Усилитель мощности

 

) Изобретение может быть использовано для высокоэффективного усиления мощности однополосных и амплитудно-модулированных колебаний в радиопередающих устройствах. Цель изобретения - увеличение КПД и уменьшение искажений. Устройство содержит амлитудный детектор 1, у-ль 2 с управляемым усилением, у-ль 3 модулированных колебаний, аттенюатор 4, регулируемый источник 5 питания, регулятор 6 напряжения смещения, линию задержки 7, регуглируемый аттеютатор 8, диф. у-ль 9, пиковые детекторы 10 и П, сумматор 12 и фильтр 13 верхних частот. Дпя устранения искажений, связанных с изменением коэф. усиления у-ля 3 при переменном напряжении питания, служит у-ль 2, коэф. усиления которого меняется в противофазе с изменением выходного напряжения источника 5. При э том регулятор 6 обеспечивает температурную стабилиз-ацию режима у-ля 3. Т.к. средниеи малые пиковые значения выходного напряжения источника 5, соответствующие пиковым значениям огибающей однополосных или амплитудно-модулированных колебаний, наиболее вероятны, то большую часть времени ключ источника 5 оказывается запертым. Это обеспечивает выигрыш в КПД, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. а S (Л sr

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОРИА ЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„Я0„„14171 4 щ у Н 03 F. 3/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21 ) 4220560/24-09 (22) 02.04..87 (46) 15.08.88. Бюл. И- 30 (7I) Ленинградский электротехнический институт связи им. проф. N.À. БончБруевича (72) Л.В. Воронов и М.В. Кондратьев (53) 621.375.026(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1332513, кл, H 03 F 3/20, 1985. (54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ (57) Изобретение может быть использовано для высокоэффективного усиления мощности однополосных и амплитудно-модулированных колебаний в радиопередающих устройствах. Цель изобретения — увеличение КПД и уменьшение искажений. Устройство содержит амлитудный детектор 1, у-ль 2 с управляемым усилением, у-ль 3 модулированных колебаний, аттенюатор 4, регулируемый источник 5 питания, регулятор 6 напряжения смещения, линию задержки 7, регуглируемый аттенюатор 8, диф. у-ль

9, пиковые детекторы 10 и !1, сумматор 12 и фильтр 13 верхних частот.

Для устранения искажений, связанных с изменением коэф. усиления у-ля 3 при переменном напряжении питания, служит у — ль 2, коэф. усиления которого меняется в противофазе с изменением выходного напряжения источника 5. При этом регулятор 6 обеспечивает температурную стабилизацию режима у-ля 3. Т.к. средние и малые пиковые значения выходного напряжЕния источника 5, соответствующие пиковым значениям огибающей однополосф ных или амплитудно-модулированных колебаний, наиболее вероятны, то большую часть времени ключ источника 5 оказывается запертым. Это обеспечивает выигрыш в КПД, 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

1417174

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для высокоэффективного усиления мощности однополосных и амплитудно-модулиро5 ванных колебаний в радиопередающих устройствах;

Цель изобретения — увеличение КПД и уменьшение искажений.

На фиг; 1. изображена структурная 1ð электрическая схема усилителя мощности; на фиг. 2 †. структурная электрическая схема регулируемого источника питания.

Усилитель мощности содержит ампли- 15 тудный детектор 1, усилитель 2 с управляемым усилением, усилитель 3 модулированных колебаний, аттенюатор

4, регулируемый источник 5 питания, регулятор 6 напряжения смещения, 20 линию 7 задержки, регулируемый аттенюатор 8, дифференциальный усилитель 9, первый 10 и второй 11 пиковые детекторы, сумматор 12, фильтр 13 верхних частот, ключевой повышающий стабилизатор 14 напряжения, усилитель 15 класса D с отрицательной обратной связью, дополнительный дифференциальный усилитель 16, дополнительный сумматор 17, источник 18 питания.

Ключевой стабилизатор 14 напряжения содержит широтно-импульсный модулятор (ШИМ) 19, ключ 20, дроссель

21 и прямосмещенный диод 22 ° 35

Усилитель мощности работает следующим образом.

Входной сигнал поступает одновременно на линию 7 задержки и через регулируемый аттенюатор 8 на амплитуд- 40 ный детектор 1, где происходит выде— ление огибающей усиливаемого сигнала, которая управляет работой регулируемого источника 5 питания так, что выходное напряжение пропорционально 45 мгновенным значениям огибающей усиливаемого сигнала, Это напряжение служит для питания выходных цепей усилительных приборов усилителя 3. При этом благодаря задержке в тракте пря- 50 мой передачи, осуществляемой в линии задержки, на величину суммарного времени задержки в амплитудном детекторе 1 и регулируемом источнике 5 питания мгновенные значения огибаю. щей усиливаемого сигнала и переменного питающего напряжения совпадают по фазе (времени). Коэффициент пере- дачи регулируемого аттенюатора 8, а следовательно, и коэффициент передачи всего тракта зависит от управляющего напряжения, которое является выходным дифференциального усилителя 9 так, что при увеличении его коэффициент передачи регулируемого аттенюатора 8 также увеличивается.

На неинвертирующий вход дифференциального усилителя 9 поступает на" пряжение, пропорциональное пиковому значению коллекторного (анодного) напряжения усилителя 3. При этом фильтр 13, подключенный своим входом к коллекторной (анодной) цепи усилителя 3, служит для отделения усиленного радиочастотного сигнала от напряжения регулируемого источника пи-. тания, а второй пиковый детектор 1) выделяет пиковое значение огибающей усиленного сигнала U„. На инвертирующий вход дифференциального усилителя 9 поступает напряжение с выхода сумматора 12, пропорциональное разности пикового значения напряжения питания усилителя 3 и напряжения Е„ „

При этом первый пиковый детектор выделяет пиковое значение напряжения питания, которое прикладывается к первому входу сумматора 12. К второму входу этого сумматора прикладывается напряжение от опорного источника, которое определяет значение выходного напряжения регулируемого источника 5 питания в режиме молчания (E „)

Если коэффициент передачи дифференциального усилителя 9 по инвертирующему входу для сигнала Е-Е„® равен, например, К, а неинвертируmeMy H U„w, си выбирается

Ф

Ку 1 то за счет

Е ма»б Е мин К бба»С глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей блоки 1, 5, 8, 9, 10 и 12, в устройстве поддерживается равенство между сигналами (Е—

<ИН ведливы соотношения

Š— Е мин к ма»с

Е=Е+ Ею»-Е » макс означающие, что обеспечивается требуемый закон регулирования. формула изобретения

1. Усилитель мощности, содержащий последовательно соединенные входную линию задержки, усилитель с управляемым усилением, выходной усилитель

В0 модулированных колебаний и последовательно соединенные амплитудный детектор, регулируемый источник питания, регулятор напряжения смещения, выход которого-подключен к выводам

55 питания выходного усилителя модулированных колебаний, между выходом регулируемого источника питания и вхо3 14171

Назначение остальных блоков структурной схемы такое же, как и в прототипе.

Для устранения искажений, связанных

5 с изменением коэффициента усиления у усилителя 3 при переменном напряжении питания, служит усилитель 2, коэффициент усиления которого меняется в противофазе с изменением выходного 10 напряжения регулируемого источника 5 питания, для чего его выход связан с управляющим входом усилителя 2 через аттенюатор 4. Наличие задержки в тракте прямой передачи обеспечивает полное совпадение по времени мгновенных значений огибающей усиливаемого сигнала и, соответственно, мгновенного коэффициента усиления усилителя 2; Регулятор 6 напряжения смещения питает базовые (сеточные) цепи усилителя и служит для компенсации изменения угла отсечки электронных приборов усилителя 3 при изменении их напряжения питания (вследствие неидеаль- 25 ности характеристик). Выходное напряжение регулятора 6 изменяется в противофазе с изменением выходного напряжения регулируемого источника

5, при этом регулятор 6 обеспечива- . 3p ет необходимую температурную стабилизацию режима усилителя 3, а его передаточная характеристика выбирается с таким расчетом, чтобы во всем диапазоне изменения напряжения питания коллекторных (анодных) цепей угол отсечки тока выходных электронных приборов был минимально необходимым, но достаточным для получения заданного уровня нелинейных 4р искажений усиленного сигнала.

Регулируемый источник 5 питания работает следующим образом.

Напряжение огибающей усиливаемого сигнала U подается на вход усилителя 15 и управляет его выходным напряжением. Пиковое значение этого напряжения Е„ „ вьщеляется первым пиковым детектором 10 и складывается в дополнительном сумматоре

17 с напряжением U „ от опорного источника напряжения. Суммарное напряжение Е„,„„ U приложено к неинвертирующему входу дополнительного дифференциального усилителя

16, к инвертирующему входу которого приложено напряжение питания усилителя 15 Е„щ, являющееся выходным напряжением ключевого повышающего

74

4 стабилизатора 14, в свою очередь, питающегося от напряжения Е, первичной сети. По мере увеличения U g от нуля увеличивается напряжение на выходе дополнительного сумматора 17 (E„„, + З, ) до тех пор, пока EÄÄ» + Оуаьаса (E„ г (эа вычетом падения напряжения на прямосмещенном диоде 22 и дросселе 22), и соответственно, выходное напряжение дополнительного усилителя 16 меньше. необходимого для запуска широтно-импульсного модулятора 19. В результате ключ 20 заперт, а питание усилителя 15 происходит через последовательно соединенные дроссель 21 и прямосмещенный диод 22. В том случае, когда требуемое напряжение Е„„» +Б д,„, становится равным или больше E„„- (за вычетом падения напряжения на последовательно включенных дросссле и прямосмещенном диоде), дополнительным дифференциальным усилителем 16 вырабатывается сигнал, запускающий

IlIHM 19. При этом благодаря наличию указанных отличительных признаков значение Е„, на выходе ключевого стабилизатора 14 напряжения поддерживается на уровне, превышающем тре- буемое Е„„„ на величину U< „

Поскольку средние и малые пиковые значения выходного напряжения регулируемого источника питания, соответствующие пиковым значениям огибающей однополосных или амплитудно-модулированных колебаний, наиболее вероятны, то большую часть времени ключ

20 оказывается запертым. Благодаря этому по сравнению с устройствомпрототипом, в котором ключ работает постоянно, увеличивается КПД. дом управления усилителя с управляемым усилением включен аттенюатор, !

4 и

W Р

Составитель Н. Дубровская

Техред М.Ходанич Корректор С. Черни

Редактор E. Копча

Подписное

Тираж 928

Заказ 4077/56

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 о т л и ч а ю.шийся тем, что, с целью увеличения КПД и уменьшения искажений, введен дифференциальный усилитель, между инвертирующим входом которого и выходом регулируемого источника питания введены последовательна соединенные первый пиковый детектор, первый сумматор, второй вход которого является. входом для подключения опорного напряжения, а между неинвертирующим входом дифференециального усилителя и выходом выходного усилителя модулированных колебаний введены последовательно соединенные фильтр верхних частот и второй пиковый детектор, при этом между входом входной линии задержки и входом амплитудного детектора введен регулируемый аттенюатор, вход управления которого соединен с выходом дифференциального усилителя.

2. Усилитель по п. о т л и— ч а ю шийся тем, что регулируемый источник питания выполнен на источнике питания, подключенном к!

7!74 6 входу питания ключевого повышающего стабилизатора напряжения, к выходу которого подключены выводы

5 питания усилителя класса D с отрицательной обратной связью, выход которого является выходом регулируемого источника питания и подключен через последовательно соединенные тре1о тий пиковый детектор и второй сумматор, другой вход которого соединен с вторым источником опорного напряжения, к неинвертирующему входу дополнительного дифференциального

1б усилителя, инвертирующий вход которого соединен с соответствующим выводом питания усилителя класса D с отрицательной обратной связью, а выход дополнительного дифференциального усилителя соединен с управляющим вхо-, дом ключевого повышающего стабилизатора напряжения через широтно-импульсный модулятор, при этом вход усилителя класса Р с отрицательной обрат25 ной связью является входом регулируемого источника питания.