Усилитель мощности Советский патент 1988 года по МПК H03F3/20 

4ib

vl

4

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано для высокоэффективного усиления мощности однополосных и амплитудно-модулиро- ванных колебаний в радиопередающих устройствах.

Цель изобретения - увеличение КПД и уменьшение искажений. :

На фиг. 1. изображена структурная электрическая схема усилителя мощности; на фиг. 2 -.структурная электрическая схема регулируемого источника питания.

Усилитель мощности содержит ампли тудный детектор 1, усилитель 2 с управляемым усилением, усилитель 3 модулированных колебаний, аттенюатор 4, регулируемый источник 5 питания, регулятор 6 напряжения смещения, линию 7 задержки, регулируемый аттенюатор 8, дифференциальный усилитель 9, первый 10 и второй 11 пиковые детекторы, сумматор 12, фильтр 1 верхних частот, ключевой повьшаю- щий стабилизатор 14 напряжения, усилитель 15 класса D с отрицательной обратной связью, дополнительный дифференциальный усилитель 16, дополнительный сумматор 17, источник 18 пи- тания.

Ключевой стабилизатор 14 напряжения содержит широтно-импульсиый модулятор (ШИМ) 19, ключ 20, дроссель 21 и прямосмещенный диод 22.

Усилитель мощности работает следующим образом.

Входной сигнал поступает одновременно на линию 7 задержки и через регулируемый аттенюатор 8 на амплитуд- нь1Й детектор 1, где происходит выделение о гибающей усиливаемого сигнала которая управляет работой регулируемого источника 5 питания так, что выходное напряжение пропорционально мгновенным значениям огибающей усиливаемого сигнала. Это напряжение служит для питания выходных цепей усилительных приборов усилителя 3. При этом благодаря задержке в тракте пря мой передачи, осуществляемой в линии задержки, на величину суммарного времени задержки в амплитудном детекторе I и регулируемом источнике 5

следовательно, и коэффициент передач всего тракта зависит от управляющего напряжения, которое является выходным дифференциального усилителя 9 так, что при увеличении его коэффициент передачи регулируемого аттенюатора 8 также увеличивается.

На неинвертирующий вход дифференциального усилителя 9 поступает напряжение, пропорциональное пиковому значению коллекторного (анодного) напряжения усилителя 3. При этом фильтр 13, подключенный своим входом к коллекторной (анодной) цепи усилителя 3, служит для отделения усиленного радиочастотного сигнала от напряжения регулируемого источника питания, а второй пиковый детектор 11 вьоделяет пиковое значение огибающей усиленного сигнала U. . На инвертирующий вход дифференциального усилителя 9 поступает напряжение-с выхода сумматора 12, пропорциональное разности пикового значения напряжения питания усилителя 3 и напряжения Е„ При этом первый пиковый детектор выделяет пиково е значение напряжения питания, которое прикладывается к первому входу сумматора 12. К второму входу этого сумматора прикладывается напряжение от опорного источника, которое определяет значение выходного напряжения регулируемого источника 5 питания в режиме молча«ия (E,«н)

Если коэффициент передачи дифференциального усилителя 9 по инвертирующему входу для сигнала , равен, например. К™, а неинвертиру- щему входу (для , он выбирается

равным Kg. 7Г /iTo за счет

кмлкс.

глубокой отрицательной обратной связи, охватывающей блоки 1, 5, 8, 9, 10 и 12, в устройстве поддерживается равенство между сигналами (Е - л ЕМЛКС ЕМИН

Е

мин

iJ.

к MukC

ведливы соотношения

и, т.е. спра- Е

мин

- HOKf. Nllff jj

и.

«мдкс

(С

) Изобретение может быть использовано для высокоэффективного усиления мощности однополосных и амплитуд- но-модулированных колебаний в радиопередающих устройствах. Цель изобретения - увеличение КПД и уменьшение искажений. Устройство содержит амли- тудный детектор 1, у-ль 2 с управляемым усилением, у-ль 3 модулированных колебаний, аттенюатор 4, регулируемый источник 5 питания, регулятор 6 напряжения смещения, линию задержки 7, регуглируемый аттеютатор 8, диф. у-ль 9, пиковые детекторы 10 и П, сумматор 12 и фильтр 13 верхних частот. Дпя устранения искажений, связанных с изменением коэф. усиления у-ля 3 при переменном напряжении питания, служит у-ль 2, коэф. усиления которого меняется в противофазе с изменением выходного напряжения источника 5. При э том регулятор 6 обеспечивает температурную стабилиз-ацию режима у-ля 3. Т.к. средние- и малые пиковые значения выходного напряжения источника 5, соответствующие пиковым значениям огибающей однополосных или амплитудно-модулированных колебаний, наиболее вероятны, то большую часть времени ключ источника 5 оказывается запертым. Это обеспечивает выигрыш в КПД, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. а S (Л sr

питания мгновенные значения огибающей усиливаемого сигнала и переменного питающего напряжения совпадают по фазе (времени). Коэффициент пере- дачи регулируемого аттенюатора 8, а

F Fл НОКС мцц тт

- к мокс

мин

означающие, что обеспечивается требуемый закон регулирования.

3,4

Назначение остальных блоков структурной схемы такое же, как и в прототипе.

Для устранения искажений, связанн с изменением коэффициента усиления у усилителя 3 при переменном напряжении питания, служит усилитель 2, коэфициент усиления которого меняется в противофазе с изменением выходного напряжения регулируемого источника 5 питания, для чего его выход связан с управляющим входом усилителя 2 через аттенюатор 4. Наличие задержки в трате прямой передачи обеспечивает пол- ное совпадение по времени Мгновенных значений огибающей усиливаемого сигнала и, соответственно, мгновенного коэффициента усиления усилителя 2: Ргулятор 6 напряжения смещения питает базовые (сеточные) цепи усилителя и служит для компенсации изменения угла отсечки электронных приборов усилителя 3 при изменении их напряжения питания (вследствие неидеаль- ности характеристик). Выходное напряжение регулятора 6 изменяется в противофазе с изменением выходного напряжения регулируемого источника 5, при этом регулятор 6 обеспечива- ет необходимую температурную стабилизацию режима усилителя 3, а его :передаточная характеристика выбирается с таким расчетом, чтобы во всем диапазоне изменения напряжения питания коллекторных (анодных) цепей угол отсечки тока электронных приборов был минимально необходимым, но достаточным для получения заданного уровня нелинейных искажений усиленного сигнала.

Регулируемый источник 5 питания работает следующим образом.

Напряжение огибающей усиливаемого сигнала UeiucT подается на вход усилителя 15 и управляет его выходным напряжением. Пиковое значение этого напряжения Е вьщеляется первым пиковым детектором 10 и складывается в дополнительном сумматоре 17 с напряжением И лцлоа, опорного источника напряжения. Суммарное напряжение Ef,MK U cuiewro, приложено к неинвертирующему входу дополнительного дифференциального усилителя 16, к инвертирующему входу которого приложено напряжение питания усилителя 15 ЕПНТ являющееся выходным напряжением ключевого повышающего

Поскольку средние и малые пиковые значения выходного напряжения регулируемого источника питания, соответствующие пиковы значениям огибающей однополосных или амплнтудно-модули- рованных колебаний, наиболее вероятны, то большую часть времени ключ 20 оказывается запертым. Благодаря этому по сравнению с устройством- прототипом, в котором ключ работает постоянно, увеличивается КПД.

ор м у л а изоб ретения

I. Усилитель мощности, содержащий последовательно соединенные входную инию задержки, усилитель с управляемым усилением, выходной усилитель одулированных колебаний и последовательно соединенные амплитудный детектор, регулируемый источник питания, регулятор напряжения смещения, ыход которого - подключен к выводам итания выходного усилителя модулиованных колебаний, между выходом реулируемого источника питания и вхоом управления усилителя с управяемым усилением включен аттенюатор.

5

отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД и уменьшения искажений, введен дифференциальный усилитель, между инвертирующим входом которого и выходом регулируемог источника питания введены последовательно соединенные первый пиковый детектор, первый cj MaTop, второй

вход которого является входом для

подключения опорного напряжения, а между неинвертирующим входом диффе- ренециального усилителя и выходом выходного усилителя модулированных колебаний введены последовательно соединенные фильтр верхних частот и второй пиковый детектор, при этом между входом входной линии задержки и входом амплитудного детектора введен регулируемый аттенюатор, вход управления которого соединен с выходом дифференциального усилителя. 2. Усилитель по п. 1, о т л и - чающийся тем, что регулируемый источник питания выполнен на источнике питания, подключенном к

Редактор Е. Копча

Составитель Н. Дубровская

Техред М.Ходанич Корректор С. Черни

Заказ 4077/56

Тираж 928

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

46

входу питания ключевого повышающего стабилизатора напряжения, к выходу которого подключены выводы питания усилителя класса D с отрицательной обратной связью, выход которого является выходом регулируемого источника питания и подключен через последовательно соединенные третий пиковый детектор и второй сумматор, другой вход которого соединен с вторым источником опорного напряжения, к неинвертирующему входу дополнительного дифференциального усилителя, инвертирующий вход которого соединен с соответствующим вьшо- дом питания усилителя класса D с отрицательной обратной связью, а выход дополнительного дифференциального усилителя соединен с управляющим входом ключевого повьш1ающего стабилиэатора напряжения через широтно-импульс- ный модулятор, при этом вход усилителя класса D с отрицательной обратной связью является входом регулируе- мого источника питания.

Подписное