Усилитель с широтно-импульсной модуляцией Советский патент 1987 года по МПК H03F3/217 

Изобретение относится к усилительной технике/ и может использоваться для усиления модулирующих сигналов низкой частоты, например, при ампли- тудной модуляции в радиопередающих устройствах с коллекторной модуляцией.

. Цель изобретения - повышение стабильности уровня выходного сигнала.

На фиг.1 представлена структурная электрическая схема предложенного усилителя с широтно-импульсной модуляцией; на фиг.2 - временные диаграммы его работы,

Усилитель с широтно-импульсной модуляцией содержит генератор 1 тактовых импульсов, интегрирующий усилитель 2, первьй и второй компараторы 3 и 4, первый и- второй ключевые уси- лители мощности (КУМ) 5 и 6, сумматор-фильтр 7, инвертор 8, первый аттенюатор 9, ф ильтр нижних частот (ФНЧ) 10, модулятор 11 амплитуды тактовых импульсов, второй аттенюатор 12, сумматор 13.

Усилитель с широтно-импульсной модуляцией работает следующим образом.

Генератор 1 тактовых импульсов формирует последовательность двухпо- лярных прямоугольных импульсов типа . меандр. Модулятор 11 может представлять собой транзисторный ключ, амплитуда импульсов на выходе которо го регулируется его напряжением питания, поступаюнщм на управляющий вход а на выходе ключа включен раздели- тельньш конденсатор, чтобы в его выходном напряжении отсутствовала по- стоянная составляющая. Интегрирующий усилитель 2 и инвертор 8 могут быть выполнены на основе операционных усилителей. Сумматор-фильтр 7 может представлять собой однозвенный фильтр имеющий два дросселя, один конденсатор и общую нагрузку. Полоса пропускания фильтра определяется максимальной рабочей частотой усилителя с ши- р-отно-импульсной модуляцией. ФНЧ 10 служит для подавления резких выбросов напряжения питания КУМ 5 и 6 и может быть выполнен в виде однозвент ного КС-фильтра. Генератор 1 формирует последовательность двухполярных прямоугольных импульсов типа меандр (фиг.2а), которая, пройдя через модулятор 11, поступает на вход интегрирующего усилителя 2, формирующего

5

5

0

0 5 40 5 50 55

симметричное пилообразное напряжение U(t) (фиг.26). Входной усиливаемый сигнал Пд, (фиг.26) поступает через, сумматор 13 на неинвертирующий вход компаратора 3 и через инвертор 8 - на инвертирующий вход компаратора 4. На инвертирующий вход компаратора 3 и неинвертирующий вход компаратора 4 поступает сигнал с симметричным пилообразным напряжением с выхода интегрирующего усилителя 2. Широтно-им- пульсная модуляция осуществляется с помощью сравнения входного усиливаемого сигнала с симметричным пилообразным напряжением в компараторах 3 и 4 (двусторонняя ШИМ первого рода). В моменты равенства сигналов на прямом и инверсном входах каждого из компараторов 3 и 4 (фиг.2б) происходит их переключение ,в результате чего на выходе каждого компаратора формируется широтно-модулированная импульсная последовательность (фиг.2вХ Причем, широтно-модулированные импульсные последовательности с выходов компараторов 3 и 4 сдвинуты друг относительно друга на половину периода тактовой частоты. Они усиливаются ключевыми усилителями мощности 5 и 6 и складываются в сумматоре-фильтре 7, на выходе которого вьщеляется усиленный по мощности входной сигнал и„ (фиг.2г),

В случае нестабильности и пульсации напряжения питания КУМ 5 и 6 Е, приводящей, например, к изменению Е в k раз, т.е. при , для сохранения стабильным уровня выходного сигнала усилителя с широтно-импульсной модуляцией необходимо в k раз изменить амплитуду пилообразного напряжения (u,kU) и увеличить на Т

,

:rj- длительность немодулированных

/К.

тактовых (при ) импульсов, где Т - период тактовых импульсов. При изменении в k раз напряжения питания Е, оно поступает через аттенюатор 9 с коэффициентом передачи k.( и ФНЧ 10, устраняющий резкие изменения и пульсации Е., с частотой переключения. КУМ 5 и 6, на управляющий вход модулятора 11, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы .с амплитудой, пропорциональной напряжению питания КУМ 5 и 6 Е, : U

k,Eo ,., - . Соответственно, амплитуда

пилообразного напряжения на выходе интегрирующего усилителя 2 будет рав- где коэффициент пропорТ k. 04

.

циональносТи k., где Т

- постоянная интегрирования интегрирующего усилителя 2. Для изменения немодулированной длительности тактовых импульс ов на Т

1-k 2k

необходимо ввод ить постоянное смещение лО, на входе усилителя с широтио-импульсной модуляцией, величина которого лUд,k„() , т.е. постоянное смещение величина которо- го пропорциональна изменению Eg. Для этого служат аттенюатор 12 с коэффициентом передачи k, трехвходовый сумматор 13, при этом на третий вход сумматора 13 должно поступать фикси- рованное опорное напряжение Em, при этом суммарное напряжение на выходе сумматора 13 будет равно , ЦЕ, +ЕД,, Для выполнения этого k, и Е(р , т.е. коэффициент передачи аттенюатора 12

, а Е - J-т Ео- .

Т С 4 оФормула изобрете ни я

Усилитель с широтно-импульсной модуляцией, содержащий генератор тактовых импульсов, последовательно соединенные первый компаратор, первый ключевой усилитель мощности и сумма0

5 0 5

0

тор-фильтр, последовательно соединенные второй компаратор и второй ключевой усилитель мощности, выход которого соединен с вторым входом сумматора-Фильтра, интегрирующий усилитель, выход которого соединен с инвертирующим входом первого компаратора и с неинвертирующим входом зто- рого компаратора, а также инвертор, выход которого соединен с инвертирующим входом второго компаратора, а вход - с неинвертирующим входом первого компаратора, при этом шины питания первого и второго ключевых усилителей мощности соединены между собой, отличающийся- тем, что, с целью повышения стабильности уровня выходного сигнала, в него введен модулятор амплитуды тактовых импульсов, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - с входом интегрирующего усилителя, между точкой соединения шин питания первого и второго ключевых уст пителей мощности и входом инвертора введены последовательно соединенные первый аттенюатор, фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом модулятора амплитуды тактовых импульсов, второй аттенюатор и сумматор, при этом второй и третий входы сумматора являются соответственно входом усиливаемого сигнала и входом опорного напряжения усршителя с щи- ротно-импульсной модуляцией.

Рие. 2

ВНШШ Заказ 6378/52 Тираж 900

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.

Подписное

Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретения - повышение стабильности уровня выходного сигнала. Усилитель содержит генератор 1 тактовых импульсов, интегрирующий усилитель 2, компараторы ЗиЛ, ключевые усилители 5 и 6 мощности, сумматор-фильтр 7, инвертор 8, аттенюаторы 9 и 12, фильтр 10 нижних частот, модулятор 11 амплитуды тактовых импульсов и сумматор 13. При изменении напряжения питания усилителей 5 и 6 оно поступает через аттенюатор 9 и фильтр 10 на управляющий вход модулятора 11, на выходе которого формируются прямоугольные импульсы с амплитудой, пропорциональной напряжению питания усилителей 5 и 6. Соответственно и амплитуда пилообразного напряжения на выходе усилителя 2 будет пропорциональна этому напряжению питания. Для изменения немодулированной длительности тактовых импульсов с помощью аттенюатора 12 и сумматора 13 вводится постоянное смещение, величина которого пропорциональна.изменению напряжения питания усилителей 5 и 6. Цель достигается введением аттенюаторов 9 и 12, фильтра 10, модулятора -11 и сумматора 13. 2 ил. (Л Од О5 с оо о