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

Изобретение относится к усилите ной технике и может быть использовано в усилительных устройствах бо шой мощности для усиления сигналов низких частот. Известны усилители класса fl, использующие адаптивную широтно-1ш ,пуль сную модуляцию, содержа1чие, сумматор усиливаемого сигналаи си нала обратной связи, релейный элем двухтактный ключевой 5 силитель и фильтр нижних частот, включенный м ду двухтактным ключевым усилителем и выходом усилителя класса) Щ Недостатком этого устройства яв ляется большая величина,нелинейных искажений, обусловленная существен ным увеличением периода переключен релейного элемента при малых по аб солютной величине уровнях усиливае мого сигнала. Наиболее близким по технической сущности k предложенному является усилитель класса D,содерлсащий соединенные последовательно пер. вый сумг-.штрр, релейный элемент, KOMNiyTaTop, а также двухтактный ключевой усилитель, фильтр нижних частот/ цепь обратной связи, выход которой подключен к другому входу первого сумматора, второй су матор выходом соединенный с сигнал ным входом дискриминатора длительности периода, выход которого подключен к управляющему входу фиксатора нулевого порядка, сигнальный вход которого подключен к выходу релейного элемента, а выход к управляющему входу коммутатора, прич входы двухтактного ключевого усили теля соединены с,входами второго сумматора 2 ,. Однако известный усилитель- клас D обладает высоким коэффициентом нелиней ых. искажений вследствии того, что несмотря на смешанный ре кнм работы частота переключений t изменяется в зависимости от величи ; входного сигнала и,кроме этогО;час тота переключений в однотактном ре яиме вдвое меньше, чегл частота переключений в двухтактном режиме. Целью изобретения является умень .ыение нелинейных искажений. Поставленная цель достигается .тем, что в усилитель класса ) содержащий соединенные последовательно первый сумматор релейный элемент, коммутатор, а также двухтактный ключевой- усилитель, фильгр частот, цепь обратной связи выход которой подключен к другог у входу первого сумматора, второй cyfviMaTop, выходом соединенный с сигнальн1- т входом дискриминатора длительности периода, выход которого подключен к управляющему входу фиксатора нулевого порядка, .сигнальный вход которого подключен к выходу релейного эле :ента, а выход - к управляющему входу коммутатора, причем входы двухтактного ключевого усилителя соединены с входами второго сумматора, введены блок запрета, R-;:) тригтер и дискриминатор длительности импульсов, сигнальный вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход - с дополнительньм входом запрета дискриминатора длительности периода и S входом R 5 триггера, Д-вход которого подключен к выходу фиксатора нулевого порядка,, дискрИ минатор длительности периода к дискриминатор длительности импульсов выполнены управляег ымиJ причем их входы управления соеди;нены с выходом R - 5 триггера, а выход дискриминатора длительности периода соединен с управляющим входом блока запрета, включенного мехкду коь1 «гутатором и двухтактным ключевыгл усилителем. На фиг,1 изображена структурная электрргческан схема усилителя класса ,J); на фиг, 2 временные ,диаграммы, поясняющие работу усилителя класса . Усилитель класса D содеркит первый сумматор Ij релейный элемент 2, коммутатор 3, блок 4 запрета, двухтактный ключевой усапктешь 5, ф1у1ьтр б нижних частот, цепь 7 обратной связи, второй суг 1матор 8, дискриминатор 9 длительности ш-iпульсов, дискриминатор 10 длительности периода, триггер 11 и фиксатор 12 нулевого порядка. Усилитель класса W работает. следующим образом. .1ьп сигнал поступает На ВХ1ЭД первого сум 1гтора 1 фиг.2а I) на другой вход которого через цепь 7 поступает сигнал с выхода усилителя класса D., Разиостньй сигнал (фиг,2а п) с выхода первого сумматора 1 воздействует вход релейного элемента 2, на йыходе которого формируется последовательность ЕЯИротно-модулированных иклульсов (фиг„2 б), поступающая ка вкод коммутатора 3,. В заБисимос7:к от характера сигнала на управляющем акоде кo cлyтaтopa 3 (фиг,2.э) р выкодной сигнал релейного элегюнта 2 передается на один {фиг„2в) з-ши с инверсией на другой |фиг., 2г) ко &зутатора 3f и при уровне сигнапгг науправляю-щеы входе блока 4 запрета равным логической единице поступают на вход двухтактного ключевого усилителя 5, де усиливаются по мощности и поступает На вход фильтра G (фкг, J :;; далее на выход усилителя класса Чт,. Сигналы с выходов блокй J суммируются вторым сумматором 8 ,(фиг.2д) и поступают на сигнальные входы дискриминатора 10 и дискриминатора 9, который сравнивает величи ну длительности импульсов импульсно последовательности с выхода второго сумматора 8 в каждом периоде переключения с фиксированной величиной при наличии на управляющем входе дискриминатора 9 сигнала логической единицы с выхода R-5 триггера 11 и с фиксированной величиной 112 Р ходном сигнале триггера 11, соответ ствующем уровню логического нуля. фиг.2и). Если длительность импульс в данном периоде шшульсной последовательности с выхода второго сум матора 8 tg больше выходной сигнал дискриминатора 9 (фиг.2е) поступает на дополнительный вход з прета дискриминатора 10 и фиксируе выходной сигнал дискриминатора 10 (фиг.2ж) и фиксатора 12 до начала следующего импульса в импульсной последовательности с выхода второг сумматора В и, таким образом, сигн с выхода релейного элемента 2 чере комг утатор 3 и блок 4 запрета пост пает на соответствующий вход двух 1тактного.ключевого усилителя 5. Пр ., этой релейный элемент 2. усилителя класса Б работает в режиме автоколебаний, и однако поскольку уровень входного сигнала относительно велик, частота переключений велика и уровень нелинейных искажений незначителен. Когда Vv становится меньше t ВЕлходной сигнал дискриминатора 9 соответствует уровню логического нуля и дискриминатором 10 в каждом периоде импульсной последовательности с выхода второго сумматора 8 происходит сравнение периода импульсной последовательности с фиксированной величиной Т при выходном сигнале дискриминатора 9, соответствующем уровню логической единицы или с фиксированной ве личиной Т при выходном сигнале дискриминатора 9, соответствуквдем уровню логического.:нуля. Если период Т импульсной последовательности с выхода второго сумматора 8 меньше Т на выхбде дискриминатора 10 формируется сиг нал, поступаняций на управляющий. . вход блока 4 запрета и включающий соответствующий канал двухтактного ключевого усилителя 5 только через интервал времени Т от начала импульса в преды цущем периоде импульсной- последовательности с выхода второго сумматора 8. Так как выключение релейного элемента 2 происходит практически при равенстве усиливаемого сигнала и сигнала, поступающего на другой вход первого сумматора 1 с выхода усилителя класса Л, а период импульсной последовательности на входе двухтактного ключевого усилителя 5 равен Т усилитель класса D работает в двухтактном режиме с принудительной синхронизацией с периодом переключения равным Г , По мере уменьшения уровня усиливаемого сигнала длительность периода переключения релейного элемента 2 увеличивается, по достижении периодом переключения величины Т2,сигнал с выхода релейного элемента 2, соответствующий уровню логического нуля, передается через фиксатор 12 на управляющий вход коммутатора 3 и обеспечивает поочередное подключение каналов двухтактного ключевого усилителя 5 к выходу релейного элемент.а 2. Одновременно с этим выходной сигнал фиксатора 12 черезR S триггер 11 поступает на управляющие входы дискриминатора 10 и дискриминатора 9, которые при этом осуществляют сравнение длительности периода и длительности импульсов в импульсной последовательности с выхода второго сумматора 8 с величинами Т и tq соответственно. Таким образом, при малых уровнях усиливаемого сигнала в усилителе класса Л обеспечивается режим усиления с поочередным включением каналов двухтактного ключевого усилителя при фиксированном периоде повторения равным Т. Предложенный усилитель класса D выгодно отличается от известных, так как обладает пониженной величиной и более узким спектром пульсаций выходного напряжения, что поз- воляет упростить конструкцию фильтра нижних частот и улучшить электромагнитную совместимость усилителя . класса D с другшч1И устройствами. ,

5 в

г д

ж 3 и