Ключевой генератор гармонических колебаний Советский патент 1980 года по МПК H03B11/10 

(54) КЛЮЧЕВОЙ ГЕНЕРАТОР ГАРМОНИЧЕСКИХ

1

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в выходных каскадах радиопередающих устройств и в пре: образовательной технике.

известен ключевой генератор гармонических колебаний, содержащий подключенные к общей нагрузке два последовательно соединенных четырехплечих моста, каждое плечо которых содержит входной импульсный трансформатор, транзистор, между базой и эмиттером которого включена вторич ная обмотка входного импульсного трансформатора, а также шунтирующий обратный диод, который одним электродом подключен к кол-лектору транзистора, при этотй на первичную обмотку каждого входного импульсного трансформатора подан управляющий импульсный сигнал с сбсЗтветствующим фазовым сдвигом 1 .

Однако в известном устройстве напряжение, прикладываемое к нагрузочному контуру, имеет знакопеременную ступенчатую форму не с равными амплитудами ступеней, поэтому полную компенсацию 3-й , 5-й. и кратных им гармоник достичь не удается. КОЛЕБАНИЙ

Цель изобретения - уменьшение содер-, жания высших гармонических составляющих в выходном сигнале.

Для этого в ключевом генераторе гармонических колебаний, содержащем подключенные к общей нагрузке два последовательно соединенных четырехплечих моста, каждое плечо которых содержит входной импульсный транс(орматор, транзистор, между базой и эмиттером которого включена вторичная обмсэтка входного импульсного трансформатора, а также щунтирующий обратный диод, который одним электродом подключен к коллектору транзистора, при этом на первичную обмотку каждого входного импульсного трансформатора подан управляющий импульсный сигнал с соответствующим фазовым сдвигом, в каждом плече каждого из четырехплечих мостов входной импульсный трансформатор, снабжен дополнительной вторичной обмоткой, начало которой соединено с другим электродом шунтирующего обратного диода, а конец - с эмиттером транзистора.

На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема предложенного ключевого генератора; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие его работу. -- - Ключевой генератор гармонических колебаний содержит четырехплечие мосты 1 и 2, состоящие из транзисторов 3-10, щунтирующих обратных диодов 11 -18 и входных импульсных трансформаторов 19-26, общую нагрузку 27 и источники питания 28 и 29 (фиг. 1). Устройство работает следующим образом, На первичную обмотку каждого входного импульсного трансформатора 19-26 подается управляющий импульсный сигнал. Длительность импульсов управления, поступающих на транзистору 3 и 4, 7 и 8, а также на транзисторы 5 и 6, 9 и 10 четырехплечих мостов 1 и 2, равна половине периода генерируемых колебаний (фиг. 2а-з). Импульсы управления, поступающие на транзисторы 3 и 7 (фиг. 2а,д), всегда сдвинуты на полпериода относительно импульсов управления, поступающих соответственно на транзисто-; ры 4 и 8 (фиг. 2 в, ж), а импульсы управления, поступающие на транзисторы 5 и 9 (фиг. 2 б, е), - относительно импульсов управления, поступающих соответственно на транзисторы 6 и 10 (фи. 2г,з). Осущест..1ВЛЯЯ сдвиг импульсов управления, поступающих на транзисторы 5 и 6 (фиг. 2 б,г), относительно управляющих импульсов, поступающих на транзисторы 3 и 4 (фиг. 2 а,в) для четырехплечего моста 1 на угол т, 12°, а сдвиг импульсов управления, поступающих на транзисторы 9 и 10 (фиг. 2 е,з), относительно управляющ,их импульсов, поступающих на транзисторы 7 и 8 (фиг. 2д,ж) для четырехплечего моста 2 на угол та 48 получаем на выходе генератора напряжение ступенчатой формы. При наличии в каждом из входных импульсных трансформаторов 19-26 дополнительной вторичной обмотки, включенной последовательно с соответствующим щунтирующим обратным диодом 11 -18, напряжение, прикладываемое к общей нагрузке 27, имеет знакопеременную ступенчатую форму с равными амплитудами ступеней (фиг. 2к), в отличие от случая, когда дополнительные вторичные обмотки входных импульсных трансформаторов 19- 26 отсутствуют (фиг. 2 и). Протекание тока через элементы четырехНлечих мостов 1 и 2 генератора показано на фиг. 2л, м. ; , .., - -- При протекании тока через активные элементы можно выделить два основных этапа. В течение первого этапа (интервал времени ti-t) для четырехплечего Mocl-a 1 и интервал времени t г-t j для четырехплечего моста 2 - фиг. 2 и, к) ток протекает через соответствующие два транзистора 3 и 5, 7 и 9, находящиеся в насыщенном состоянии. В течение второго этапа (интервалы времени to-t( и t4-TJ2 для четырехплечего моста 1 и интервалы времени to-tjH ij-T/Z для четырехплечего моста 2 - фиг. 2л, м) ТОК протекает через соответствующие транзистор и щунтирующий обратный диод: 3 и 14, 5 и 12, 7 и 18, 9 и 16. Из временных диаграмм (фиг. 2 к, л, м) видно, что в случае отсутствия дополнительной вторичной обмотки входных импульсных трансформаторов 19-26, включенной последовательно с соответствующим щунтирующим обратным диодом 11 -18, напряжение и„ , прикладываемое к нагрузке 27 на отдельных этапах работы генератора, для одного полупериода можно записать I этап - интервал времени г о-i UH UAA - (.Tj + UOCT.TA д,., + (иосг.т +UA) П этап - интервал времени t|-tj UH UAA /2 - (UocT.Ti + UotT.T,+ + и OCT. T, + UA-.O ) EI2 - (3UocrT:f UA), IIIэтап - интервал времени UH UAA -(UocT.V3 + UOCT.TS- + Uocr. + UOCT.TA ) - 4UotT.T, IVэтап - интервал времени 14- 7/2 Н Ц,--(UoCT.fy + UOCT.TJ + Al6 (UocT.T +UA), где Vec.T.7 T2° oe напряжение на транзисторе;UA - напряжение на диоде; E/Z - напряжениекаждого источника питания. Для второго полупериода напряжение U, симметрично. В том случае, когда амплитуды ступеней AI и Л 2 напряжения Е (фиг. 2и) равны, а напряжение, прикладываемое к общей нагрузке 27 на интервалах времени to-t i; 14-Г/2, т. е. на I и IV этапах работы генератора, равное нулю, то в выходном напряжении генератора отсутствует 3-я, 5-я и кратные им гармоники. Однако амплитуды ступеней напряжения не равны в случае отсутствия дополнительной вторичной обмотки входных импульсных трансформаторов 19-26, включенной последовательно с соответствующим шунтирующим обратным диодом 11 - 18 А 2 (-4UocT. т. ) - (/2-3UocT.T -ид) /2-UocT.T. +UA, тогда как Л, /2-3 UOCT.T- Ид Если последовательно с соответствующим шунтирующим обратным диодом 11- 18 включается дополнительная вторичная обмотка входных импульсных трансформаторов 19-26, добавочное напряжение которой равно + UA ), 9о5 (U тогда Л I Л 2, а напряжение, прикладываемое к общей нагрузке 27 на интервалах времени tq - 11; 14-Т12, равно нулю. При этом в выходном напряжении генератора амплитуды наибольших 3-й, 5-й и кратных им гармоник уменьшаются в 3-4 ра за по сравнению с прототипом. Технико-экономическая эффективность определяется значительным уменьшением со держания высших гармонических составляющих (за.счет уменьшения 3-й , 5-ц и кратных им гармоник) в выходном напряжении генератора, а следовательно, уменьшением фильтрующей системы и всего генератора в целом, поскольку фильтрующая система практически полностью определяет габариты ключевого генератора, Формула изобретения Ключевой генератор гармонических колебаний, содержащий подключенные к общей нагрузке два последовательно соединенных четырехплечих моста, каждое плечо которых содержит входной импульсный трансформатор, транзистор, между ;базой и эмиттером которого включена вторичная обмотка входного импульсного трансформатора, а также шунтирующий обратный диод, который одним электродом подключен к коллектору транзистора, при этом Ка первичную обмотку каждого входного импульсного трансформатора подан управляющий импульсный сигнал с соответствующим фазовым сдвигом, отличающийся тем, что, с целью уменьщения содержания высших гармонических составляющих в выходном сигнале, в каждом плече каждого из четырехплечих мостов входной импульсный трансформатор снабжен дополнительной вторичной обмоткой, начало которой соединено с другим электродом шунтирующего обратного диода, а конец - с эмиттером транИсточники информации, принятьге во внимание при экспертизе 1. Дмитриков В. Ф. и др. Анализ ключевых генераторов с уменьшенным содержанием гармоник. - «Радиотехника, 1975, т. 30, № 12, с. 41-47, рис. 2 (прототип).

%UI

-.t,l

U,

5i

Val

8|

Й

y

I

г

t, t,

i

7 %7-7757j ;,