _n dVa V1
^{1 = C} IF = RT-

Daraus ergibt sich:

Va = - =4* J V1 dt.

Wird angenommen, daß Va anfänglich relativ klein im Vergleich, zum Eingangssignal V2 und V2 annähernd gleich groß Vo ist, so arbeitet der Verstärker 11 in seiner ersten Betriebsweise und schaltet so lange in die andere Betriebsweise nicht um, bis das Signal Va gleich dem Eingangssignal V2 wird. Wird angenommen, daß das Eingangssignal V1 für die Integrationsperiode konstant ist und der Verstärker 11 umschaltet, wenn Va = V2 wird, so ergibt sich offensichtlich, daß

^{72 s} "

woraus folgt:

I = - R1C

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Daraus ergibt sich, daß am Ausgang des Differentialverstärkers 11 ein Blockimpuls erscheint, dessen Impulsbreite pro-

V2
portional ist zum Quotienten ψτ. Es ist damit also möglich,

eine Impulsbreite zu erzeugen, die proportional ist zur Spqpnung V2, wenn V1 konstant.ist,oder die proportional ist zum Inversen einer Spannung («4·), wenn V2 konstant gewählt wird,

oder proportional ist zum Quotienten von Spannungen. Es sei besonders darauf hingewiesen, daß die obigen Gleichungen keine Annäherungsgleichungen darstellen, so daß sich die Proportionalität der Signale mit außerordentlich hoher Genauigkeit gewährleisten läßt.

Wird das Ausgangssignal Vo umgekehrt, so wird ein Impuls zum Multivibrator MV tibertragen, an dessen Ausgang dann eine Spannungsänderung stattfindet, die über eine .-Diode D dazu dient, die Umkehrbedingung für den Differentialverstärker 11 zu stabilisieren. Gleichzeitig liefert der Multivibrator MV ein Signal an den Feldeffekt-Transistor EET, um den Transistor zu betätigen und damit zu erreichen, daß der Kondensator O über den Transistor entladen wird. Springt der monostabile Multivibrator wiederum in seinen umgekehrten Zustand, so läßt sich der vorstehend beschriebene Prozeß wiederholen.

Eig. 2 verdeutlicht eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, bei der der aus Differentialverstärkern 10 und 11 bestehende. Integration- und Komparatorzweig parallel zu einem zweiten ähnlichen Zweig betrieben wird. Fig. 2 weist also zusätzliche Differentialverstärker 20 und 21 auf. Der nicht-invertierende Eingang des Verstärkers 20 liegt über einen Widerstand R26 an Masse,und der invertierende Eingang des Verstärkers 20 ist über einen Widerstand R21 an die Eingangsspannung Vi1 angeschlossen. Aus im folgenden erläuterten Gründen ist außerdem zwischen Masse und dem invertierenden

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Eingang vorzugsweise ein Widerstand R22 angeschlossen. Der
Ausgang des Verstärkers 20 liegt über einen Widerstand R27
am invertierenden Eingang des Differentialverstärkers 21. Der nicht-invertierende Eingang des Verstärkers 21 ist über einen Verstärker R23 an eine Eingangs signal quelle Vi2 angeschlossen, ■während über einen Widerstand R24 ein Eingangssignal Vi3 zuführbar ist. Der Ausgang des Differentialverstärkers 21 ist
zur Erzeugung von Ausgangsimpulsen Vo 1 an eine Ausgangsklemme angeschlossen.

Die untere Hälfte der Pig. 2 zeigt einen Pulsbreiten-Modulator, der der Schaltung in der oberen Hälfte von Pig. 2 genau entspricht. Die einander entsprechenden Elemente sind also in
der unteren Hälfte jeweils mit dem gleichen Bezugszeichen, jedoch mit einer zusätzlichen Markierung durch einen Strich (') markiert. Entsprechend ist also der Ausgang des Differentialverstärkers 21' mit der Ausgangsklemme Vo2 verbunden, um Ausgangsimpulse zu liefern. Weiterhin ist der Ausgang des Verstärkers 21^füber die Diode D1 mit dem invertierenden Eingang des Verstärkers 21 verbunden, um eine Stabilisierung zu erreichen, und ist außerdem über eine Diode D5¹ an die Steuerelektrode des Peldeffekt-Transistors PET1 angeschlossen, um
diesen Transistor zwecks Entladung des Kondensators C1 zu betätigen, der parallel zum Feldeffekt-Transistor PET1 zwischen • dem nicht-invertierenden Eingang und dem Ausgang des Verstärkers 20 liegt.

Wie Pig. 2 erkennen läßt, ist der nicht-invertierende Eingang des Verstärkers 21 über Widerstände R23 bzw. R24 an zwei verschiedene Spannungsquellen Vi2 bzw. Vi3 angeschlossen. Ein entsprechender Schaltkreis mit den Widerständen R23¹ und R24¹ sowie mit den Spannungs anschluss en Vi5 und Vi6 ist an den nichtinvertierenden Eingang des DifferentialVerstärkers 21'angeschlossen. Damit läßt sich der Spannungseingang Vc für den

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nicht-invertierenden Eingang des Differentialverstärkers 21 wie folgt darstellen:

"" ~ R24 + R23 R24 + R23

Da der Differentialverstärker 21 eine sehr hohe Eingangsimpedanz aufweist, entsteht über dem ,Widerstand R27 im wesentlichen keine Spannungsdifferenz. Damit ergibt sich:

ΛΤα — Vh — _ ' I Vi 1 Λ + — — T^x

lic. \\j I I SXd. XKj I

Wie bereits in Verbindung mit Pig. 1 erläutert wurde, tritt die Umschaltung des DifferentialVerstärkers 21 auf, wenn die Bedingung gilt: Vb = Vc. Damit folgt:

Φ1 - R?in —^R24·--. Y¹² ΤΪ2101 ^R23

In gleicher Weise ist deutlich, daß für die Integrationszeit dee in der unteren Hälfte der Pig. 2 gezeigten Pulsbreiten-Modulators mit den Differentialverstärkern 20' und 21' folgende Gleichung gilt:

¹² - - H21-C2 ' rei -¹^¹'⁰² m

Um die richtige Rücksetzung der Integratoren sicherzustellen, sollte eine entsprechende Zeitperiode vorhanden sein, um su gewährleisten, daß Vc größer als 0 und ebenso Vc^f größer als 0 ist. Außerdem sollten die Eingangsspannungen Vi1 und Vi4 negativ sein. . ■

Pig. 3 dient zur Verdeutlichung der Betriebsweise der Vorrich-

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tung nach Fig. 2, wobei hier zu dem Zeitpunkt "begonnen wird, in dem die Integration im Differentialverstärker 20' beginnt. An diesem Punkt ist die Ausgangsspannung Vo 1 niedrig und die Ausgangsspannung Vo2 hoch. Wird die Spannung Va¹ gleich der Spannung Vc^f, so schaltet der Differentialverstärker 21· um und erzeugt eine niedrige Spannung am Ausgang Vo2. Das Signal an. der Steuerelektrode des PETI wird damit reduziert, so daß der Differentialverstärker 20 auf Integration gesetzt wird, und gleichzeitig wird der Differentialverstärker 21 über die Diode D1 umgeschaltet, so daß hierdurch auch die Ausgangsspannung Vo1 auf "hoch" umgeschaltet wird. Damit wird der Pulsbreiten-Modulator mit den Differentialverstärkern 20 und 21 wirksam. Nach Beendigung der Zeitperiode T1 werden die Spannungen Va und Vc gleich, so daß eine Umschaltung des Differentialverstärkers 21 erfolgt, worauf der Differentialverstärker 21' auf den niedrigen Wert der Spannung Vo1 umschaltet und die Spannung Vo2 ansteigt und wobei gleichzeitig der Sransistor ΡΕΪ1 leitend geschaltet wird. Die kleinen vertikalen Spannungsanstiege im Diagramm der Signale Va und Va¹ treten zum Zeitpunkt des Betriebs der Differentialverstärker 21 und 21 auf und rühren von den die Dioden D3, D3¹ und die Widerstände R25 und R25¹ enthaltenden Zweigen her. In ähnlicher Weise werden die kleinen vertikalen Spannungsanstiege in der Darstellung der Signale Vb und Vb' aufgrund der Dioden D1 und D2 erzeugt.

Aus Vorstehendem ergibt sich, daß mit der Erfindung ein Pulsbreiten-Modulator geschaffen wurde, der ausgangsseitig eine Impulsbreite 11 liefert, deren Dauer abhängig ist von drei Eingangsspannungen, nämlich den Spannungen Vi1, Vi2 und Vi3, und außerdem werden verschiedene Impulse mit den Zeitdauern 12 erzeugt, die ebenfalls, von drei Eingangs spannungen, nämlich den Spannungen Vi4, Vi5 und Vi6 abhängig sind. Es ist ersichtlich, daß bei richtiger Auswahl der Eingangsspannungen Impuls-

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dauern erzeugt werden können, die einer Konstante plus einer Zeitperiode entsprechen, die proportional ist zu einer Eingangsspannung. Ist "beispielsweise Vi1 gleich -E und Vi3 gleich I₉.wobei E eine konstante Speisespannung darstellt, so erhält man die folgende Beziehung:

R24 Vi2 . -οολρλ R23 j24 -γ· + K^iOi ^

Es sei "bemerkt, daß der letzte Term dieser Gleichung eine Konstante darstellt und die gewünschte Proportionalität im ersten Term der Gleichung enthalten ist.

Um ein anderes Beispiel zu geben, sei angenommen, daß eine Pulsbreite gewünscht wird, die proportional ist zu einer Konstante und dem Inversen einer zugeführten Spannung. Dies kann erreicht werden, wenn Vi 1 gleichgesetzt wird mit -Vi3. Ein Beispiel für diese Anordnung gibt Fig. 4 wieder, bei der ein invertierender Eingang des Differentialverstärkers 22 über einen Widerstand 29 mit der Eingangsspannung Vi1 verbunden ist. Der nicht-invertierende Eingang dieses Verstärkers 22 liegt über einen WiderstandR30 an Masse,und der Ausgang des Verstärkers 22 ist über den Widerstand R21 an den invertierenden Eingang des Verstärkers 20 angeschlossen. Weiterhin liegt das eingangsseitige Spannungssignal Vi1 über einen Widerstand R24 direkt am nicht-invertierenden Eingang des Verstärkers 21. Der Rest der Schaltung nach 3?ig. 4 ist identisch zu der in Pig. 2 gezeigten Schaltung. Der Differentialverstärker 22 liefert ein -Vi!-Eingangssignal an den Pulßbreiten-Modülator, der im wesentlichen aus den Verstärkern 20 und 21 besteht, während die Spannung +Vi1 über den WiderstandR24 direkt dort anliegt, wo sich in Pig. 2 die Signalklemme Vi3 befand.

Der Pulsbreiten-Modulator nach der Erfindung arbeitet stabil,

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wenn angenommen wird, daß ein Zustand existiert, "bei dem einer der Ausgänge hoch und der andere tief liegt. Beim anfänglichen Betrieb der Schaltung jedoch kann nicht unbedingt gewährleistet werden, daß nicht "beide Ausgänge gleichzeitig hoch oder tief gehen. Um dies zu gewährleisten, sind die Diode D3 und die Widerstände R22, R25 und R26 in Verbindung mit dem Different!alverstärker 20 und die Diode D4 und Widerstände R22¹, R25¹ und R26¹ in Verbindung mit dem Verstärker 20' vorgesehen. Das Betriebsverhalten dieser Elemente ist so, daß bei niedriger Spannung Vo1 und bei Portsetzung der Integration durch den Differentialverstärker 20 so lange bis dieser sich außerhalb seines normalen Betriebsbereichs und möglichst im gerade gesättigten Zustand befindet, ein Stromfluß durch die Widerstände R22, R23 und R26 und die Diode D3 beginnt, so daß der Integrator eine Rückwärts-Integration beginnt und so lange fortsetzt, bis der normale Betriebsbereich erreicht ist. In ähnlicher Weise arbeiten die Diode D4- sowie die Widerstände R25¹, R26· und R22¹ in Verbindung mit dem Differentialverstärker 20'. Um ein zuverlässiges stabiles Betriebsverhalten zu erreichen, sollten bevorzugt für die angegebenen Widerstände die folgenden Bedingungen erfüllt sein:

R26 \ R22
R25 + R26 S R21 + R22

R26' "X R22»

R25¹ + R26X R21¹ + R22^f *

Mit der Erfindung läßt sich also ein zuverlässiger Pulsbreiten- Modulator aufbauen, der Pulsbreiten erzeugt, die proportional zu einer bestimmten Menge sind. Wenn sowohl die Pulsbreite als auch, die Breite des Intervalls zwischen zwei solchen Impulsen proportional zu dieser Menge sind, läßt sich die neuartige

Schaltung für einen sehr genau arbeitenden Prequenz-Modulator einsetzen.

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Der neuartige Pulsbreiten-Modulator eignet sich besonders zur Datenkorrektur bei der Telemetrie und zur Kompensation von durch Sensoren erhaltenen Signalen.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß mit der Erfindung ein Pulsbreiten-Modulator und ein Verfahren zur Erzeugung eines Impulses mit einer zum Quotienten zweier Signalwerte proportionalen Dauer geschaffen wurde. Bei dem Pulsbreiten-Modulator ist eine Schaltungseinheit vorgesehen, die zur Umsetzung eines Signalwertes in eine Pulsbreite bestimmter Zeitperiode einen Integrator aufweist. Dieser Integrator enthält einen ersten Differentialverstärker mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Eingang sowie mit einem Ausgang und weist weiterhin einen zwischen den invertierenden Eingang und den Ausgang des ersten Verstärkers geschalteten Speicher auf. Bei einem zweiten Differentialverstärker ist der invertierende Eingang mit dem Ausgang des ersten Verstärkers verbunden, und sein Ausgangs signal wird einer Rückstelleinrichtung zur Rücksetzung des Speichers zugeführt. Ein Signaleingang wird dem invertierenden Eingang des ersten Verstärkers zugeführt, während ein weiteres Eingangssignal auf den nicht-invertierenden Eingang des zweiten Verstärkers geschaltet ist. Das Ausgangssignal wird am Ausgang des zweiten Verstärkers abgegriffen. Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist ein zweiter Zweig mit einem dem ersten Zweig entsprechenden Schaltungsaufbau vorgesehen, der zum ersten Zweig so geschaltet ist, daß er den der Rückstelleinrichtung des ersten Zweigs entsprechenden Anordnung entspricht und umgekehrt.

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Claims

Patentansprüche

Pulsbreiten-Modulätor, gekennzeichnet durch einen Integrator (R1, R2, 10, C) mit einem Umkehrverstärker (10) mit einem ersten invertierenden oder nicht-invertierenden und einem zweiten nicht-invertierenden oder invertierenden Eingang und mit einem zwischen den ersten Eingang und einen ersten Verstärker-Aus- · gang (Va) geschalteten ersten Speicher (C), durch einen zweiten Umkehrverstärker (11) mit einem dritten, dem ersten entsprechenden sowie mit einem vierten, dem zweiten entsprechenden Eingang und mit einem zweiten Ausgang (Vo), durch eine zwischen dem ersten Ausgang und dem dritten Eingang "bestehende Verbindung, durch den ersten bzw. vierten Eingang mit einem Signal (V1 bzw. V2) beaufschlagende Einrichtungen und durch eine mit dem zweiten Ausgang verbundene und zur Rücksetzung des Speichers bestimmte Rückstelleinrichtung (PET, D12).
2. Pulsbreiten-Modulator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Speicher ein Kondensator (C) und die Rückstelleinrichtung wenigstens ein zu diesem Kondensator parallelgeschaltetes Schalterelement (PET) aufweist, das zur Entladung des Kondensators durch ein Ausgangssignal vom zweiten Verstärker (11) betätigbar ist.
3· Pulsbreiten-Modulator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der Integrator einen zwischen dem ersten Eingang des ersten Verstärkers (10) und der ersten Signalzuführung (V1) in Reihe liegenden Widerstand (R1) aufweist.

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4. Pulsbreiten-Modulator nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen zweiten Integrator mit einem dritten Umkehrverstärker (20·) mit einem fünften, dem ersten entsprechenden und mit einem sechsten, dem zweiten entsprechenden Eingang sowie mit einem dritten Ausgang, wobei ein zweiter Speicher (C2) zwischen'dem fünften Eingang und dem dritten Ausgang dieses dritten Umkehrverstärkers liegt, durch einen vierten Umkehrverstärker (21») mit einem siebten, dem ersten entsprechenden und mit einem achten, dem zweiten entsprechenden Eingang sowie mit einem vierten Ausgang, durch eine Verbindung zwischen dem dritten Ausgang und dem siebten Eingang, durch erste, zweite, dritte bzw. vierte, den ersten, vierten, fünften bzw. achten Eingang jeweils mit einem Signal beaufschlagenden Einrichtungen sowie durch erste bzw. zweite mit dem vierten bzw. zweiten Ausgang verbundene Rückstell-Einrichtungen (ΙΈΤ1, ΙΈΤ2 etc.) zur Rückstellung des ersten bzw. zweiten Speichers (C1 bzw. 02).
5. Pulsbreiten-Modulator nach Anspruch 4, d a du r c h gekennzeichnet , daß der erste bzw. zweite Speicher (C1 bzw. C2) einen ersten bzw. zweiten Kondensator und die Ruckstell-Einrichtungen zu dem jeweiligen Kondensator parallelgeschaltete Schalterelemente aufweisen, die zur Entladung des zugeordneten Kondensators einzeln schaltbar sind.
6. Pulsbreiten-Modulator nach Anspruch 5, dadurch

gekennzeichnet , daß der zweite Integrator einen zweiten in Reihe zwischen dem fünften Eingang des dritten Verstärkers und der dritten Signal-Einrichtung liegenden Widerstand aufweist.

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7· Pulsbreiten-Modulator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das erste Schalterelement einen Transistor aufweist, dessen Steuerelektrode mit dem vierten Ausgang verbunden ist und daß das zweite Schalterelement ebenfalls einen Transistor aufweist, dessen Steuerelektrode mit dem zweiten Ausgang verbunden ist.
8. Pulsbreiten-Modulator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß der zweite Eingang des ersten Verstärkers und der sechste Eingang des dritten Verstärkers jeweils über eine Impedanz an einen bestimmten Spannungspegel gelegt sind und daß weitere Impedanz-Elemente und Dioden in Reihe zwischen den zweiten Eingang und den zweiten Ausgang und zwischen den sechsten Eingang und den vierten Ausgang geschaltet sind.
9. Pulsbreiten-Modulator nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen fünften Umkehrverstärker (22) mit einem invertierenden und einem nicht-invertierenden Eingang sowie mit einem Ausgang, durch eine Verbindungseinrichtung zwischen einer Signalquelle und dem invertierenden Eingang des Umkehrverstärkers einerseits und dem dritten Eingang des zweiten Verstärkers andererseits und durch eine Verbindung zwischen dem Ausgang des fünften Verstärkers und dem ersten Eingang des ersten Verstärkers.
10. Verfahren zur Erzeugung eines Impulses mit einer zum Quotienten von ersten und «weiten Signalwerten proportionalen Dauer mittels Pulsbreiten-Modulation, dadurch gekennzeichnet , daß gleichzeitig mit der Erzeugung eines Impulses die Integration des ersten Signals vorgenommen wird, um ein drittes Signal zu gewinnen, dessen Wert sich in Abhängigkeit von der über der Zeit erfolgenden Integration des ersten Signale ändert und der Impuls unter-

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krochen wird, wenn der Wert des dritten Signals gleich dem Wert des zweiten Signals wird, während gleichzeitig der Integrationsvorgang angehalten wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, da ,durch gekennzeichnet, daß bei Unterbrechung des Impulses die Integration eines vierten Signals "begonnen wird, um ein fünftes Signal zu gewinnen, dessen Wert sich in Abhängigkeit von der Integration des Werts des vierten Signals über der Zeit verändert, während gleichzeitig die Integration des ersten Signal inhibiert wird, daß die Integration des ersten Signals begonnen und gleichzeitig die Integration des vierten Signals gestpppt wird, wenn der Wert des fünften Signals gleich dem Wert des sechsten Signals wird, und daß die Zeitdauer zwischen den Impulsen proportional dem Quotienten der Werte des vierten und sechsten Signals gewählt wird.

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