Широтно-импульсный усилитель Советский патент 1981 года по МПК H03K7/08 

Изобретение относится к импульсной технике и может быть использовано тфи создании усилителей для систем автоматического регулирования. Известен широтно-импульсный усилитель, содержащий источник переменного прямоугольного напряжения, подключенный через последовательно соединенные двухполупериодньй выпрямитель, генератор пилообразного напряжения и дифференциальньй усилитель к входам двух оконечных усилителей С Недостаток усилителя - низкая точность работы. Наиболее близким к предлагаемому является широтно-импульсный усилител содержащий источники входного и опор ного сигналов, формирователь пилообразного напряжения, два пороговых элемента, два элемента совпадения, инвертор, двухполупериодный выпрямитель и мостовой выходной каскад на . ключевых элементах 2. Недостатком этого широтно-импульсного усилителя является сокращенный линейный динамический диапазон усилителя , обусловленный наличием на входе двухполупериодного выпрямителя напряжения, который уменьшает линейньй динамический диапазон усилителя в области малых сигналов. Цель изобретения - расширение динамического диапазона усилителя. Поставленная цель достигается тем, что в широтно-импульсный усилитель, содержащий генератор прямоугольных импульсов, соединенный со входом первого формирователя пилообразного напряжения, два пороговых элемента, инвертор и мостовой выходной каскад на ключевых элементах, в одну из диагоналей которого включена нагрузка, введены второй формирователь пилообразного напряжения, суммирующее устройство, два амплитудных детектора и вычитакицее устройство, причем, первые входы суммирующего и вычитающего устройств соединены с входной шиной, выход генератора прямоугольных импульсов через инвертор соединен с входом второго формирователя пилообразного напряжения выход которого подключен к входу первого амплитудного детектора и второму входу вычитающего устройства, выходы которых подключены к входам первого порогового элемента, выход первого формирователя пилообразного напряжения подключен к входу второго амплитудного детектора и второму входу суммирующего устройства, выходы кото рых подключены к входам второго поро гового элемента, выходы пороговых элементов соединены с управляющими входами двух соответствзтащих ключей мостового выходного каскада. На.фиг.1 представлена функциональ ная схема широтно-импульсного усилителя; на фиг. 2 - временные диаграмм его работы. Устройство содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, первый формирователь 2 пилообразного напряжения, два пороговых элемента 3 и 4, инвертор 5, мостовой выходной каскад на ключевых элементах 6-9, нагрузку }0, второй формирователь 11 шшообра ного напряжения, два амплитудных детектора 12 и 13, суммирующее устройство 14 и вычитающее устройство 15. Выход генератора 1 подключен к входу формирователя 2 непосредственно, а к входу формирователя 11 - через инвертор 5, первые входы суммиру щего и вычитающего устройств 14 и 15 подключены к входной шине 16, выход формирователя 2 - к входу детектора 12 и второму входу суммирукяцего устройства 14, входы которых через поро говый элемент 3 соединены с управляю щими входами ключей 6 и 9, расположе ных в одной диагонали выходного каскада, выход формирователя 11 подключен к входу детектора 13 и второму входу вычитающего устройства 15, выходы детектора 13 и вычитающего устройства 15 через пороговый элемент 4 подкточеньт к упр авляющим входам ключей 7 и 8, расположенных в другой диагонали мостового выходного каскада. Широтно-импульсный усилитель работает следующим образом. Импульсы с генератора 1 (фиг.2,а} запускает формирователь 2, с инверто 8 4 ра 5 (фиг. 2,б)- формирователь М. При подаче на шину 16 разнополярного входного сигнала (фиг.2,Ь)оно в суммирующем устройстве I4 суммируется с выходным сигналом формирователя 2 (фиг. 2,i)jB вычитающем устройстве 15 вычитается из сигнала формирователя 11 (фиг.2,q).Суммарное (фиг.2,е) и разностное (фиг.2,ТК) напряжения поступают на входы соответствующих пороговых элементов 3 и 4, где сравниваются с постоянным напряжением фиг. 2,j)jполученным путем детектирования пилообразных напряжений .i При положительном входном сигнале пороговый элемент 3 формирует на выходе сигнал (фиг.2,и), который открывает ключевые элементы 6 и.9, в результате чего через нагрузку 10 проходит ток одного направления. При смене знака входного сигнала ключевые элементы 6 и 9 окажутся закрытыми, откроются ключевые элементы 7 и 8 сигналом порогового элемента 4 (фиг.2,Х). Использование амплитудных детекторов в широтно-импульсном усилителе снимает погрешность, вызываемую нестабильностью пилообразного напряжения, а исключение на входе мостового двухполупериодного выпрямителя расширяет динамический диапазон усилителя, т.е, обеспечивает пропускание импульсов тока в нагрузке и при малых входных сигналах. Формула изобретения Широтно-импульсный усилитель, содержащий генератор прямоугольных импульсов, соединенный со входом первого формирователя пилообразного напряжения, два пороговыхэлемента, инвертор и мостовой выходной каскад на ключевых элементах, в одну из диагоналей которого включена нагрузка, отличающийся тем, что, с целью расширения динамического диапазона усилителя, в него введены второй формирователь пилообразного напряжения, суммирующее устройство, два амплитудных детектора и вычитающее устройство, причем первые входы суммирующего и вычитающего устройств соединены с входной шиной, выход генератора прямоугольных импульсов через инвертор соединен с входом второго форшрователя пилообразного напряжения выход которого подключен к входу первого .амплитудного детектора и второму входу вычитающего устройства, выходы которых подк 1ючены к входам первого порогового элемента, выход первого формирователя пилообразного напряжения подключен к входу второго амплитудного детектора и второму входу суммирующего устройства, выходы которых подключены к вх дам второго порогового элемента, выходы пороговых элементов соединены 2б с управляющими входами двух соответствующих ключей мостового выходного каскада. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 564716, кл. Н 03 К 7/08, 22.12.75, 2.Авторское свидетельство СССР № 164536, кл. Н 03 К 7/08, 17.05.76 (прототип).