Усилитель класса д

 

УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА Д, содержащий блок сравнения, первый вход -которого является входом усилителя класса Д, а выход через по следовательно . соединенные распределитель импульсов, трансформатор и двухтактный выпрямитель соединен с выходным ключевым усилителем, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности фазочастотнбй характеристики , выход блока сравнения через введенные и последовательно соединенные дискриминатор длительности, блок совпадения и счетный триггер подключен к управляющему входу распределителя импульсов, второй вход блока совпадения соединен с входом дискриминатора длительности, а между вторым входом блока сравнения и дополнительным выходом выходного KJlЮ-. (Л чевого усилителя введена цепь обрат-;ной связи.

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„ 102

g g H 03 F 3/217

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф с

Об

° Ф

\ Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3625595/24-09 (22) 21. 07. 83 (46) 23. 12.84. Бюл. Р 47 (72) А.А.Алексанян, В.А.Александров, В.А.Галахов и Г.Е.Лондон (7 1) Ленинградский ордена Ленина политехнический институт им. M.È.Êàëèнина и Научно-производственное объединение "Рудгеофизика" (53) 621.375.026(088.8) (56) 1. Патент США Ф 4092610, кл. 330-207А, 1977.

2. Патент США У 3759132, .кл. Н 03 F 3/217, 1971 (прототип). (54)(57) УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА Д, содержащий блок сравнения, первый вход -которого является входом усилителя.

В класса Д, а выход через последовательно. соединенные распределитель импульсов, трансформатор и двухтактный выпрямитель соединен с выходным ключевым усилителем, о .т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения стабильности.фазочастотной характеристики, выход блока сравнения через введенные и последовательно соединенные дискриминатор длительности, блок совпадения и счетный триггер подключен к управляющему входу распределителя импульсов, второй вход блока совпадения соединен с входом дискриминатора длительности, а между вторым входом блока сравнения и дополнительным выходом выходного клю-, чевого усилителя введена цепь обрат-, ной связи

1131023

Изобретение относится к радиотехнике и предназначено для использования в усилительных устройствах большой и средней мощности, в частности в электроразведке полезных 5 ископаемых, гидроакустических усилителях мощности,,громкоговорящих устройствах, коллекторных модуляторах передатчиков и т.д.

Известен ключевой усилитель низ- 1р кой частоты, использующий. широтноимпульсную модуляцию, в котором обеспечивается гальваническая развязка предварительного и мощного усилителей посредством введения в его состав трансформатора. Это позволяет обеспечить согласование предварительного и мощного каскадов, а также использовать в качестве оконечных каскадов наиболее энергетически эффективные мостовые схемы и тем самым существенно повысить КПД данного уси. лителя f1) .

Однако в этом ключевом усилителе через трансформаторы передаются низкочастотные составляющие импульсного сигнала, что существенно ограничивает частотный диапазон усиления, так как в области низких частот (порядка

1 — 10 Гц) габариты трансформатора зна-3О чительно возрастают.

Наиболее близким к изобретению является усилитель класса Д, содержащий блок сравнения, первый вход которого является входом усилителя клас35 са Д, а выход через последовательно соединенные распределитель импульсов, трансформатор и двухтактный выпрямитель соединен с выходным ключевым усилителем (2) .

Однако известный усилитель класса Д имеет недостаточную стабильность фазочастотной характеристики.

Цель изобретения — повышение стабильности фазочастотной характеристи- 45 ки.

Цель достигается тем, что в усилителе класса Д, содержащем блок сравнения, первый вход которого является входом усилителя класса Д, а выход через последовательно соединенные распределитель импульсов, трансформатор и двухтактный выпрямитель соединен с выходным ключевым усилителем, выход блока сравнения через введенные и последовательно соединенные дискриминатор длительности, блок совпадения и счетный триггер подключен к управляющему входу распределителя импульсов, второй вход блока совпадения соединен с входом дискриминатора длительности, а между вторым входом блока сравнения и дополнительным вы—

/ ходом выходного ключевого усилителя введена цепь обратной связи.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предложенного усилителя класса Д; на фиг. 2 — эпюры напряжений, поясняющие его работу.

Усилитель класса Д содержит блок

1 сравнения, распределитель ? импульсов, трансформатор 3, выходной клю— чевой усилитель 4, двухтактный выпрямитель 5, дискриминатор 6 длительности, блок 7 совпадения, счетный триггер 8 и цепь 9 обратной связи.

На фиг. 2 (а,б,в,г,д,е) приведены входной сигнал VM и сигнал цепи 9 обратной связи Ч, поступающие на входы блока 1 сравнения, на выходе которого формируется сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) V» а также выходные сигналы дискримина-. тора 6 длительности V<, блока 7 совпадения V3 счетного триггера 8 V и,распределителя 2 импульсов.Чу, Блок 1 сравнения при Чм > Чос формирует на выходе импульс (V» =" 1"), а при V> аЧо — паузу (V ="0"), тем самым обеспечивая адаптивную широтноимпульсную модуляцию.

Дискриминатор 6 длительности предназначен для формирования последова— тельности коротких импульсов Ч с

/\ периодом повторения с, когда сигнал на его входе Ч =" 1" (импульс на выходе блока 1), причем первый импульс на выходе дискриминатора 6 формируети ся через ь с момента начала импульса на его входе. Если длительность импульсов t< на входе дискриминатора 6 меньше установленной величины t с 2

Ц У то его выходное напряжение не изменяется (М ="i"). Дискриминатор 6 длительности может быть выполнен на генераторе тактовой частоты, счетчике и двух элементах И вЂ” НЕ.

Блок 7 совпадения формирует на выходе сигнал V -Ч VЧЧ, поступающий

2 на вход счетного триггера 8, который переключается по каждому положительному фронту импульсного сигнала У формируя тем самым управляющее напряжение Ч для распределителя 2 импульсов.

Распределитель 2 импульсов строится как и в известном усилителе и

3 11310 предназначен для усиления импульсов

Ч, поступающих íà его вход с выхода блока 1 сравнения, соответствующим каналом предварительного усилителя в зависимости от значения напряжения

Ч4 на направляющем входе распределите ля 2 импульсов.

Усилитель класса Д работает следующим образом.

Если длительность импульсов Ч» íà 1д выходе блока 1 сравнения меньше установленного значения (» с », то выходное напряжение дискриминатора 6 длительности не изменяется (Ч, =" 1") и импульсы »I» проходят через блок. 7 совпадения на вход счетного григгера 8, который переключается по каждому спаду импульсов Y» . При этом распределитель 2 импульсов обеспечивает поочередное усиление импульсов Ч» щ своими соответствующими каналами предварительного усилителя. Если л »,, то во время импульса t I»à выЦ ходе дискриминатора 6 формируется последовательность КороТКНх импуль 25 сов Ч2, которые, поступая через блок

7 совпадения на вход счетного тригг.cpa 8, обеспечивают его переключение с периодом 2<.. При этом импульс, поступающий с выхода блока 1 сравнения на вход распределителя 2 импульсов, преобразуется в две противофазных последовательности импульсов длительностью и периодом повторения 2, каждая из которых усиливается соответствующим каналом предваритель3S ного усилителя распределителя 2 импульсов.

Таким образом, в предлагаемом усИлителе класса Д сигнал с IIIHM независимо от длительности импульсов преобразуется распределителем 2 импульсов в последовательность разнополяр23 4 ных импульсов Ч, длительность кото" рых не превышает»., Последовательность импульсов Vg передается через трансформатор 3 и двухтактный выпрямитель 5 на вход выходного ключевого усилителя 4, где формируется последовательность импульсов, длительность которых. равна длительности импульсов сигнала с IIIHM.

Тем самым в предлагаемом усилителе класса Д.происходит передача.импульсов любой длительности через трансформатор 3 и обеспечивается воэможность использования адаптивной

llIHM. В результате добавления в известный усилитель класса Д дискриминатора 6 длительности, блока 7 совпадения, счетного триггера 8 и цепи 9 обратной связи, в предлагаемом усилителе класса Д осуществляется адаптивная ШИМ, что позволяет существенно повысить стабильность амплитуднои фазочастотных характеристик в широком диапазоне изменения нагрузки.

Так, если в известном усилителе класса Д в диапазоне частот от 0,5 fo (fo — частота среза фильтра. нижних частот) при изменении сопротивления нагрузки в 5 раэ коэффициент усиления и фаза выходного сигнала относительно входного изменяется более чем в 2,5 раза, то в предлагаемом усилителе класса Д эти изменения не превьппают 20Х.

Усложнение схемы предлагаемого усилителя класса Д в результате добавления дополнительных блоков незначительно, так как они могут быть выполнены на стандартных микросхемах.

Увеличение габаритов предлагаемого усилителя класса Д по сравнению с известным даже на уровне мощности

100 Вт не превышает 1Х.

1131023

Ь

Р dz

8 / д g

Составитель Е.Бурашников

Редактор П. Коссей Техред А.Бабинец Корректор В.Синицкая

Заказ 9626/43 Тираж 861 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035у Москва, Ж-35, Раушская наб.; д. 4/5

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