ДВУСТОРОННИЙ УСИЛИТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК H03F3/62 

Изобретение может быть использовано в устройствах электросвязи.

Известные двусторонние усилители являются усилителями с дифсистемами (с дифференциальными трансформаторами и балансными контурами), которые введены в схему усилителя для подавления возвратных сигналов, предотвращения самовозбуждения усилителя и обеспечения его устойчивой работы. (Аппаратура систем передачи по линиям связи. - Справочник. М. , : "Связь", 1970, с. 100).

Однако дифференциальные системы как механизм подавления возвратных сигналов имеют большую реактивность (зависимость параметров от частоты), вследствие чего наблюдается уменьшение степени подавления возвратных сигналов и устойчивости усилителя по мере увеличения частоты усиливаемых сигналов. Нельзя получить большое усиление при достаточной устойчивости и минимально необходимый запас устойчивости обеспечивается лишь в узком диапазоне тональных частот нe выше 2500 Гц.

Известны также предложения направленные на некоторое повышение устойчивости усилителя от самовозбуждения при сохранении в нем дифсистем, что требует значительного числа добавочных элементов (транзисторов и разделительных трансформаторов), усложняющих и удорожающих усилитель. (Авторское свидетельство СССР N 649124, кл. H 03 F 3/62, 1976).

Цель изобретения является повышение степени подавления возвратных сигналов и запаса устойчивости двустороннего усилителя, а также расширение диапазона рабочих частот и соответственно области применения при незначительном усложнении усилителя.

Поставленная цель достигается тем, что в двусторонний усилитель, содержащий первый и второй усилители и первый и второй линейные (недифференциальные) трансформаторы, вторые выводы вторых обмоток которых соединены с общей шиной, введены первый и второй операционные усилители, при этом между выходом первого усилителя и первым выводом второй обмотки первого трансформатора включен первый резистор, между выходом первого усилителя и общей шиной введены последовательно соединенные второй резистор и первый переменный резистор, отвод которого соединен с общей шиной, между точкой соединения первого резистора и первого вывода второй обмотки первого трансформатора и инвертирующим входом первого операционного усилителя введен третий резистор, точка соединения второго резистора и первого переменного резистора соединена с неинвертирующим входом первого операционного усилителя, выход которого соединен с входом второго усилителя, между выходом которого и первым выводом второй обмотки второго трансформатора включен четвертый резистор, между выходом второго усилителя и общей шиной введены последовательно соединенные пятый резистор и второй переменный резистор, отвод которого соединен с общей шиной, между точкой соединения первого вывода второй обмотки второго трансформатора и четвертого резистора и инвертирующим входом второго операционного усилителя введен шестой резистоp, выход второго операционного усилителя соединен с входом первого усилителя, а неинвертирующий его вход - с точкой соединения пятого резистора и второго переменного.

На чертеже приведена схема двустороннего усилителя.

Он содержит первый и второй усилители 1 и 2, первый и второй линейные трансформаторы 3 и 4, первый и второй операционные усилители 5 и 6, соответственно первый, второй, третий, четвертый, пятый и шестой резисторы 7-12, - первый и второй переменные резисторы 13 и 14, резисторы 16 в цепях отрицательной обратной связи первого и второго операционных усилителей.

Двусторонний усилитель работает следующим образом.

В ходе передачи сигналов связи, усиливаемых усилителем 1, с выхода последнего сигналы проходят в линейную цепь через резистор 7 и линейный трансформатор 3. Одновременно возникают возвратные сигналы, ответвляющиеся с выхода усилителя 1 в первый операционный усилитель 5. Они проходят на каждый из двух входов операционного усилителя раздельными резисторными цепями, содержащими в цепи инвертирующего входа резисторы 7 и 9, в цепи неинвертирующего входа - резистор 8 и переменный резистор 13.

Изменением сопротивления переменного резистора 13 устанавливается равенство величин возвратных сигналов, одновременно поступающих на оба входа операционного усилителя. При отсутствии фазовых сдвигов в резисторных цепях будет иметь место и синфазность этих сигналов на входах операционного усилителя. В этом случае, как следует из теории операционного усилителя, поступающие в операционный усилитель сигналы компенсируются в нем с высокой степенью подавления (достигающей 50 - 55 дБ, что значительно выше, чем в дифференциальных системах).

При том же состоянии переменного резистора 13 и прохождения сигналов связи обратной передачи, поступающих в тот же операционный усилитель 5, но из линейной цепи через линейный трансформатор 3, сигналы проходят на оба входа операционного усилителя 5 раздельными цепями с другим сочетанием в них резисторов (на инвертирующий вход через резистор 9, на неинвертиующий вход через резисторы 7, 8 и переменный резистор 13). Поэтому величины сигналов, поступающих на тот и другой вход операционного усилителя, не будут равны. При разностном соотношении величин сигналов на входах операционного усилителя 5 сигналы не подавляются, а проходят на выход операционного усилителя и далее как требуется - через усилитель 2 и линейный трансформатор 4 в линейную цепь.

Когда эти сигналы проходят в линейную цепь через усилитель 2, возникают возвратные сигналы, ответвляющиеся с выхода усилителя и поступающие во второй операционный усилитель 6, при чем они проходят на каждый из двух входов операционного усилителя раздельными резисторными цепями (содержащими в цепи инвертирующего входа резисторы 10 и 12, в цепи неинвертирующего входа - резистор 11 и переменный резистор 14). Изменением сопротивления переменного резистора 14 устанавливается равенство величин этих возвратных сигналов на входах второго операционного усилителя 6 и обеспечивается их подавление так же, как в первом операционном усилителе 5. При этом основные сигналы, поступающие на те же входы операционного усилителя 6 из линейной цепи через линейный трансформатор 4, не подавляются и проходят на вход усилителя 1.

Таким образом, введенные в двусторонний усилитель операционные усилители функционируют в нем как механизмы подавления возвратных сигналов вместо упраздненных дифсистем.

Подавление возвратных сигналов в операционном усилителе, имеющем незначительную внутреннюю реактивность и лишь внешнюю опосредственную связь с реактивными элементами (линейным трансформатором предпочтительно с малыми индуктивностями) обеспечивает малую зависимость степени подавления возвратных сигналов и запаса устойчивости предлагаемого двустороннего усилителя от частоты усиливаемых сигналов. Вследствие этого расширяются диапазон рабочих частот и область применения этого усилителя.

Конкретное выполнение предлагаемого усилителя по составу элементов и их соединениям соответствует приведенной на чертеже схеме и имеет дополнительную детализацию, относящуюся лишь к выполнению первого и второго усилителей основных сигналов. С учетом целесообразности применения в двустороннем усилителе однотипных активных элементов и их электрического питания эти усилители выполнены на базе таких же операционных усилителей (того же типа), что и в подавителях возвратных сигналов с применением известной схемы инвертирующего усилителя переменного тока. (56) Авторское свидетельство СССР N 649124, кл. H 03 F 3/62, 1976.

Использование: в устройствах электросвязи. Сущность изобретения: в двустороннем усилителе в качестве элементов подавления возвратных сигналов использованы операционные усилители. 1 ил.

ДВУСТОРОННИЙ УСИЛИТЕЛЬ , содеpжащий пеpвый и втоpой усилители и пеpвый и втоpой тpансфоpматоpы, втоpые выводы втоpых обмоток котоpых соединены с общей шиной, отличающийся тем, что, с целью повышения степени подавления возвpатных сигналов и pасшиpения диапазона pабочих частот, введены пеpвый и втоpой опеpационные усилители, пpи этом между выходом пеpвого усилителя и пеpвым выводом втоpой обмотки пеpвого тpансфоpматоpа включен пеpвый pезистоp, между выходом пеpвого усилителя и общей шиной введены последовательно соединенные втоpой pезистоp и пеpвый пеpеменный pезистоp, отвод котоpого соединен с общей шиной, между точкой соединения пеpвого pезистоpа и пеpвого вывода втоpой обмотки пеpвого тpансфоpматоpа и инвеpтиpующим входом пеpвого опеpационного усилителя введен тpетий pезистоp, точка соединения втоpого pезистоpа и пеpвого пеpеменного pезистоpа соединена с неинвеpтиpующим входом пеpвого опеpационного усилителя, выход котоpого соединен с входом втоpого усилителя, между выходом котоpого и пеpвым выводом втоpой обмотки втоpого тpансфоpматоpа включен четвеpтый pезистоp, между выходом втоpого усилителя и общей шиной введены последовательно соединенные пятый pезистоp и втоpой пеpеменный pезистоp, отвод котоpого соединен с общей шиной, между точкой соединения пеpвого вывода втоpой обмотки втоpого тpансфоpматоpа и четвеpтого pезистоpа и инвеpтиpующим входом втоpого опеpационного усилителя введен шестой pезистоp, выход втоpого опеpационного усилителя соединен с входом пеpвого усилителя, а неинвеpтиpующий его вход - с точкой соединения пятого pезистоpа и втоpого пеpеменного pезистоpа.