Усилитель класса Д Советский патент 1983 года по МПК H03F3/217 

Изобретение относится к усилител ной технике и может быть использова но в усилительных устройствах большой мощности для усиления низких ча тот, Известны усилители класса.Д, использующие адаптивную широтно-импульсную модуляцию, содержащие суглм торы усиливаемого сигнала и сигнала обратной связи, релейный элемент, двухтактный ключевой усилитель, фильтр нижних частот и цепь обратно связи Я Недостатком указанного усилителя класса Д является высокий уровень нелинейных искажений, обусловленный увеличением уровня пульсаций выходного напряжения при уменьшении уров ня усиливаемого сигнала. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является усилитель класса Д, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, релейный элемент и коммут тор, выходы которого соединены с вх дами второго сул1матора и двухаактно го ключевого усилителя, подключенно го через фильтр нижних частот к выходу усилителя класса Д, соединенного через цепь обратной связи с други входом первого сумматора, причем вы 1ХОД второго сумматора соединен чере дискриминатор длительности п.аузы с управляющим входом первого фиксатора нулевого порядка, выход которого подклкйчен к управлякядему входу ком мутатора 2J . Однако усилитель класса Д облада ет высоким уровнем нелинейных иска жёний вследствие того, что переход от двухтактного режима работы к однотактному происходит скачкообразно, Цель изобретения - уменьшение нелинейных иска хений. Указанная цель достигается тем, что в усилитель класса Д, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, релейный элемент и коммутатор, выходы которого соединены с входагли второго сумматора и двухтактного ключевого усилителя, подключенного через фильтр низких частот к выходу усилителя класса Д, соединенного через цепь обратной связи с другим входом первого матора, причем выход второго сумматора соединен через дискриминатор длительности паузы с управляющим входом первого фиксатора нулевого , выход которого подключен к управляющему входу коь1мутатора, введены дискриминатор длительности, импульсов, второй фиксатор нулевого порядка, включенный выходом релейного элемента и сигнальным входом первого фиксатора нулевого поряд ка, а выход второго сумматора через дискриминатор длительности импульсов подключен к -управляющему входу второго фиксатора нулевого порядка. На фиг. 1 показана структурная электрическая схеМа. усилителя класса Д; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу усилителя класса Д, Усилитель класса Д содержит первый сумматор 1, релейный элемент 2, коммутатор 3, двухтактный ключевой усилитель 4, фильтр 5 нижних частот, второй сумматор 6, дискриминатор 7 длительности и-мпульсов, дискриминатор 8 длительности паузы,- первый и второй фиксаторы 9 и 10 нулевого порядка, цепь обратной 11 связи. Устройство.работает следуквдим образом.. Первый сумматор 1 фoptдаpyeт на входе релейного элемента 2 сигнал, пропорциональный разности усиливаемого сигнала фиг.2а Т и сигнала обратной связи {фиг.2аП). При превышении разностным сигналом .полуширины петли гистерезиса релейного элемента 2 ,он переключается и формирует на выходе широтно-модулированную после- довательность импульсов (фиг,2). Коммутатор 3 обеспечивает прохождение прямого сигнала с выхода релейного элемента 2 на управление положительным (фиг, 2.) или .инверсного сигнала на управление отрицательным (фиг, 2} каналами ключевого усилителя, когда напряжение, поступающее на управляющий вход комл1утатора 3 (фиг. 2е), соответственно равно 1 иди О, Второй сумматор 6 формирует суммарную импульсную последователь- ность (фиг,2и импульсов, поступающих на его входы с первого ц второго выходов коммутатора 3 {JJ)иг. З) . аервый и второй фиксаторы 9 и 10 нулевого порядка фиксируютна выходах напряжения при поступлении им1пульсов на их управляющие входол, . Дискриминатор 7 осуществляет сравнение длительности импульсов, поступающих на его вход с выхода сумматора 6 (фиг, 2 и) с фиксированной величиноп . Когда длительность импульсов с выхода второго сумматора 6 меньше Т, на выходе дискриминатора 7 формируется импульс (фиг.2Ь)у переключающий второй фиксатор 10 в другое состояние. При этом изменяется напряжение на: входе первого фиксатора 9 (фиг, 2l), ДнскЕ иминатор 8 осуществляет сравнение длительности пауз между импульсами , поступающими на его вход- с выхода второго сумматора 6 (фиг,20(), с фиксированной величиной ,Когда длительность пауз больше Bj , на его выходе формируются импульсы поступающего на управляющий вход первого фиксатора 9, который фиксирует на своем выходе напряжение, поступающее на его вход с выхода второго фиксатора 10 (фиг.2г).Напряжение с выхода Первого фиксатора 9 Оиг..е) , поступая на управляющий вход KOND iyTaTopa 3, обеспечивает прохождение сигнала с выхода релейного элемента 2 (фиг.2Б) на управление соответствующим каналом двухтактного ключевого усилителя 4.

При малых уровнях усиливаемоххэ сигнала, когда длительность импульсной последовательности (фиг.2и), поступающей на управление дискрикмна-: торами 7 и 8, меньше Cf, а длительность пауз больше t , вiJxoдныe сигналы дискриминаторов 7 и 8 обеспечивают поочередное переключение первого и второго фиксаторов 9 и 10 (фиг.21 и 9- соответственно) и тем самым поочередное включение каналов двухтактного ключевого усилителя 4 (фиг. 2 к).

Таким образом в предласаемом усилителе при мсшых уровнях усиливаемого сигнала обеспечивается однотактный режим работы. При этом соотношение длительностей и 7 выбирается таким образом, что&л область однотактного режима работы определялась условием требуемая частота переключений определилась длительностью

0 дает возкюжность обеспечить требуемую частоту переключений в однотактном режиме работы без изменения его области и уменьшить искажения при

5 малых уровнях усиливаемого сигнала.

Предлагаемой усилитель класса Д выгодно отличается от известного тем, что переход из двухтактного режима работы в однотактный осуществляется плавно, при высокой частоте усиливае0мого сигнала обеспечивает меньшую , величину нелинейных искажений.

УашИТЕЛЬ КЛАССА Д, содержащий последовательно соединенные первый сумматор, релейный элемент и коммутатор, выхода которого соединены с входами второго сумматора и двухтактного-ключевого усилителя, подключенного через фильтр нижних частот к выходу усилителя класса Д, соединенного через цеПь обратной связи с другим входом первого сумматора, причем выход второго сумматора соединен через дискриминатор длительности паузы с управлякадим входом первого фиксатора нулевого порядка, выход которого подключен к управляющему входу коммутатора, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений, введены дискриминатор длительности импульсов, второй фиксатор нулевого порядка, включенный между выходом релейного элемента и с 1гнальнык входом первого фиксатора нулевого порядка, а выход второго сумматора через дискриминатор длительности импульсов подключен к управлякадему входу второго фиксатора нулевого порядка.