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 (рис. 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 (рис. 5.52, б).
Рис. 5.52. Суммирующий широтно-импульсный модулятор
Ширина импульсов при этом пропорциональна амплитуде (мгновенным значениям) входного сигнала.
5.11.2. Широтно-импульсный модулятор развертывающего типа (рис. 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 напряжение c(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.
Рис. 5.53. Широтно-импульсный модулятор развертывающего типа
Демодуляторы ШИМ-сигналов
Восстановление исходного аналогового сообщения из ШИМ-сигнала может быть осуществлено: с помощью ФНЧ, путем непосредственного интегрирования и путем сравнения с линейно нарастающим напряжением.
5.12.1. Детектор на основе ФНЧ (рис. 5.54). Фильтр нижних частот подавляет несущую частоту w1, ее гармоники и боковые полосы спектра модуляции, после чего на выходе получается аналоговый модулирующий сигнал с частотой W (рис. 5.54, б).
Рис. 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 (рис. 5.55)
Рис. 5.55. Интегрирующий детектор ШИМ-сигнала
Нормализатор H производит двустороннее ограничение входного сигнала, т.е. выделяет среднюю часть импульсов, наименее искаженную. Формирователь F, как и в предыдущей схеме, формирует импульсы с крутыми фронтами, которые поступают на интегратор. На выходе интегратора получаем импульсы, промодулированные по амплитуде (рис. 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 (рис. 5.56, а). В данном детекторе происходит сравнение входного сигнала с линейно нараста-ющим напряжением, которое формируется генератором пилообразного напряжения. Принцип работы хорошо виден из временных диаграмм рис. 5.56, б.
Рис. 5.56. Детектор ШИМ-сигнала сравнивающего типа
Амплитуда сигнала на выходе 6 будет пропорциональна длительности импульсов на входе 1 нормализатора H, но при этом сигнал 6 будет дополнительно промодулирован по частоте, так как открытие ключа SWM1 происходит спадом информационных импульсов, что вносит дополнительную погрешность. Для устранения этого недостатка в схему дополнительно введены устройства: задержки Dt, запоминающее устройство ЗУ и аналоговый ключ SWM2. Сигнал на выходе 9 будет 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.
5.13. Фазоимпульсные модуляторы
Сигнал ФИМ, как правило, получают из сигнала ШИМ (рис. 5.57, а). Для этого выделяют передний и задний фронты сигналов ШИМ. Процесс получения ФИМ сигналов из ШИМ показан на рис. 5.57, б, где буквой «o» обозначены опорные импульсы, а буквой «и» – информационные, которые формируются формирователями F3 и F4 соответственно.
Рис. 5.57. Преобразователь ШИМ-сигналов в ФИМ
Детекторы ФИМ-сигналов
Сигналы ФИМ могут быть демодулированы теми же средствами и методами, что и сигналы ШИМ. Поэтому на практике ФИМ-сигналы перед детектированием преобразуют в ШИМ с помощью устройства, структурная схема которого приведена на рис. 5.58, а, а временные диаграммы работы – на рис. 5.58, б, где СОИ – селектор опорных импульсов, СИИ – селектор информационных импульсов. Следует отметить, что опорные импульсы могут и не передаваться по каналу связи, тогда их восстановление осуществляется инерционной системой ФАПЧ.
Рис. 5.58. Преобразователь ФИМ-сигналов в ШИМ
