КЛЮЧЕВОЙ УСИЛИТЕЛЬ Советский патент 1973 года по МПК H03F3/20 

1

Изобретение относится к области усиления электрических колебаний низкой частоты.

Известен ключевой усилитель, содержащий выходные трансформаторные усилители мощности и последовательно соединенные генератор тактовой частоты и щиротно-импульсный модулятор.

Однако известный усилитель имеет низкий коэффициент усиления по мощности при одновременном ухудщении к.п.д. и устойчивости -всего усилителя в делом. Кроме того, в таких усилителях требуются дополнительные источники питанИЯ для усилителей возбуждения транзисторов, эмиттеры которых не заземлены.

Предлагаемое устройство отличается от известного тем, что в .него дополнительно введены две схемы совпадения, включенные между выходом щиротно-импульсного модулятора и трансформаторными входами усилИтелей мощности, выполненных, например, в виде двух параллельно соединенных транзисторов, при этом iBTOpbie входы схем совладения подсоединены к противотактным выходам дополнительного генератора прямоугольных импульсов .

На фиг. 1-изображена схема предлагаемого усилителя; на фиг. 2 - диаграммы Hiaпряжений, поясняющ.ие его работу.

Предлагаемый усилитель состоит из генератора / тактовой частоты, щиротно-импульсного модулятора (ШИМ) 2. Выход генератора / соединен со входом ШИМ, на второй вход которого подается усиливаемый сигнал. Выход щиротно-импульсного модулятора соединен со входами схем совпадения 3 и 4, вторые входы которых соединены с противотактными выходами генератора 5 прямоугольных импульсов. Вторичвые обмотки выходных траисформаторов 6 н 7 соединены соответственно с участком база - эмиттер транзисторов S и Р усилителя мощности. Усилитель мощности может быть построен

по любой из известных схем (однотактной, двухтактной, мостовой и т. |П.), в которых каждый транзистор заменен двумя транзисторами с соединенными параллельно коллекторами и эмиттерами. Аналогичная пара

транзисторов 10 и 11 при построении усилителя по двухтактной схеме соединена коллекторами с эмиттерами транзисторов 8 и 9, к точке их соединения подключена Н агрузка 12, второй конец которой соединен со средней

точкой источника питания 13.

Работа предлагаемого усилителя поясняется с помощью диаграммы напряжений (фиг. 2). Напряжение с генератора 1 тактовой частоты (фиг. 2, а) поступает на широтно-импульсный модулятор 2, в котором формируется сигнал с частотой, определяемой частотой тактовых импульсов, и длительностью, пропорциональной амплитуде усиливаемого сигнала.

Схемы ШИМ основаны на сравнении пилообразного напряжения (фиг. 2, г с сигналом низкой частоты (фиг. 2, г - пунктирная линия) с последующим усилением и ограничением полученного широтно-модулированного сигнала (фиг. 2,д). В зависимости от амплитуды усиливаемого низкочастотного сигнала длительность сигнала с выхода схемы ШИМ может изменяться в широких пределах с изменением скв-ажности в десятки раз. С выхода схемы ШИМ 2 сигнал разветвляется ва две схемы совпадений 5 и , на выходе которых появляется сигнал при совпадении Импульсов схемы ШИМ и генератора 5 на каждую из схем совпадений 3 и 4 снимаются противотактные (противофазные) Напряжения (фиг. 2,6, в), то на выходе схем совпадений широтно-модулированный сигнал разделяется во времени (фиг. 2, е, ж).

Таким образом, на выходах схем совпадеНИИ сигнал по длительности не превышает полупериода частоты генератора прямоугольных импульсов, т. е. скважность сигнала с выхода схем совпадений всегда больше двух; возможно усиление этого сигнала обычными трансформаторными усилителями. С выхода схем совпадений через трансформаторы 5 и 7 сигнал поступает на базы транзисторов 8 к 9, отпирая их. Так как коллекторы и эмиттеры обоих транзисторов соединены параллельно, то их суммарное время проводимости, соответствующие сумме длительностей выходных напряжений схем совпадений, равно по длительности сигналу с выхода схемы ШИМ (фиг. 2, (3).

Предлагаемый усилитель не требует усилителей .постоянного тока и дополнительных источников питания в возбудителе. Применение трансформаторных усилителей для возбуждения мощных каскадов позволяет более оптимально согласовывать каскады усиления, повыщает устойчивость и эффективность усиления.

Дополнительные каскады (генератор 5 прямоугольных импульсов и схемы совпадения 5 и 4) могут быть реализованы на малом уровне мощности и не вносят существенной доли в энергетический баланс усилителя.

Предмет изобретения

Ключевой усилитель, содержащий выходные трансформаторные усилители мощности и последовательно соединенные генератор тактовой частоты и щиротно-импульсный модулятор, отличающийся тем, что, с целью увеличения его устойчивости и повышения коэффициента полезного действия, в него дополнительно введены две схемы совладения, включенные между выходом щиротно-импульсного модулятора и трансформаторными входами усилителей мощности, выполненных, например, в виде двух параллельно соединенных транзисторов, при этом вторые входы схем совпадения подсоединены к противотактным выходам дополнительного генератора прямоугольных импульсов.

B)(BiW

Ц

I I

Щ-а 5-S

L

Не

форм шим

.3 в

т

,,

Фиг. 2