Усилитель класса "д

 

УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА Д, со- ; держащий последовательно соединенные первый сумматор, релейный элемент и коммутатор, выходы которого соединены с входами второго сумматора и двухтактного ключевого усилителя, подключенного через фильтр нижних частот к выходу усилителя класса Д, соединенного через цепь обратной связи с другим входом первого сумматора, причем выход, релейного элемента соединен с управляющим входом коммутатора через фиксатор нулевого порядка, управляющий вход которого через дискриминатор длительности пауз соединен с выходом второго сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона усиливаемых сигналов , в него введен f S-триггер, между В-входом которого и выходом второго сумматора включен дискриминатор длительности импульсов, а дискриминатор длительности пауз выполнен управляемым , причем его вход управле (Л ния и выход соединены соответственно с .выходом и ft -входом КЗ-триггера.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) 3159 Н 03 F 3 2 17

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

/Х

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3382807/18-09 (22) 11.01.82 (46) 15.02.84..Бюл. 9 6 (72) A.A.Aëåêñàíÿí, В.А.Александров,.

В.A.Ãàëàõîâ, В.А.Майоров и К.К.Ники-, тин (53) 621.375.026(088.8) (56) 1. Патент США Ю 4041411, кл. 330-207А, кл. Н 03 F 21/00, 09.08.77.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 853775, кл. Н 03 F 3/217, 06.03.79 (прототип) ° (54)(57) УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА "Д", содержащий последовательно соединенные первый сумматор, релейный элемент и коммутатор, выходы которого соединены с входами второго сумматора и двухтактного ключевого усилителя, подключенного через фильтр нижних частот к выходу усилителя класса

"Д", соединенного через цепь обратной связи с другим входом первого сумматора, причем выход. релейного элемента соединен с управляющим входом коммутатора через фиксатор нулевого порядка, управляющий вход которого через дискриминатор длительности пауз соединен с выходом второго сумматора, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона усиливаемых сигналов, в него введен Ю -триггер, между В-входом которого и выходом второго сумматора включен дискриминатор длительности импульсов, а дискриминатор длительности пауз выполнен уп- 9

Ф равляемым, причем его вход управления и выход соединены соответственно с .выходом и R -входом Н5-триггера.

С:

1073878

Изобретение относится к усилительной технике и может быть использовано в усилительных устройствах большой мощности для усиления низких частот.

Известны усилители класса "Д", 5 использующие адаптивную широтно-импульсную модуляцию, содержащие сумма тор усиливаемого сигнала и сигнала обратной связи, релейный элемент, двухтактный ключевой усилитель и 10 фильтр нижних частот, включенный между двухтактным ключевым усилителем и выходом усилителя класса "Д" P1 ).

Недостатком этого устройства является сравнительно небольшой дина- 15 мический диапазон усиливаемых сигналов, что обусловлено увеличением пульсации выходного напряжения при малом уровне усиливаемого сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уси литель класса "Д", содержащий последовательно соединенные первый сумматор, релейный элемент и коммутатор, выход которого соединен с входами второго сумматора и двухтактного клю чевого усилителя, подключенного через фильтр нижних частот к выходу усилителя класса "Д", соединенного через цепь обратной связи с другим входом первого сумматора, причем выход релейного элемента соединен с управляющим входом коммутатора через фиксатор нулевого порядка, управляющий вход которого через дискриминатор длительности пауз соеди- 35 нен с выходом второго сумматора (2 l

Однако этот усилитель класса "Д" обладает небольшим динамическим диапазоном, усиливаемых сигналов, так как в обоих режимах работы частота 4р переключений релейного элемента изменяется в зависимости от уровня усиливаемого сигнала и, кроме этого, область однотактного режима работы сравнительно невелика. 45

Целью изобретения является расширение динамического диапазона усиливаемых сигналов.

Цель достигается тем, что в усилитель класса "Д", содержащий последовательно соединенные первый сумматор, релейный элемент и коммутатор, выходы которого соединены с входами второго сумматора и двухтактного ключевого усилителя, подключенного через фильтр нижних частот к выходу усилителя класса "Д", соединенного через цепь обратной связи с другим входом первого сумматора, причем выход релейного элемента соединен с управляющим входом коммутатора че-. 60 рез фиксатор нулевого порядка, управ ляющий вход которого через дискриминатор длительности пауз соединен с выходом второго сумматора, введен

ЙВ-триггер, между 5-входом которого и выходом второго сумматора включен дискриминатор длительности импульсов, а дискриминатор длительности па. уз выполнен управляемым, причем его вход управления и выход соединены соответственно с выходом и Р -входом

R5-триггера.

На фиг.1 изображена структурная электрическая схема усилителя класса "Д"; на фиг.2 — временные диаграммы, поясняющие работу усилителя клас. са "Д".

Усилитель класса "Д" содержит первый сумматор 1, релейный элемент

2, коммутатор 3, двухтактный ключевой усилитель 4, фильтр 5 нижних частот,) второй сумматор б, дискриминатор 7 длительности импульсов, R5-триггер 8, дискриминатор 9 длительности пауз, фиксатор 10 нулевого порядка и цепь 11 обратной связи.

Усилитель класса "Д" работает сле. дующим образом.

Первый сумматор 1 формирует на входе релейного элемента 2 сигнал, пропорциональный разности усиливаемого сигнала (фиг.2 < й) и сигнала обратной связи (фиг.2 а1!. При превышении разностным сигналом ширины петли гистерезиса релейного элемента 2 он переключается, формируя на выходе последовательность широтно-модулированных импульсов (фиг.2 5).

Коммутатор 3 обеспечивает прохождение "прямого" сигнала с выхода релейного элемента 2 на управление положительным (фиг.26) или инверсного сигнала на управление отрицаI тельным (фиг.2ъ) каналами двухтактного ключевого усилителя, когда напряжение, поступанхдее на управляющий вход коммутатора 3 (фиг.2 и) с выхода фиксатора 10, равно соответственно

"1" или "0".

Второй сумматор б объединяет в сумматорную импульсную последовательность (фиг.2 д) импульсные последовательности с выходом коммутатора 3 (фиг.26 и фиг.2 ъ).

Выходное напряжение фиксатора 10 (фиг.2 и ) повторяет напряжение, поступающее на его вход с выхода релей ного элемента 2 (фиг.281, при поступлении на управляющий вход фиксатора 10 импульсов с выхода дискриминатора 9 (фиг. 2 ® ).

R5 триггер 8 формирует управляющее напряжение (фиг. 2 3) для дискриминатора 9, определяющее область однотактного режима усилителя. При поступлении на один из его установочных входов импульсов с выхода дискриминатора 9 (фиг.2:к ) RS -триггер 8 переключается и приходит в исходное состояние при поступлении импульсов с выхода дискриминатора 7 (фиг.2е) на дру-. гой его установочный вход.

1073878

Дискриминатор 7 осуществляет срав. нение длительности импульсов поступающих на его вход с выхода второго сумматора 6 с фиксированной величиной 1 . Когда длительность импульсов с выхода второго сумматора

6 больше Г,, на выходе дискриминатора 7 формируется импульс (фиг.2е1, переводящий RS -триггер 8 в исходное состояние (фиг.2з, напряжение равно

"1"1 . При этом выходное напряжение 1О

Р9-триггера 8, поступая на управляющий вход дискриминатора 9, обеспечивает длительность паузы в двухтактном режиме работы усилителя класса

Д i равной "г-. 15

Когда длительность пауз между импульсами ь и становится меньше t2 на выходе дискриминатора 9.формируется импульс, переключающий RS -триггер 8, выходное напряжение котоРого (фиг.2 3 напряжение равно "0"1,поступая на управляющий вход дискриминатора 9, изменяет его "пороговую" длительность с Г на с, чем обеспечивает переход усилителя класса

"Д" в однотактный режим Работы.При этом на выходе дискриминатора 9 формируются импульсы (фиг.2 ), которые поступают на управляющий вход фиксатора 10 и изменяют его состояние.

Выходное напряжение фиксатора .10 (фиг.2 и1, поступая на управляющий вход коммутатора 3, обеспечивает поочередное вкл1очение каналов двухтактного ключевого усилителя 4.

Таким образом, в предлагаемом усилителе обеспечивается смешанный режим Работы rlpH и ) т и t„(Ф2 двухтактный, при уменьшении сигнала, когда lп (Z„ и t и > 2 — однотактный режим работы (фиг.2 к), причем соответствУюЩим выбоРом Гп.может быть обеспечено плавное изменение частоты переключений при смене режима работы усилителя.

Предлагаемый усилитель класса "Д" выгодно отличается от известного тем, что область однотактного режима в нем расширена, что по существу эквивалентно уменьшению величины нелинейных искажений для более широкой области малых по величине усиливаемых сигналов и тем самым обеспечи-вает качественное усиление в расширенном динамическом диапазоне входных сигналов.

ВНИИПИ .Заказ 377/53

Тираж 862 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Ужгород,ул.Проектная,4