Усилитель низкой частоты Советский патент 1988 года по МПК H03F3/20 

Г

СЛ

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в - электронных устройствах различного назначения. Цель изобретения - повышение КПД при работе на комплексную нагрузку. В устр-во для достижения цели введены N-1 четвертых диодов 1416, N-1 пятых диодов 17-19, диоды 20- 22, N-2 вторых ключевых элементов 27, 28, ключевые элементы 29-31, N-1 конденсаторов 32-34, источник отрицательного напряжения 36. При помощи конденсаторов 32-34 удалось осуществить принцип рекуперации энергии в самом усилителе низкой частоты. Во время работы отрицательных ступеней питающих напряжений конденсаторы заряжаются от энергии, запасенной в нагрузке, л во время работы положительных ступеней питающих напряжений конденсаторы разряжаются, отдавая энер- нию в нагрузку. 2 ил.

3tod

41

СО

SturaS

Изобретение относится к радистку нике и может ис1 ольэоваться в электронных устройствях различного назначения .

Цель изобретения - повьгшение КПД при работе на комплексную нагрузку.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема усилителя низкой частоты; на фиг. 2 - эпюры Ha пряжений и токов, поясняющие принцип работы усилителя.

Усилитель низкой частоты (фиг. I) содержит предварительный усилитель I с парафазным выходом, выходной кас- кад,выполненный на первом 2 и втором 3 транзисторах, выходной 4 и управляющий 5 трансформаторы, многоуровневой компаратор 6, резисторы 7. первый 8 и второй 9 диоды, N третьих диодов 10-13, N-1 четвертых диодов 14-16, N-1 пятых диодов 17-19, шесто 20, седьмой 21, восьмой 22 диоды, N первых ключевых элементов 23-26, N-2 вторых ключевых элементов 27 и 28, третий 29, четвертый 30, пятый 31 ключевые элементы, N-1 конденсаторов 32-34, блок 35 питания, источник 36 отрицательного напряжения.

Кривая I тока нагрузки и кривая II , напряжения питания, приложенного к средней, точке первичной обмотки выходного трансформатора 4, соответствуют случаю с емкостным характером

нагрузки (фиг. 2а) .

Кривая III соответствует току нагрузки, кривая IV показывает измене- напряжения на промежутке коллек- /,: р-эмиттер одного из транзисторов г-чкодного каскада в течение одного периода изменения напряжения сигнала (фи.г. 2б).

Усилитель низкой частоты работает следующим образом.

Сущность технического решения за- ключается во включении рекуперирующих конденсаторов, позволяющих фор- мировать рекуперативные отрицательные ступени питающих напряжений.

Усиливаемый сигнал подается на вход предварительного усилителя 1, где происходит его усиление до уровня, необходимого для нормальной работы выходного каскада.

Транзисторы 2 и 3 выходного каскада работают з режиме В или АВ, их питание осуществляется от блока 35 питания, кo мyтиpyeмoгo ключевыми элементами через среднюю точку пер

g

5 0 5

g

с

0

дЗ

0

5

вичной обмотки выходного трансформатора 4.

Существуют моменты времени (фиг.2а), в которые ток нагрузки не совпадает по фазе с напряжением. В эти моменты времени усилитель низкой частоты работает не .потребляя энергии от источников блока 35 питания, а за счет энергии, запасенной в нагрузке.

Питание усилителя низкой частоты в эти моменты времени осуществляется от отрицательных и нулевой ступеней питающих напряжений. Отицательные ступени питающих напряжений формируются автоматически при помощи конденсаторов 32-34. Происходит это следующим образом. Начальный момент времени соответствует выключенному состоянию всех ключевых элементов (фиг. 2а), кроме ключевых элементов 29 и 30. Питание усилителя низкой частоты осуществляется от низшей ступени питающих напряжений, формируемы/ конденсатором 34, который в это врг мя заряжается. В тот момент, когда разность между напряжениями конденсатора 34 и сигнала уменьшится до заданного уровня, включается ключевой элемент 28, подключая к средней точке первичной обмотки выходного трансформатора 4 следующую по уровню отрицательную ступень питающих напряжений, формируемую конденсатором 32. В момент включения ключа ключевого элемента 31 нулевой ступени питающего напряжения все конденсаторы оказываются заряженными. Этим ключевым элементом 31 все конденсаторы отрицательными обкладками соединяются с корпусом.

Возврат энергии в нагрузку цррис- ходит при разряде соответствующих конденсаторов во время работы положительных ступеней питающих напряжений. Для того чтобы осуществить возврат энергии через положительные ступени питающих напряжений, необходимо каждый конденсатор соединить с соответствующим источником блока 35 питания. Диоды 14-16 предназначены для развязки токов заряда и токов разряда соответствующих конденсаторов 32-34, в результате ток заряда протекает через диоды 17-19, ток разряда - через диоды 14-16.

Таким образом, при помощи конденсаторов 32-34 удалось осуществить

принцип рекуперации энергии в самом усилителе низкой частоты. Во время работы отрицательных ступеней питающих напряжений конденсаторы заряжаются от энергии,запасенной в нагру: - ке, и во время работы положительных ступеней питающих напряжений саторы разряжаются, отдавая энергию в нагрузку. Разряд конденсаторов осуществляется до уровня напряжений соответствующих источников блока 35 питания. Это означает, что уровни отрицательных ступеней питающих напряжений оказываются симметричными относительно нуля уровням соответствующих положительных ступеней питающих напряжений.

Диоды 20 и 21 предназначенга для защиты транзисторов 2 и З выходного каскада от инверсного протекания тока через промежуток эммитер-коллек- тор. Ключевые элементы 29 и 30 предназначены для подключения к входу компаратора 6 той вторичной полуобмотки управляющего трансформатора 5. которая находится в плече работающего в данный момент транзистора. С этих полуобмоток напряжение в нагрузке подается на вход компаратора 6.

Диоды 8 и 9 - выпрямительные диоды. Многоуровневой компаратор 6 управляет ключевыми элементами следующим образом. Каждый ключевой элемент включается при . достижении напряжением .сигнала в первичной обмотке выходного трансформатора 4 значения, меньшего на заданную величину предыдущей работающей ) ступени, и остается во включенном состоянии до снижения напряжения сигнала ниже заданного значения.

Формула изобретения

Усилитель низкой частоты, содержащий последовательно соединенные предварительный усилитель с парафазным выходом, вход которого является входом усилителя низкой частоты, выходной каскад, выполненный на первом и втором транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером и имеющих одну структуру, выходной :i управпяю- ций трансформаторы, первичные обмот- ь. И K V Topbrx включены параллельно, а тякже многоурог невой компаратор, сиг- нальнь й Вход которого соединен с первым выводом резисторя и с катодами

первого и второго диодов, аноды которых подключены к пкрзым выводам соответственно первой и второй вторичных полуобмоток управляющего трансформатора, N входов для опорного напряжения многоуровневого комггаратора соединены с соответствующими выходами N источнш ов блока питания, соединенны0 ми с первыми выводами N цепей из последовательно соединенных первого ключевого элемента и третьего диода, вторые вьгооды которых объединены и подключены к средней точке первичной

5 обмотки выходного трансформатора, при этом N выходов многоуровневого компаратора соединены с управляющими входами соответствующих N первых ключевых элементов, отличающий0 с я тем, что, с целью повьпнения КПД при работе на комплексн то нагрузку, введены N-2 вторых ключевых элементов, N-1 конденсаторов, N-I четвертых диодов, N-1 пятых диодон, щестой,

5 седьмой, восьмой , третий, четвертый, пятый ключевые элементы, источник отрицательного напряжения, при этом третий и четвертый ключевые элементы включены меж;л,у общей щиной

0 и вторыми выводами соответственно первой и второй вторичных обмоток управляющего трансформатора, управляющие входы третьего и четвертого ключевых элементов соединены с базами соответственно первого и второго транзисторов, коллекторы которых через шестой и седьмой диоды, включенные в прямом направлении, соединены с соответству;ощими вьшодами пер0 вичной обмотки выходного трансформатора, первые обкладки N-1 конденсаторов объединены, через пятый ключевой элемент соединены с общей щиной, а через восьмой диод, включенный в

g прямом направлении, со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора, при этом вторая обкладка i-го конденсатора соединена с анодом i-ro четвертого диода и катодом i-ro пяg того диода, причем аноды N-2 пятых диодов через соответствующие N-2 вторые ключевые элементы соединены с общей шиной, с которой соединен анод (N-l)-ro пятого диода, кятод i-ro

g четвертого диода подключен к выходу

i-ro источника блока питания, причем

о многоуровневой компаратор выполнен

с 2N-1 выходами, из которых N-I выходы подключены соответственно к входам

5

управления N-2 вторых ключевых -vj. ментов и входу управления пятого кл)очевого элемента, при этом второй

JH

9иг.2

гпвод резистора соединен с выходом источника отрицательного напряже ния.