ПРЕЦИЗИОННЫЙ Советский патент 1972 года по МПК H03F1/34 

Изоб|ретение относится к области радиотехники, измерительной техники, автоматики и вычислительной техники, где используются прецизионные электронные усилители мощности переменного тока.

Известны прецизионные усилители мощности переменного тока, содержащие п усилителей с цепями 100%-ной отрицательной обратной связи и последовательно синфазно включенными выходами, причем вход каждого последующего усилителя включен между общим входом и выходом предыдущего.

В известных схемных рещениях составляющие усилители собраны по схемам эмиттерных (катодных) повторителей. В связи с этим выходное сопротивление каждого составляющего усилителя достаточно велико и принципиально не может быть получено близким к нулю, коэффициент нелинейных искажений с учетом реакции напрузки не может быть близким к нулю, а частотные и фазовые характеристики усилителя в рабочем диапазоне частот - близкими к идеальным.

Цель изобретения - получение выходного сопротивления и коэффициента нелинейных искажений, близких к нулю, частотных и фазовых характеристик в рабочем диапазоне частот, близких к идеальным, при обеспечении коэффициента усиления по напряжению.

близкого к единице, при изменении нагрузки от нуля до максимума.

Достигается это тем, что общая точка цепи питания первого усилителя соединена с массой, общая точка каждого последующего усилителя - с потенциальной выходной клеммой предыдущего усилителя, а потенциальная выходная клемма каждого усилителя - с входной клеммой через цепь обратной связи.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого устройства.

Прецизионный усилитель мощности переменного тока содержит п усилителей: / - первый, 2 - второй, 3 - третий, 4-п-й усилитель. Количество усилителей зависит от задаваемой величины точности приближения к единице общего динамического коэффициента усиления по напряжению и задаваемой величины приближения к нулю выходного сопротивления. Каждый из составляющих усилителей представляет собой электронный усилитель с коллекторными (анодными) нагрузками и 100%-ной отрицательной обратной связью по напряжению, который собран по

простейщей схеме. Величина статического коэффициента его усиления по напряжению должна удовлетворять единственному требованию - исключить самовозбуждение в динамическом режиме (с замкнутой петлей обратОбычно берут малые статические коэффициенты усиления (порядка нескольких десятков единиц). Большая разпость (порядка нескольких процентов) между входным и выходным .напряжениями сигнала у каждого составляющего усилителя не имеет существенного значения, так как эту ошибку отрабатывают последующие усилители. Выходная мощность первого усилителя примерно равна общей выходной мощности, а выходная мощность каждого последующего составляющего усилителя - на два порядка меньше выходной мощности предыдущего составляющего усилителя. Входное напряжение сигнала приложено к входным клеммам 5 Е 6. Клемма 5 - общая потенциальная клемма всех составляющих усилителей, а клемма 6 - общая точка цепи питания первого усилителя, соединена с массой. Клеммы 7-10 - это входные клеммы составляющих усилителей, на которые подаются напряжения отрицательных обратных связей каждого усилителя, а клеммы 11-18- выходные клеммы усилителей 1-4. Клеммы 11, 13, 15 к 17 в точках 19-22 соединены с общими точками питания (шинами питания) соответствующих составляющих усилителей, а клеммы 12, 14, 16, 18 являются нотенциальными выходными клеммами этих составляющих усилителей. Составляющие усилители имеют индивидуальные источники 23-26 питания. Мощность каждого источника питания определяется необходимой мощностью потребления каждого соответствующего составляющего усилителя. Общая точка цепи питания первого усилителя в точке 19 соединена с массой, потенциальные выходные клеммы каждого усилителя (клеммы 12, 14, 16, 18) - соответственно с входными клеммами 7-10 обратных связей. Все выходные клеммы составляющих усилителей синфазны для их выходных напряжений сигнала н включены последовательно. Для трехрядного усилителя выходное напряжение f-fibis снимается с выходных клемм 27, ИЗ которых клемма 27 соединена с массой, а клемма 28 с потенциальной выходной клеммой 16 третьего составляющего усилителя. Для rt-рядного усилителя потенциальная выходпая клемма 28 должна быть соединена с потенциальной выходной клеммой 18 п-го составляющего усилителя. Предлагаемое устройство работает следующим образом. При наличии на общем входе (на клеммах 5, 6) входного напряжения сигнала U на выходнь1х клеммах 11, 12 составляющего усилителя 1 действует выходное напряжение сигнала L/BbKi . Так как все выходное напряжение i/Bbix, подается по цепи отрицательной обратной связи на вход усилителя 1, то- на его входе действует напряжение L/exj , равное Величина иапряжения t/вх, при указанных выше невысоких значениях статических коэффициентов усиления по напряжению составляет практически сотые доли от величины вх, ошибку между величинами напряжения Uz и f/BUXi. Так как выходные напряжения всех составляющих усилителей (соответственно /вых1 , выхг бвыхз ,.-., вых„ ) складываются арифметически в фазе, то можно записать выражения для напряжений ошибок я-|рядного усилителя:ВХз I-BX iPelKi L/BblXj ) i/вхз вх - (BblXi + выхг + выхз ); вх - (вых, + i/зых. + вых, + ... + + /вых„. Поскольку каждый носледуюш,ий усилитель отрабатывает ошибку предыдуш.их усилителей, уменьшая ее, то с увеличением числа п разность между входным и выходным .напряжениями многорядного усилителя становится все меньше и меньше, т. е. обш;ий динамический коэффициент усиления системы но напряженлю приближается к единице (при уменьшении до нуля выходного сопротивления системы). Несмотря на то, что каждый составляюш;ий усилитель охвачен 100%-ной отрицательной обратной связью по напряжению, с увеличением количества п обратные связи системы становятся все более глубокими, приводящими к малым величинам выходного сопротивления многорядного усилителя. Из этого следует, что предлагаемое устройство приближается по своим характеристикам к характеристикам идеального усилителя мошности. Предмет изобретения 1.Прецизионный усилитель мош,ности переменного тока, содержащий п усилителей с ценя.ми 100%-ной отрицательной обратной связи и последовательно синфазно включенными выходами, причем вход каждого последующего включен между общим входом и выходом предыдущего, отличающийся те.м, что, с целью получения выходного сопротивления и коэффициента лели-нейных искажений, -близких к нулю, а также частотных и фазовых характеристик в рабочем диапазоне частот, близких к идеальным, при обеспечении коэффициента усиления но напряжению, близкого к единице, при изменении нагрузки от пуля до максимума, общая точка цени питания первого усилителя соединена с массой, общая точка каждого последующего усилителя - с потенциальной выходной клеммой предыдущего усилителя, а потенциальная выходная клемма каждого усилителя соединена с входной клеммой через цепь обратной связи. 5 равную общей выходной мощности, а каждый последующий усилитель имеет выходную б мощность, на два порядка меньшую выходной мощности предыдущего усилителя.

Г---, П

I- р.:,

УЙХЛ I 26 I

,, 1L.I