Усилительное устройство Советский патент 1989 года по МПК H03F3/26 

20

сл

г

СП

литсль 1 мощности, состоящий из предварительного каскада 5 усиления, двухтактного выходного каскада 6 усиления и резисторов 10 и 11, импульс- ih;;i усилитель 2, компараторы 3 и 4, фильтры 7 и 8 нижних частот, нагрузку 12, резисторы 13 и 14, двухполяр- iiMi i компаратор 15 и регулируемые резисторы 16 и 17о Входной сигнал уси- ливается каскадом 5, нагрузкой которого является резистор 10 (11), переход база - эмиттер в прямом смещении транзистора 18 (19) и сопротивление нагрузки 12. Сигнал обратной связи.

снимаемый со средней точки делителя, состоящего из транзистора 18 (19) и нагрузки 12, уменьшается в заданное число раз. Это равносильно увеличению коэф.усиления каскада 5 во стольЛо же раз по сравнению с коэф.усиления усилителя 1. Но сигнал, подаваемый в нагрузку, остается таким же, как и при работе усилителя 1 с питанием транзисторов 18 (19), поскольку происходит деление сигнала каскада 5 на это же число раз. Во столько же раз уменьшается и зона нечувствительности. 2 ил о

Изобретение относится к усилительной технике. Цель изобретения - расширение динамического диапазона за счет уменьшения зоны нечувствительности и снижение мощности потерь. Усилительное устройство содержит усилитель 1 мощности, состоящий из предварительного каскада 5 усиления, двухтактного выходного каскада 6 усиления и резисторов 10 и 11, импульсный усилитель 2, компараторы 3 и 4, фильтры 7 и 8 нижних частот, нагрузку 12, резисторы 13 и 14, двухполярный компаратор 15 и регулируемые резисторы 16 и 17. Входной сигнал усиливается каскадом 5, нагрузкой которого является резистор 10 /11/, переход база-эмиттер в прямом смещении транзистора 18/19/ и сопротивление нагрузки 12. Сигнал обратной связи, снимаемый со средней точки делителя, состоящего из транзистора 18/19/ и нагрузки 12, уменьшается в заданное число раз. Это равносильно увеличению коэф. усиления каскада 5 во столько же раз по сравнению с коэф. усиления усилителя 1. Но сигнал, подаваемый в нагрузку, остается таким же, как и при работе усилителя 1 с питанием транзисторов 18/19/, поскольку происходит деление сигнала каскада 5 на это же число раз. Во столько же раз уменьшается и зона нечувствительности. 2 ил.

Изобретение относится к элементам системы автоматического управле- ;i может использоваться при созда- liiiii ус1шителей систем автоматическо- 1 : - правления с широким диапазоном по сгор-эсти на базе бесконтактных мо- двигателей.

Цель изобретения - расширение ди- га№1ческого диапазона за счет умень- 1:;еиия зоны нечувствительности и сни- жсние мощиссти потерь.

На фиго представлена принципи- а.п.ьиая электрическая схема усилительного устройства; на фиг.2 - вре- диаграмт-1ы работы усилительного устройства.

Усилительное устройство содержит усилитель 1 мощности, импульсный усилитель 2, первый 3 и второй 4 компараторы, предварительный каскад 5 уси- лспия, двухтактный выходной каскад 6 усиления, первый 7 и второй 8 фильтры ИИ) них частот, цепь 9 обратной связи по напряжению, первый 10 и второй 11 резисторы, нагрузку 12, первый 13 и второй 14 дополнительные резисторы, дпухполлряый компаратор 15, первый 16 и второй 17 регулируемые резисто- , п1 и ЭТОМ дйухтактный выходной тспскад усиления выполнен на транзис- T.ipax 18 и 19, источник 20 питания со ciiejiHeH точкой, резистор 21„

Устройство работает следующим образом .

При отсугстпии входного сигнала

двухполярныи компаратор 15 вырабатывает сигнал С фиг. 2,б отрицательной полярности, равный -U, причем U. Ь,.„,лг. ,1-0,5 В, где UK.5.„ас

35

25

- Q ы д

50

55

минимальное значение транзисторов 18 и 19 двухтактного выходного каскада 6 усилителя о Сигнал -U поступает через соответствующий резистор на неинвертирующий (инвертирующий) вход компаратора 3 (4), на выходе которого устанавливается отрицательный Гпо- ложительный) потенциал, который закроет транзисторы соответствующего плеча импульсного усилителя 2 и напряжение коллектора транзистора 18(19) будет равно нулю до тех пор, пока двухполярный компаратор 15 не сменит полярность выходного сигнала. На фиг.2,а показан входной сигнал устройства, где и, - уровень срабатьша- ния двухполярного компаратора 15.

При входном сигнале, большем U, где и, - порог срабатывания двухполярного компаратора 15, причем U н а U; - величина зоны нечувствительности двухтактного выходного каскада 6 усиления, приведенное к входному сигналу, на выходе двухполярного KONT- паратора 15 устанавливается положительный потенциал U, который устанавливает на выходе компаратора 3(4) положительный (отрицательный) потенциал (фиг.2,ж), который откроет транзисторы другого плеча импульсного усилителя 2. Напряжение положительного (отрицательного) источника 20 питания +Е(-Е) через открытый транзистор импульсного усилителя 2, фильтр 7 (8) поступит на коллектор транзистора 18 (19) и на инвертирующий вход компаратора 3 (4). Если этот сигнал будет большим, чем результирующий сигнал, поступающий на

515

неинвертирутощий вход компаратора 3 (4) (фиг.2,е), состоящий из сигнала (фиг.2,г) с эмиттера транзистора 18 (19), поступающего через резистор 13 (1А), сигнала с выхода усилительного устройства (с эмиттера транзистора 18 (19)), поступающего через регулируемый резистор 16(17), и сигнала Ug, поступающего с выхода двух- полярного компаратора 15, то компаратор изменит полярность выходного сигнала (фиг.2,ж) на отрицательную положительную и закроет транзисторы соответствующего плеча импульсного усилителя 2. При увеличении вышеуказанного результирующего сигнала компаратор 3 (4 )снова изменит полярность выходного сигнала и откроет транзисторы соответствуюп его плеча импульсного усилителя 2

Таким образом, импульсный усилитель 2 вырабатывает сигнал (фиг.2,в), превышающий сигнал эмиттера транзистора 18 (19), на значение суммы сигнала U;, и сигнала, поступающего с выхода усилителя 1 мощности, через регулируемый резистор 16(17), выполняя тем самым следящее питание для транзистора 18 (19).

В этом случае сигнал UQ служит либо для отключения импульсного усилителя 2, либо для создания опорного напряжения, определяющего порог включения импульсного усилителя.

Сигнал, поступающий с выхода усилителя 1 мощности через регулируемьй резистор 16 (17), служит для пропорционального увеличения напряжения коллектор - эмиттер транзистора 18 (фиг.2,д), с увеличением выходного напряжения (тока) усилителя 1 мощности, что позволяет учесть зависимость напряжения насыщения от тока нагрузки. Регулируемые резисторы 16 (17) настраивают таким образом, чтобы при максимальном выходном напряжении (токе усилителя 1 мощности напряжение коллектор - эмиттер транзистора 18 (1 9) немногим превышало напряжение насыщения коллектор - эмиттер транзистора 18 (19).

При этом напряжение коллектор - эмиттер транзистора 18 (19) будет немногим более напряжения насыщения коллектор - эмиттер и будет изменяться с изменением выходного напряжения усилительного устройства. На фиг.2,д пунктирной линией показано напряже176

ние коллектор - эмиттер известного транзистора. Изменение напряжения коллектор - эмиттер транзисторов с изменением выходного напряжения уси- лительного устройства позволяет уменьшить тепловую мощность, выделяемую транзисторами,по сравнению с известным в 1,5-2 раза На фиго2,з показан

выходной сигнал устройства.

Питание предварительного каскада 5 усиления осуществляется от источника 20 питания.

Усилитель 1 мощности работает с .

коэффициентом усиления K/j , определяемым резистором 21.

При входном сигнале усилительного устройства О 1и 1 ь lU,( напряжение на коллекторе транзистора 18 (19) равно нулю (фиго2,в)о При этом входной сигнал Ugj усиливается предварительным каскадом 5 усилений Нагрузкой предварительного усилителя в этом случае является резистор 10 (11), переход база - эмиттер в прямом смещении транзистора 18 (19) и сопрот11вление нагрузки 12. Сигнал обратной связи-, снимаемый со средней точки делителя из транзистора 18 (19) и нагрузки 12

(сопротивлением перехода база - эмиттер транзистора 18 в открытом состоянии можно пренебречь по сравнеН1-по с резистором 10 (II) и нагрузкой 12),

R o /R 1 уменьшиться в р-TTJ- (R-TT;-) раэ,

. 10 u К„+К.2.

что равносильно увеличению коэффи- циента усиления предварительного каскада усиления в столько же раз по сравнению с Куе. Но сигнал, подаваемьй в нагрузку, остается таким же, как и при работе усилителя 1 мощное™ ти с питанием транзисторов 18 (19), поскольку происходит деление сигнала предварительного каскада усиления в

R /R 1 т1

-1Б Б . Во столько же

10 1 N2.

раз уменьшается и зона нечувствительности.

ормула изобретения

Усилительное устройство, содержаее усилитель мощности, выполненньй а предварительном и двухтактном ыходном каскадах усиления, при этом ыводы питания предварительного касада усиления подключены непосредстенно к соответствующим шинам источника питания со средней точкой,двухтактный выходной каскад усиления выполнен на транзисторах, эмиттеры которых объединены и подключены к нагрузке и к входу цепи обратной свя- зи по напряжению, выход которой соединен с одним из входов предварительного каскада усиления, другой вход которого является входом устройства, коллекторы транзисторов каждого пле- ча двухтактного выходного каскада усиления соединены через первый и второй компараторы с входами импульсного усилителя соответственно, а через первый и второй фильтры нижних частот - с выходами импульсного усилителя соответственно, выводы питания которого соединены с соответствующими шинами источника питания со средней точкой, причем опорные вхо- ды первого и второго компараторов

через первый и второй резисторы соответственно соединены с нагрузкой, отличающееся тем, что, с целью расширения динамического диапазона за счет уменьшения зоны нечувствительности и снижения мощности потерь, между выходом каждого плеча предварительного каскада усиления и входом каждого плеча двухтактного выходного каскада усиления включены первый и второй дополнительные резисторы соответственно, а межд входом предварительного каскада усиления и соответствующими опорными входами первого и второго компараторов введен двухполярный компаратор, при этом между опорными входами первого и второго компараторов и нагрузкой включены первый и второй регулируемые резисторы соответственно.

Фие.2