Триггерные схемы находят широкое применение в технике, к частности они могут быть испо; ьзованы в качестве весьма эффективных усилителей электрических сигналов. Обстоятельством, ограничивающим области их применения в качестве усилнтелей, является то, что трнггерные схемы обладают релейным действием. Так, например, при использовании электронных триггерных схем с тетродами тина 6ПЗ разность токов в каждом плече триггера, соответствующая двум положениям устойчивого равновесия, составляет приблизительно 60 ма. Разность потенциалов, требуемая для перевода такой триггерной схемы из одного положения устойчивого равновесия в другое, составляет величину приблизительно в одни вольт. Таким образом получить эффективную крутизну порядка 60 ма/в.
Целью описываемого изобретения является осуществление импульсного усиления электрических сигналов различных амплитуд с помощью триггерного устройства, обспечивающего получение высоких эффективных значений крутизны электронно лампы.
Поставленная задача рещается путем использования среднего значения силы тока или напряжения импульсов переменной длительности, яв.1яющегося функцией мгновенного значения напряжения усиливаемого сигнала. В соответствии с изобретением, усиливаемые сигналы подводятся к входу триггерного устройства, находящегося под возде1 ствием также и генератора электрических ко.чебаний, обеспечпвающих получение is плечах триггерного устройства имнульсно-моду.тированных токов, используемых в нагрузке непосредственно или через промежуточные элементы, например, фильтры, демодуляторы импульсно-модулирозанных сигналов и т. п.
Коэффициент уснления электрических сигналов может регу,-1нроваться путем изменення амплитуды э.тектрических колебаний, создаваемых генератором и возбуждающих триггерное ycTpoiicTBo.
Получение заданно амплитудной характеристики при усилении напряжения осуществляется путем подбора формы колебаниГ), создаваемых указанным генератором. Для получения необходимо формь этих колебаний могут быть применены два или более С 1нхрон Ю и с 1нфаз о работающих генераторов.
Па фиг. 1 представлена схема триггерного устройства, спользуеМОГО для ЛСИЛеНИЯ
электрических сигна/юв; на фц;-. 2 7 - диаграммы, и.ч.пострирующие p iботу этого устройства.
На фиг. 1 буквами Л1 и Л Г обозначены два п.чсча триггерного устройства, в которых могут быть нримеЕ- ены электронные ламны. магнитные усилители и т. д. Это могут сим.метричные и 11ссиммет)ичные устройства, са.мовозвратные, нссамово:5Г ратныс и др.
Один и.ти несколько проводов К осуществляют обратную связь между н.чечами триггера. К зажимам Я xptrrrepa нодводится нитание.
Только лишь 15 целях конкретизации носледхчои его описания н)едио,1а1ается, что рассматривается триггерное ycTpoiicTBo симмет})ичн(1с нссамовозвратнос.
Ес;:и на вход В трщтера подано напряжение равное и.ти бо.тьшее EI (фиг. 2), то отиирается левое М триггера и ток в этом плече, протекающий через прибор (или нагрузку) А (фнг. 1), доетигает своего макси.мального значения. ОдновреMciHU) с этим npaiioe плечо М триггера занирается и через прибор (и.тн другую нагрузку) А проходит пп:има.льный ток, в частности, равный нулю. Для того, чтобы нронзоше.т переброс тока из .тевого н.леча триггера 15 eio правое гьлечо, необходимо снизить напряжение на входе /i триггера по крайней мере до зиач1 ния Е.) (фнг. 2); Г5 этом с.тучае ток, протекающий че)ез нрнбо)) (ил)1 наrpy3 iy) А (фнг. 1), будет иметь минима.тьное значе1П е (и.тн в частнс)стн будет равным нулю), а ток, протекающий через прибор (илн другую нагрузку) А достигнет евоего максимального зиачения.
Таким образом, на входе П триггера должна быть обеспечена разность потенциалов i;e меньще чем EI - Е.2 (фнг. 2) для того, чтобы происходил переброс тока кз одного плеча триггера в другое.
В одно из плеч триггера, нанример М , включен электрический геиератор Р. На фиг. 2 показана желательная фо)ма ко,тебат;ий, создаваемых генератором Р: но оси абсцисс здесь отложено время Т, а но оси ординат - напряжегп-ю Е па входе В
триггера. Колебания генератора Р до,тжны быть периодическими; их период на фиг. 2 обозначен через . Каждое колебание должно состоять из четырех частей. Нервая часть , вторая часть и третья часть E,Ef, должны быть возможно более кратковременными, а четвертая чаеть Ef,Ej должна зани.мать бо.пьшую часть нериода TjTo.
Генератор Р может быть включен в самые разнообразные части схемы плеч М или М трнгге)а: это должна быть такая часть схемы, нанряжение а которой оказывает влияние на потенциалы Е-, и ; (фиг. 2) срабатывания триггера. Так, например, проще всего генератор Р может быть соединен последовательно с входом В, или же е источником нитання, подк.почаемым к зажи.мам И. Однако напряжение генератора Р будет но-разному влнять на работу триг.1ера 15 зависимости от того, в какое н.течо н в какую цепь данного п,1еча включен этот генератор. По причине, в дальнейшем, говоря о значении напряжения, даваемом генератором Р, то,тько .пишь для нростоты рассуждений ноиимается напряжение, нересчнтанное так, как будто генератор Р присоединен последовательно ко входу В триггера.
Пусть середнна четверто части (фиг. 2) колебания нонадает на п)ямую, соответствующую ординате Е-2. Это условие всегда легко зыпо.-;нить, ес.ли в одно из плеч триггера (например, в цепь сетки) гц лючить дополнительное регулируемое HocTosH-nioe с.мещенне соответствующего знака. Ес,ти неносредственно )ед .мо.меитом Т ,тевое п.течо М тр1-нлера бы.то заперто, то под дейvTBHeM первой части з/:4 колебання ((|)нг. 2) это н.чечо отопрется и через прибор А пойдет .максЦ Мальный ток, обозиаченньн через /4.., на фиг. 3, па KOTOpoii но оси абсцпсс отложено р.ремя Г, а по осп ординат ток А, проходящий через прибор А левого плеча М триггера. В течение второй части ко.тебания левое плечо М триггера будет оставаться отпертым. Очевидно, что это плечо будет оставаться отпертым и в течение третье/ части E-J.:i; колебания. В начале четвертой части EsE колебания сохраняться условия, при которых левое плечо М триггера остается отпертым: это будет продолжаться до тех пор, пока папряжеппе на входе В триггера не понизится до значения Е2 (фиг. 2). В этот момент (Гз) произойдет переброс тока из .чевого плеча М триггера в правое плечо М и показание нрибора А уменьшится до минимума (на фиг. 3 показано уменьшение тока до нуля).
Начиная с момента Т-,, весь цикл повторяется.
Предположим теперь, что на вход В триггера подано постоянное или переменное напряжение /i, которое под.чежит усилению. На фиг. 4( на которой по оси абсцисс отложено время Т и по оси ординат напряжение „ на входе В триггера, только для простоты показано синусоидальное напряжение. Предполагается, что период колебаний, созхтаваемых генератором Р, в несколько раз меньше наиболее короткого нериода колебаний, подлежащих усилению. Расстояние между соседними вертикальными пунктирными прямыми на фиг. 4 и на последующих фиг. 5 и б равно периоду TJz колебаний, создаваемых генератором Р.
Очевидно, мгновенное значение напряжения на входе В триггера будет равно су.мме мгновенных напряжений усиливаемого сигнала (фиг. 4) и колебаний (фиг. 2), создаваемых генератором Р. При положительном значении напряжения усиливаемого сигнала в напряжение на входе В триггера в течение каждого колебания будет позже уменьшаться до значення EZ, т. е. момент запирания левого п.теча Л1 триггера будет наступать не в момент Гз (фиг. 2), а позже, т. е. в какой-либо момент времени между Гз и Т ,. Таким образом, при положительном значении напряжения усиливаемого сигнала переброс тока из левого плеча триггера в его правое плечо будет наступать позднее по сравнению с тем моментом, в который произошел бы переброс тока в плечах триггера, если бы отсутствовал усиливаемый сигнал.
Из фиг. 2 легко видеть, что в начале каждого периода колебаний генератора Р обязате.1ьно происходит переброс тока из одного п.леча триггера в другое. Вел11чниа напряжения , должна быть такова, чтобы переброс тока происходил каждый раз независимо не только от знака уси.шваемого сигнала, но н от амплитуды этого сигнала.
TaKHNr об|5азом. д.1ительность нмнЗльса в левом нлече триггера при положительном значении напряжения усиливаемого сигпала ,, будет больше, чем при паузе. Таковы имну.чьсы /4.Л., и т. д. на фиг. 5; здесь попрежнему по оси абсцисс отложено время Т, а по оси ординат ток А, нро.хсдяший через прибор Л левого плеча М трпггера.
Совершенпо аналогично .чегко убедиться в том, что длите.тьность импульса п .icBOM нлече Tj:iHrie ia будет при отрицательном значении нанряжения усн.1ивае.мого сигнала Е меныне, чем при наузе. Таковы имп.мьсы .411, /412 п т. д.
В правом п.1ече т;)иггсра 1:а)тина будет обратной той. которая имеет место в левом п.1ече.
Таким образом, в левом плече .If и правом плече .li триггера бхдет иметь место односторонняя врсмяи.мну.1ьсная модуляция.
Ес.гп нагрузка одного н.чи обоих плеч триггера является 1П-1ерционной, т. е. может следовать за частотой усиливаемых сигналов и не может следовать за частотой колебаний, создаваемых генератором Р. то в этом с.чучае закон ко,тобани | нагрузки (например, громкоговорителя) будет определяться кривой, интерпретирующей закон изменения среднего значения тока, нротекающего через нагрузку. На ф;н 6 показана эта кривая, из KOTopoii видно, что в зависимости от глубины односторонней время-импульсной модуляции наибольший размах кривой может быть близок к Лу,.
Нагрузка может быть включена не только непосредственно в одно из плеч триггера, когда она реагирует на изменения среднего значения тока, происходящие в соответствии с усиливаемыми сигналами-, по и через посредство любых общеизвестных промежуточных устройств, например,
черс; фильтры, демодулятор нмг мьсно-моду.П1ро 5анных сигпа.юв и т. li.
Г.|ижняя граница гю.юсы частот усиливасмьиХ сигналов начинается с нуля, а верхняя граница онределяется отношением этой частоты к частоте колебаний, создаваемых генератором Р, возбуждающим триггер. При надлежа дем выборе частоты колебаний генерато 5а Р можно установить верхнюю границу иолосы частот Зсиливаемых сигна.лор в соответствии с требованнямн, нредъявляемыми в каждом ivOHKpeTHOM случае.
Чувствительность устройства, ноказаиного на фиг. 1, онреде.тяется наклоном участка (фиг. 2). Чем больн1е иак.чон этого участка, тем меньше чувствительность устройства, и наоборот. Для нолучення нолного размаха тока в нагрузке, равного Л„ (рнс. 6), размах усиливаемого нанряжеиия должен равняться разности ординат точек эта разность может быть меньше, равна или больше разности нанряжений Е н :. Еслн, например, амплитуда /4;, импульса (фиг. 3 и 5) равна 60 ма , а разность ординат точек EsE7 равна 1,5 в, то чувствительность устройства б)дет 40 ма/в. Зависимость чувствительности устройства от наклона участка дает простой способ регулирования усиления. Уменьше Н1е амплитуды колебаний генератора Р обеспечивает увеличение коэффициента усиления,и наоборот.
Амплитудная характеристика зависит главным образом от формы участка EeEj (фиг. 2) и нрактически iie зависит от формы характеристик отде.чьных элементов всего триггера, например, от ха)актернстик электронных ламп. Если, например, жслательио иметь линейную амплитудную характеристику, то в колебани5(х, создаваемых генератором Р, участок должен быть .тинейным. Внося любые обшеизвестные изменения в генератор Р и тем самым изменяя форму участка можно нолучить любую наперед заданную амплитудную характеристику. Таким образом, важной особенностью предлагаемого способа является получсiH-ie люоо;г наперед заданной амнлитздгю характеристики, в том числе
и .ПН1СЙНО1 Г.
На фнг. 2 ноказана сложная форма сигна.ла, создаваемого генератором Р. Можно однако предположить, что вместо одного генератора Р имеется друго, или несколько других генераторов, каждый из которых создает более простые колебания. Так. наприме), генератор Р, создающий ко.юбапия, форма которых показана на фиг. 2, можно заменить дву.мя генераторами, работающими синхронно и синфазно; один из этих генсраторов создает колебания пи,лообразной с|юрмы, а другой -- в форrvre очень коротких импульсов. Оба эти )енератора можно соединить не только нос.шдозательно, )ю и включить в разные цепи и даже разные плечн триггера; это также зависит от знаков импульсов н от знаков тангенсов углов наклона кривой генерируемых колебаний.
РаГчуга предлагаемого устройства ог1исана выше применительно к сп -собу односторонней время-импульсной модуляции. Однако, очевидно, что д.ля работы этого устройства можно использовать и любой другой вид имну.льсной модуляции. Так, например, на фиг. 7 показана иная форма ко.лебаний, создаваемых генератором Р. В данном случае колебание состоит из двух частей и ЕдЕю, имеющих разные наклоны; одноименные обозначения на фиг. 2 и 7 сооветственно одинаковы. На фиг. 7 длительность импульса опреде. отрезком Т4Т5.Так как наююны обеих частей и БэЕ различны, то получается несимметричная имну.тьсная модзляция, являюнгаяся, как ji.BecTHO, более обидим видом и.мпульснсч модуляции.
Нри включении между триггером н нагрузкой промежуточных устройств, напри.мер, демодз-лятора импульсно-модулированных сигналов, возможно использование и таких способов имн льсной модуляции, при которых не происходит изменения среднего значения электрического тока в плечах триггера, например, фа о-импульсная модуляция.
Предмет изобретения
1. Способ импульсного усиления электрических сигналов, отличающ п и с я тем, что, с целью использования среднего значения импульсов переменной длительности, являющегося функцией мгновенного значения иапряжег1ия усиливаемого сигнала, для получения высокого эффективного значения крутизны электронной лампы, усиливаемые сигналы подводят к входу триггерного устройства, находящегося под воздействием генератора электрических колебаний, обеспечивающих получение в плечах триггерного устройства импульсномодулированных токов, используемых в нагрузке непосредственно или через промежуточные элементы, например, фильтры, демодуляторы импульсно-модулированных сигналов и т. п.
2. Способ импульсного усиления
э,:ектр11ческих сигналов по п. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем. что, с целью регулирования коэффициента усиления, изменяют амплитуду электрических колебаний, создаваемых генератором и возбуждающих триггерное устройство.
3. Способ импульсного усиления электрических сигналов по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что для получения заданной амплптудной характеристики при усилении напряжения соответственно подбирают форму колебаний, создаваемых генератором и возбуждающих триггерное устройство.
т. Прием осуществления способа импульсного усиления электрических сигналов по п. 1, отличающийся тем, что для получения необходимой формы колебаний, возбуждающих триггерное устройство, применяют два или более синхронно и синфазно работающих генераторов.
Фиг. 2
/
Фиг. 3
«+
Фиг. 4
Фиг. 6
