Широтно-импульсный усилитель мощности низкой частоты Советский патент 1975 года по МПК H03F3/20 

1

Изобретение относится к системам широт1-ю-импульсного усиления сигналов низкой Частоты и может быть использовано в качестве модулйтора радиопередатчика и в различных системах автоматического управле ния широтно-импульсными преобразователями.

Известен широтно-импульсный усилитель мощности низкой частоты по авт. св. № 417891, содержащий предварительный усилитель - ограничитель входного сигнала, широтно-импульсный модулятор на основе тактового генератора пилообразного напряжения и порогового элемента, и систему силовых полупроводниковых ключей, коммутируемых схемой управления.

Недостатком известной схемы является увеличение коэффициента нелинейных искажений при превыщении уровня входного сигнала над поминальным значением, вызываемое изломом (насыщением) статической характеристики широтно-импульсного модулятора.

Для уменьшения нелинейных искажений сигнала, повышения к. н. д. усилителя и стабильности усиления в предлагаемый усилитель введен регулируемый делитель напряжения, один вход которого соединен с выходом цепи задержки по уровню предварительного усилителя-ограничителя, второй - с тактовым генератором пилообразного напряжения широтно-импульсного модулятора, а выход - с пороговым элементом широтно-импульсного модулятора.

На фиг. 1 представлена блок-схема описываемого усилителя; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу схемы.

Устройство содержит предварительный усилитель-ограничитель 1, выход которого соединен со входом порогового элемента 2 шнротно-импульсного модулятора 3. Выход широтно-имнульсного модулятора 3 соединен с системой силовых полупроводниковых ключей 4 через схему унравления 5. Система силовых нолунроводниковых ключей 4 соединена с нагрузкой 6, на которой с помощью фильтра нижних частот из спектра широтно-импульсного сигнала выделяется напряжение ннзкой частоты. Выход тактового генератора 7 пнлообразного напряжепия соединен со входом порогового элемента 2 через регу.11ируемый делитель напряжения 8. Предварительный усилитель-ограничитель 1 состоит из собственного усилителя 9, охваченного цепью обратной регулировки, содержащей выпрямитель 10 и схему задержки по уровню И, Выход цепи задержки по уровню И соединен с управляемым входом регулируемого делителя нанряжения 8.

Усилитель работает следующим образом.

При оборванной цени управляющего входа регулируемого делителя напряжения 8 в.ходпой сигнал бвх после усиления предварительным усилителем-ограничителем 1 подается на вход порогового элемента 2 шнротно-импульсиого модулятора 3, где сравнивается с пилообразным напряжением, поступающим от тактового генератора 7 через регулируемый делитель напряжения 8. В этом режиме коэффициент передачи регулируемого делителя нанряжения 8 постоянен. Если уровень входного сигнала не превышает номинального значения L/Bx. „ом(фиг. 2 а; участок О-1, то происходит линейное неискаженное усиление сигнала предварительным усилителем (фиг. 2 б; участок ОН и фиг. 2 в; участок О-/i). При превышении входным сигналом номинального уровня (фиг. 2 а; участок ) начинает работать цепь обратной регулировки, что нриводит к излому характеристики «Вход-Выход нредварительного усилителя-ограннчителя 1 (фиг. 26; участок НМ). При этом сигнал на выходе усилителя-ограничителя ограннчивается но уровню (фиг. 2 в; участок Л-/з). Статическая характеристика широтно-нмнульсиого модулятора 3 имеет излом (насыщение) при , 1 (фиг. 2 г). Начало насыщения соответствует моменту, когда номинальиый уровень сигнала па входе порогового элемента 2 равен уровню пилообразного иапряжения иа входе того же порогового элемента, поступающего с выхода тактового генератора 7. где Т - период следования имнульсов пилообразного напряжения на выходе тактового генератора; т,,- длительность нмнульса на выходе норогового элемента широтно-имнульсного модулятора; 7 - скважность; нагр- наиряжепие низкой частоты на иагрузке. При подаче на вход модулятора 3 сигнала с выхода усилителя 1 (фиг. 2 в; участок 1-гз), уровень которого превышает значение (фиг. 2 г), возникает ограничение амплитуды ВЫХОДНОГО нанряження на нагрузке -пагр (фиг. 2 д; участок t - /3), ВЕЛЗванное зломом (насыщеиием) статической характеристики широтно-имнульсного модулятора. Это приводит к повышению коэффициепта нелинейных искан еиий сигнала. При нодключенном унравляющем входе регулируемого делителя нанряжения 8 с выходом цени задержки 11 нредварительного усилителя-ограничителя 1, схема работает след)ЮИ1НМ образом. В момент времени t (фиг. 2 в), на выходе ценн задержки но уровню 11 появляется унравляюндее напряжение, подаваемое на вход регулируемого делителя нанряжения 8 и изменяющее коэффициент деления последиего так, что уровень нилообразиого напряжения на входе норогового элемента 2 щиротно-импульсного модулятора 3 возрастает. Таким образом, коэффициент передачи регулируемого делителя возрастает пропорционально уровню входного нанряжепия t/gx. пачиная с момента U, вх. НОИ Увеличение уровня ннлоооразного нанряження на входе норогового элемента 2 приводит к измеиению статической характеристики щиротно-нмнульсиого модулятора 3 (фиг. 2 е; участок ОМ). При этом выходиое напряжение на нагрузке нагр. (фиг. 2 ж) ие ограннчивается вообще на участке /2-/з, а ограничение на участке /1-/2 определяется только временем установления коэффициеита нередачи нредварительного усилителя-ограничителя 1 (фиг. 2 в; участок ) . П р е д лг е т и з о б р е тени я Широтно-нмпульеный усилитель ощности низкой частоты по авт. св. N° 417891, отличающийся тем, что, с целью уменьщения нелинейных искаженнй сигнала, повышения к. н.д. уснлнтеля и стабильиости усиления, в него введен регулируемый делитель напряжения, один вход которого соединен с выходом цени задержкн но уровню предварительного уснлителя-ограиичителя, второй - с тактовым генератором пнлооб)азного нанрджепня шнротно-имнульс1 ого модулятора, а выход - с пороговым элементом широтно-нмнульсного модулятора.

7/

IH.

УмоЗби.