Усилитель с широтно-импульсной модуляцией Советский патент 1981 года по МПК H03F3/217 

Изобретение относится к электронным усилителям и может быть использовано для импульсного регулирования мощности электродвигателей в следящих системах. Известен усилитель с широтно-импульсной модуляцией, содержащий последовательно соединенные блок выделения модуля, вход которого является сигнальным входом усилителя с широтно-импульсной модуляцией, и пороговый элемент, источник опорного напряжения, двухтактный выходной каскад, второй пороговый элемент, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента двухтактного выходного каскада, инвертор 1. Однако известный усилитель с широтноимпульсной модуляцией имеет низкую точность, обусловленную нестабильностью амплитуды опорного пилообразного напряжения. Цель изобретения - повышение точности. Для этого в усилитель с широтно-импульсной модуляцией, содержащий последовательно соединенные блок выделения модуля, вход которого является сигнальным входом усилителя с щиротно-импульсной модуляцией, и пороговый элемент, источник опорного напряжения, двухтактный выходной каскад, второй пороговый элемент, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента двухтактного выходного каскада, инвертор, введены последовательно соединенные переключатель фазы и амплитудный детектор, релейный элемент, третий пороговый элемент, один вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, с одноименными входами первого, второго пороговых элементов и с входом инвертора, а другой вход - с одноименным входом второго порогового элемента, входом амплитудного детектора и входом инвертора, релейный элемент включен между сигнальным входом и управляющим входом переключателя фазы, вход которого подключен к источнику опорного напряжения, причем выход первого порогового элемента непосредственно, а выход третьего - через первый разделительный диод подключены ко входу противотактно управляемого ключевого элемента двухтактного выходного каскада, а выход инвертора через второй разделительный диод соединен с выходом второго порогового элемента.

На фиг. 1 приведена структурная электрическая схема предложенного устройства; на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу устройства.

Усилитель содержит источник 1 опорного напряжения, двухтактный выходной каскад 2, пороговый элемент 3, блок 4 выделения модуля, пороговый элемент 5, инвертор 6, переключатель 7 фазы, амплитудный детектор 8, релейный элемент 9, пороговый элемент 10, разделительные диоды 11 и 12.

Усилитель работает следующим образом.

При подаче на входную клемму усилителя положительного сигнала (фиг. 2а) релейный элемент 9 находится в исходном состоянии, а переключатель 7 фазы работает в режиме инвертора опорного напряжения V. Амплитудный детектор 8 формирует напряжение смещенияУа. Пороговые элементы 3, 5 сравнивают переменное опорное напряжение VT с его амплитудным значением Vg. На выходе блока 4 формируется отрицательное напряжение 41, которое вычитаясь из напряжения смещения Vj, образует на входах пороговых элементов 3, 5 регулирующую постоянную составляющую.

Вследствие того, что напряжение V г превосходит по абсолютной величине регулирующую постоянную составляющую J, в интервалах i-i , i. (фиг. 26) происходит переключение пороговых элементов 3, 5. Так в интервалах L (, когда положительное напряжение VT превосходит напряжение Vf , на выходе порогового элемента 5 формируются положительные импульсы (фиг. 2в), открывающие ключевой элемент двухтактного выходного каскада 2. С увеличением управляющего напряженияУч и уменьщением постоянной составляющей V длительности импульсов возрастают, благодаря чему увеличивается среднее значение напряжения в нагрузке усилителя.

При достаточно больщих входных сигналах для предотвращения одновременного открывания ключевых элементов двухтактного выходного каскада 2 на выходах инвертора 6 и порогового элемента 10 формируются отрицательные импульсы напряжений Ve, V (О. Причем, за счет положительного смещения Vj длительность импульсов Ve, V(o превыщает половину периода повторения напряжения VT, за счет чего создается пауза между включением одного и выключением другого ключевых элементов двухтактного выходного каскада 2. Аналогичным образом работает усилитель и при отрицательных входных сигналах (фиг. 2г). Отличие

состоит лищь в том, что в этом случае релейный элемент 9 переводит переключатель 7 фазы в режим повторителя напряжения, и поэтому на входы пороговых элементов 3, 5 поступает напряжение, синфазное опорному напряжению от источника 1.

Использование новых элементов - переключателя 7 фазы, амплитудного детектора 8; релейного элемента 9 и третьего порогового .элемента 10 - обеспечивает йнвариа-нтность

усилителя с уменьщением напряжения сети, благодаря чему повыщаются точность и надежность, а также обеспечивается эффективная защита выходного каскада от перегрузок по току.

Формула изобретения

Усилитель с щиротно-импульсной модуляцией, содержащий последовательно соединенные блок выделения модуля, вход которого является сигнальным входом усилителя с щиротно-импульсной модуляцией, и пороговый элемент, источник опорного напряжения, двухтактный выходной каскад, второй пороговый элемент, выход которого соединен с управляющим входом ключевого элемента двухтактного выходного каскада, инвертор, отличающийся тем, что, с целью повыщения точности, в него введены последовательно соединенные переключатель фа зы и амплитудный детектор, релейный элемент, третий пороговый элемент, один вход которого соединен с выходом амплитудного детектора, с одноименными входами первого второго пороговых Элементов и со входом инвертора, а другой вход соединен с одноименным входом второго порогового элемента, входом амплитудного детектора и входом инвертора, релейный элемент включен между сигнальным входом и управляющим входом переключателя фазы, вход которого подключен к источнику опорного напряжения, причем выход первого порогового элемента непосредственно, а выход третьего - через первый разделительный диод подключены ко входу противотактно управляемого ключевого элемента двухтактного выходного

5 каскада, а выход инвертора через второй разделительный диод соединен с выходом второго порогового элемента.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 614536, кл. Н 03 К 7/08, 1976 (прототип).

V.

t

/

,

j

О

Г/

7

V& W

iZ5|

7

Tf ,

Vs

X

/

и

г/ Sm

Vs

t

2

Т О

фуг. h