Усилительное устройство

 

Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретения - расширение динамического диапазона за счет уменьшения зоны нечувствительности и снижение мощности потерь. Усилительное устройство содержит усилитель 1 мощности, состоящий из предварительного каскада 5 усиления, двухтактного выходного каскада 6 усиления и резисторов 10 и 11, импульсный усилитель 2, компараторы 3 и 4, фильтры 7 и 8 нижних частот, нагрузку 12, резисторы 13 и 14, двухполярный компаратор 15 и регулируемые резисторы 16 и 17. Входной сигнал усиливается каскадом 5, нагрузкой которого является резистор 10 /11/, переход база-эмиттер в прямом смещении транзистора 18/19/ и сопротивление нагрузки 12. Сигнал обратной связи, снимаемый со средней точки делителя, состоящего из транзистора 18/19/ и нагрузки 12, уменьшается в заданное число раз. Это равносильно увеличению коэф. усиления каскада 5 во столько же раз по сравнению с коэф. усиления усилителя 1. Но сигнал, подаваемый в нагрузку, остается таким же, как и при работе усилителя 1 с питанием транзисторов 18/19/, поскольку происходит деление сигнала каскада 5 на это же число раз. Во столько же раз уменьшается и зона нечувствительности. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) ш4Н 03 F 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

+Е

2д

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБР) ЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4375949/24-09 (22) 08.12,87 (46) 23.10.89. Бюл. У 39 (72) Ю.Н.Гравва и А.Ф.Павлюк (53) 621.375.026(088.8) (56) Заявка Франции У 2552600, кл. Н 03 F 3/21, )985.

2 (54) УСИЛИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО (57) Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретения расширение динамического диапазона за счет уменьшения зоны нечувствительности и снижение мощности потерь.

Усилительное устр-во содержит уси1517117 л»т(ль мОщности состОящий из предварительного каскада 5 усиления, двухтактного выходного каскада 6 усилен»я и резисторов 10 и 11, импульс»1.:11 усилитель 2, компараторы 3 и 4, 11:ш1ыры 7 и 8 нижних частот, нагрузку 12, резисторы 13 и 14, двухполярный компаратор 15 и регулируемые рез1.сторы 16 и 17. Входной сигнал усил»вается каскадом 5, нагрузкой которого является резистор 10 (11), переход база — эмиттер в прямом смещении транзистора 18 (19) и сопротивление нагрузки 12, Сигнал обратной связи, Изобретение относится к элементам с»стемы автоматического управле»,1:..I:может использоваться при созда1»;;1 усилителей систем автоматическо.правления с широким диапазоном по

; ""эст» на базе бесконтактных мом.:".»ых двигателей.

Цель изобретения — расширение ди1.,:м11ческого диапазона за счет уменьi::ен»я за111л нечувствительности и ени,:е;",."е мощ»ости потерь.

1 а фиг. 1 представлена принципи;i .ьная электрическая схема усили1cJii>fi01" устройства, на фиг.2 — вре..ен»ые диаграммы работы усилительного устройства.

Усилительное устройство содержит уе»л»тель 1 мощности, импульсный усил»1ель 2, первый 3 и второй 4 компараторы, предварительный каскад 5 усиле. »я, двухтактный выходной каскад 6

:" 1»ения, первый 7 и второй 8 фильтры

»1и ii»x частот, цепь 9 обратной связи

IIo напряжен»ю, первый 10 и второй 11 резисторы, нагрузку 12, первый 13 и второй 14 дополнительные резисторы, двухполярный компаратор 15, первый !

6 » второй 17 регулируемые резисторы, 1трiI этом двухтактный выходной каскад ус»пения выполнен на транзистора: 18 » 19, источник 20 питания с 1 сре 1ней точкой, резистор 21„

Устройство работает следующим образом.

Пр» о1су1 ствии входного сигнала двухполярный компаратор 15 вырабатывает сигнал (фиг.2,б отрицательной полярност», равный -Б, причем U

+О, 1-0,5 В, где Бк.з.нас

55 снимаемый со средней точки делителя, состоящего из транзистора 18 (19) и нагрузки 12, уменьшается в заданное число раз. Это равносильно увеличению коэф.усиления каскада 5 во стольКО же раз по сравнению с коэф.усиления усилителя 1. Но сигнал, подаваемый в нагрузку, остается таким же, как и при работе усилителя 1 с питанием транзисторов 18 (19), поскольку происходит деление сигнала каскада 5 на это же число раз. Во столько же раз уменьшается и зона нечувствительности. 2 ил. минимальное значение транзисторов

18 и 19 двухтактного выходного каскада 6 усилителя. Сигнал -Б поступает через соответствующий резистор на неинвертирующий (инвертирующий) вход компаратора 3 (4), на выходе которого устанавливается отрицательный (положительный) потенциал, который закроет транзисторы соответствующего плеча импульсного усилителя 2 и напряжение коллектора транзистора 18(19) будет равно нулю до тех пор, пока двухполярный компаратор 15 не сменит полярность выходного сигнала. На фиг.2,а показан входной сигнал устройства, где U< — уровень срабатывания двухполярного компаратора 15, При входном сигнале, большем U!, где Ui — порог срабатывания двухполярного компаратора 15, причем U1 ) Uii, а U — величина зоны нечувствительности двухтактного выходного каскада

6 усиления, приведенное к входному сигналу, на выходе двухполярного компаратора 15 устанавливается положи".ельный потенциал Б, который устанавливает на выходе компаратора 3(4) положительный (отрицательный ) потенциал (фиг.2,ж), который откроет транзисторы другого плеча импульсного усилителя 2. Напряжение положительного (Отрицательного) источника 20 питания +!. (-Е) через открытый транзистор импульсного усилителя 2, фильтр 7 (8) поступит на коллектор транзистора 18 (19) и на инвертирующий вход компаратора 3 (4). Если этот сигнал будет большим, чем результирующий сигнал, поступающий на

5 15171 неинвертирующий вход компаратора 3 (4 ) (фиг.2,е), состоящий из сигнала (фиг. 2,r) с эмиттера транзистора

18 (19), поступающего через резистор

13 (14), сигнала с выхода усилительного устройства (с эмиттера транзистора 18 (19)), поступающего через регулируемый резистор 16(17), и сигнала Б„, поступающего с выхода двухполярного компаратора 15, то компаратор изменит полярность выходного сигнала (фиг.2,ж) на отрицательную (положительнуи) и закроет транзисторы соответствующего плеча импульсного усилителя 2. При увеличении вышеуказанного результирующего сигнала компаратор 3 (4 )снова изменит полярность выходного сигнала и откроет транзисторы соответствующего плеча 20 импульсного усилителя 2.

Таким образом, импульсный усилитель 2 вырабатывает сигнал (фиг.2,в), превышающий сигнал эмиттера транзистора 18 (19), на значение суммы сиг- 25 нала U и сигнала, поступающего с выхода усилителя 1 мощности, через регулируемый резистор 16(17), выполняя тем самым следящее питание для транзистора 18 (19).

В этом случае сигнал U служит либо для отключения импульсного усилителя 2, либо для создания опорного напряжения, определяющего порог включения импульсного усилителя.

Сигнал, поступающий с выхода усилителя 1 мощности через регулируемый резистор 16 (17), служит для пропорционального увеличения напряжения коллектор — эмиттер транзистора 18 (фиг.2,д), с увеличением выходного напряжения (тока1 усилителя 1 мощности, что позволяет учесть зависимость напряжения насыщения от тока нагрузки. Регулируемые резисторы 16 (17) 45 настраивают таким образом, чтобы при максимальном выходном напряжении (токе) усилителя 1 мощности напряжение коллектор — эмиттер транзистора 18 (19) немногим превышало напряжение 50 нась щения коллектор — эмиттер транзистора 18 (19).

При этом напряжение коллекторэмиттер транзистора 18 (19) будет немногим более напряжения насыщения коллектор — эмиттер и будет изменяться с изменением выходного напряжения усилительного устройства. На фиг.2,д пунктирной линией показано напряже17 ние коллектор — эмиттер известного транзистора. Изменение напряжения коллектор — эмиттер транзисторов с изменением выходного напряжения усилительного устройства позволяет уменьшить тепловую мощность, выделяемую транзисторами по сравнению с извест7 ным в 1,5-2 раза. На фиг.2,з показан выходной сигнал устройства.

Питание предварительного каскада

5 усиления осуществляется от источника 20 питания.

Усилитель 1 мощности работает с коэффициентом усиления К, определяемым резистором 21.

При входном сигнале усилительного устройства 0 (U „, )U ) напряжение на коллекторе транзистора 18 (19) равно нулю (фиг.2,в). При этом входной сигнал U усиливается предварительным каскадом 5 усиления. Нагрузкой предварительного усилителя в этом случае является резистор 10 (11), переход база — эмиттер в прямом смещении транзистора 18 (19) и сопротивление нагрузки 12. Сигнал обратной связи., снимаемый со средней точки делителя из транзистора 18 (19) и нагрузки 12 (сопротивлением перехода база — эмиттер транзистора 18 в открытом состоянии можно пренебречь по сравнению с резистором 10 (ll) и нагрузкой 12), о уменьшиться в — — — — (— --,--) раз, R «р +1 1г R«+R 2 что равносильно увеличении коэффициента усиления предварительного каскада усиления в столько же раз по сравнению с К,, Но сигнал, подаваемый в нагрузку, остается таким же, как и при работе усилителя 1 мощности с питанием транзисторов 18 (19), поскольку происходит деление сигнала предварительного каскада усиления в

R 1„R< (------) раз. Во столько же

R +k ã R м1 +"ча раз уменьшается и зона нечувствительности.

Фо р м ул а и з î б р е т е ни я

Усилительное устройство, содержащее усилитель мощности, выполненный на предварительном и двухтактном выходном каскадах усиления, при этом выводы питания предварительного каскада усиления подключены непосредственно к соответствующим шинам источника питания со средней точкой, двух1517117

g U;

-lip

UK3

Щг. Z

Составитель Н.Дубровская

Тех Ред tI Олийнык Корректор Э.Лончакова

Редактор Г. Гербер

Заказ 6400/56 тираж 884 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, 11осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул . Гагарина, 101 тактный выходной каскад усиления выполнен на транзисторах, эмиттеры которых объединены и подключены к нагрузке и к входу цепи обратной связи по напряжению, выход которой соединен с одним из входов предварительного каскада усиления, другой вход которого является входом устройства, коллекторы транзисторов каждого плеча двухтактного выходного каскада усиления соединены через первый и второй компараторы с входами импульсного усилителя соответственно, а через первый и второй фильтры нижних частот — с выходами импульсного усилителя соответственно, выводы питания которого соединены с соответствующими шинами источника питания со средней точкой, причем опорные входы первого и второго компараторов через первый и второй резисторы соответственно соединены с нагрузкой, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, 5 с целью расширения динамического диапазона за счет уменьшения зоны нечувствительности и снижения мощности потерь, между выходом каждого плеча предварительного каскада усиления и входом каждого плеча двухтактного выходного каскада усиления включены первый и второй дополнительные резисторы соответственно, а между входом предварительного каскада усиления и соответствующими опорными входами первого и второго компараторов введен двухполярный компаратор, при этом между опорными входами первого и второго компараторов и нагрузу0 кой включены первый и второй регулируемые резисторы соответственно °