Широтно-импульсный усилитель Советский патент 1989 года по МПК H03K7/08 

4 CD СП

со

00

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматике и телемеханике, а также в ключевых усилителях низкой частоты и вторичных источниках питания.

Целью изобретения является повышекие точности.

На чертеже представлена функциональная схема широтно-импульсного усилителя.

Широтно-импульсный усилитель содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 пилообразного напряжения, динамический запоминающий элемент 3, компаратор 4, усилитель 5 мощности, нагрузку 6, источ- 1ШК .7 питания, суммирующий усилитель 8, фильтр 9 нижних частот, ключ 10, опорный элемент 11 и резистор 12, при этом соединены последовательно . генератор 1 тактовых импульсов и формирователь 2 пилообразного напряже- ния, выход которого соединен с входом динамического запоминакяцего элемента 3 и первым суммирующим входом суммирунмдего усилителя 8, второй суммирующий вход которого соединен с входной шиной, а выход - с первым входом компаратора 4, второй вход которого соединен с выходом динамического запоминающего элемента 3, а выход - с входом усилителя 5 мощности, выход которого соединен с управляю- ьщим входом ключа 10 и через нагрузку 6 с выходом источника 7 питания и первым выводом опорного элемента 11, второй вывод которого соединен с вхо

дом ключа 10 и через резистор 12 с : общей шиной, а выход ключ.а 10 соединен через фильтр 9 нижних частот с вычитающим входом суммирующего .усилителя 8.

Широтно-импульсный усилитель рабо тает следующим образом.

На выходе генератора 1 тактовых импульсов формируются прямоугольные импульсы ТИ, запускающие формирователь 2 пилообразного напряжения. Положительные пилообразные импульсы Ufl с его выхода поступают на вход динамического запоминакяцего элемента 3 (ДЗЭ), в котором запоминается амплитудное значение пилообразного на- пряжения и обеспечивается хранение изменяющегося от времени или других факторов текущего значения этой амплитуды .

0

0

5

5

0

5

5

0

Постоянное напряжение U ДЗЭ, равное амплитуде пилообразного напряжения, является опорным напряжением и поступает на первый вход компаратора 4, в результате чего его выходное напряжение обеспечивает запирание усилителя 5 . мощности и напряжение на нагрузке 6 равно нулю. Одновременно обеспечивается запирание ключа 10 и постоянное положительное напряжение с резистора 12 не проходит через ключ 10 и фильтр 9 нижних частот на вычитающий вход суммирующего усилителя 8„

Одновременно с этим пилообразное напряжение и. поступает на первый суммирующий вход суммирующего усилителя 8, на второй суммирующий вход которого поступает входной сигнал, В суммирующем усилителе 8 происходит сложение входного сигнала с положительным пилообразными,импульсами и его выходное напряжение и, поступает на второй вход компаратора 4.

Компаратор сравнивает напряжения на первом и втором входах, и, когда напряжение на.втором входе превысит напряжениб на первом входе, происхо- 0 дит срабатывание компаратора, его выходное напряжение переходит в другое состояние и поддерживается до .тех пор, пока напряжение на первом входе снова, не становится больше напряжения на втором входе, В это время усилитель 5 мощности открыт, а на его выходе формируется последователь- rfocTb импульсов, ширина которых пропорциональна соответствующему входному напряжению. Одновременно эти импульсы поступают на управляющий вход ключа 10, открывая его на то же самое время, и постоянное напряжение с резистора 12 на выходе ключа 10 преобразуется в прямоугольные импульсы той же длительности, что и импульсы на выходе усилителя 5 Мощности. Эти импульсы поступают на вход фильтра 9 нижних частот, на выходе которого выделяется постоянная составлякидая величиной, пропорциональной соответствующему входному напряжению. Это постоянное напряжение поступает на вычитающий вход суммирующего усилителя 8. В суммирующем усилителе 8 происходит вычитание этого постоянного напряжения из выходного сигнала, его выходное

напряжение Ug;,,,, поступающее на второй вход компаратора 4, уменьшается, 9ремя нахождения компаратора 4 в состоянии, которое открывает усилитель 5 мощности, также уменьшается, соот- ветственно, уменьшается и длительность импульсов на выходе усилителя 5 мощности. Таким образом, на нагрузке 6 последовательность импульсов, ширина которых пропорциональна разности входного напряжения и напряжения, поступакщего с резистора 12 через ключ 10 и фильтр 9 нижних частот, а напряжение на нагрузке пропорционально входному напряжению.

При увеличении (уменьшении) напряжения источника 7 питания на ту же самую величину увеличивается (уменьшается) напряжение на резисторе 12, увеличивается (уменьшается) амплитуда импульсов на выходе усилителя 5 мощности (на нагрузке 6) и на выходе ключа 10 и увеличивается (уменьшается) постоянная составляю- щая на выходе фильтра 9, уменьшая (увеличивая) выходное напряжение сумматора 8 Ugj, , поступающего на второй вход компаратора 4, соответственно, уменьшается (увеличивается) и время нахождения компаратора в состоянии, которое открывает усилитель мощности, длительность импульсов на нагрузке уменьшается (увеличивается) , а напряжение на нагрузке за счет этого остается неизменным, т.е. коэффициент усиления (отношение выходного напряжения на нагрузке входному) остается неизменным при изменении напряжения источника 7 питания .

Таким образом, введение в широтно- импульсный усилитель новых элементов и связей позволяет стабилизировать его коэффициент усиления при измененных напряжениях источника питания и тем самым повысить точность работы усилителя.

Формула изобретения

Широтно-импульсный усилитель, содержащий соединенные последовательно генератор тактовых импульсов и форми- .рователь пилообразного напряжения, выход которого соединен с входом динамического запоминающего элемента и первым входом суммирующего усилите15

0

5

0

5

ля,, второй вход которого соединен с входной шиной, а выход - с первым , входом компаратора, второй вход которого соединен с выходом динамического запоминающего элемента, а выход- с входом усилителя мощности, выход которого через .нагрузку подключен: к выходу источник питан ия, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, в него дополнительно введены фильтр нижних частот, ключа и соединенные последовательно опорный элемент и резистор, включенные между выходом источника питания и общей шиной, при этом объединенные выводы -опорного элемента и резистора соединены с входом ключа, управляющий вход Которого соединен с выходом усилителя мощности, а выход через фильтр нижних частот - с вычитающим входом суммирующего усилителя.

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в автоматике и телемеханике, а также в ключевых усилителях низкой частоты и вторичных источниках питания. Цель изобретения - повышение точности достигается за счет компенсации измерений длительности импульсов напряжения источника питания. Широтноимпульсный усилитель содержит генератор 1 тактовых импульсов, формирователь 2 пилообразного напряжения, динамический запоминающий элемент 3, компаратор 4, усилитель 5 мощности, нагрузку 6, источник 7 питания, суммирующий усилитель 8, фильтр 9 нижних частот, ключ 10, опорный элемент 11 и резистор 12. В результате введения в усилитель фильтра 9, ключа 10, опорного элемента 11 и резистора 12 обеспечивается стабилизация коэффициента усиления при изменении напряжения источника питания и повышается точность работы усилителя. 1 ил.