Усилитель с широтно-импульсной модуляцией сигнала Советский патент 1982 года по МПК H03F3/217 H03K7/08 

1

Изобретение относится к импульсной технике.

Из вестен усилитель с широтно-импульсной модуляцией (.ШИМ) сигнала, содержащий модулятор, усилитель, демодулятор, сумматор, пороговый элемент, включенные последовательно, и генератор пилообразного напряжения, соединенный с выходом модулятора и входами демодулятора и сумматора

Недостатком данного усилителя является невозможность усиления знакопеременного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является ,5 усилитель с ШИМ сигнала, содержащий формирователь пилообразного напряжения, два элемента И, два пороговых элемента, мостовой выходной каскад, инвертор, двухполупериодный выпрями- 20 тель, включенный между входом усилителя и первым входом одного из пороговых элементов, втйрой вход которо- . го соединен с выходом формирователя

,пилообразного напряжения, а выход с одним из входов первого элемента И, соединенного с одним из входов второго элемента И, второй вход которого связан с входом усилителя через последовательно соединенные второй пороговый элемент и инвертор, вход которого связан с вторым входом первого элемента И и управляющим электродом одного из ключевых элементов, а выход с управляющим электродом ключевого элемента другого плеча мостового каскада, управляющий электрод каждого из ключевых элементов других плеч которого соединен с выходом соответствующего элемента И f2j.

Недостатком.данного усилителя является нелинейность характеристики при малых уровнях сигналов.

Цель изобретения - повышение линейности характеристики в области малых входных сигналов.

Поставленная цель достигается тем, что в усилитель с широтно-импульсной

39383604

модуляцией сигнала, содержащий два При превышении (, по абсолютному знаамплитудных компаратора, информацион- чению) мгновенных значений входного ныи вход первого из которых соединен с входной шиной, а вход управления второго из которых соединен с выходом первого формирователя пилообразного напряжения, мостовой выходной каскад на ключевых элементах, в одну из диагоналей которого включена нагрузка, введен второй формирователь пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом формирователя пилообразного напряжения, а выход - с входом управления первого амплитудного компаратора, причем информационный вход второго амплитудно го компаратора соединен с входной ши ной, а выходьк первого и второго амплитудных компараторов соединены с управляйщими входами соответствующих ключевых элементов мостового выходного каскада. На чертеже представлена структурная электрическая схема усилителя. Усигмтель содержит амплитудные компараторы 1 и 2, первый формирователь 3 пилообразного напряже ния, мостовой выходной каскад 4 из ключевых Ьлементов 5-8, второй формирователь 9 пилообразного напряжения, вырабатывающий парафазный пилообразный сигнал, нагрузка 10 включена в диагональ мостового выходного каскада, входной сиг нал подан на входную шину 11. Устройство работает следующим образом. На шину 11 подается входной сигнал который может принимать значения в пределах ±и. Формирователь 3 вырабатывает на своём выходе сигнал пилообразной формы, причем пилообразное напряжение находится в пределах, составляющих половину динамического диа пазона напряжений входного сигнала и в которых работает компаратор 1. Формирователь 9 вырабатывает на своем выходе парафазный пилообразный сигнал, причем этот сигнал может принимать значения напряжений, в пределах которых он сортветствует динамическому диапазону отрицательных значений входного сигнала. Рассмотрим работу усилителя в первом отрезке времени. Входной сигнал в этом отрезке времени имеет положительный знак и находится в динамическом диапазоне компаратора 2, на второй вход которого поступает сигнал с формирователя 3сигнала и сигнала пилообразного напряжения срабатывает компаратор2, который формирует на своем выходе импульсную последовательность, которая управляет парой ключей 5 и 6 каскада 4. При этом через нагрузку, включенную в диагональ моста, протекает импульсный ток, скважность которого соответствует мгновенным значениям входного сигнала, а направление тока соответствует полярности входного сигнала и определяется соответствующим компаратором. В следующем отрезке времени входной сигнал имеет отрицательную полярность и находится в рабочем диапазоне компаратора 1, на второй вход которого подается парафазное пилообразное напряжение от формирователя 9. При совпадении мгновенных значений входного сигнала и сигнала парафазного пилообразного напряжения срабатывает компаратор 1 и на его выходе формируется импульсная последовательность, скважность которой соответствует мгновенным значениям величины входного сигнала. Компаратор 1 управляет своим выходным сигналом парой ключей 7 и 8 выходного мостового кас ° када, благодаря чему через нагрузку протекает импульсный выходной ток, направление которого также определяется полярностью входного сигнала, а скважность - величиной входного сигнала. В следующем отрезке времени входной сигнал отсутствует, т.е. равен нулю. Оба компаратора не срабатывают, и ключевые элементы выходного каскада не включаются. Сигнал в нагрузке 10 отсутствует, энергия в выходном каскаде не затрачивается. Поскольку в цепи выходного сигнала предлагаемого устройства отсутст- . вуют элементы нелинейного преобразования, то во всем динамическом диапазоне усиливаемых сигналов, б особенности в диапазоне малых значений входного сигнала, нелинейные искажения уменьшаются, t.e-. повышается линейность характеристики. Формула изобретения Усилитель с широтно-«импульсной модуляцией сигнала, содержащий два амплитудных компаратора, информационный вход первого из которых соединён с входной шиной, а вход управления второго из которых соединен с выходом первого формирователя пилообразного напряжения, мостовой выходной каскад на ключевых элементах, в одну из диагоналей которого включена нагрузка, отличающийся тем что, с целью повышения линейности характеристики в области малых входных сигналов, в него введен второй формирователь пилообразного напряжения, вход которого соединен с выходом первого формирователя пилообразного напряжения, а выход - с входом управления первого амплитудного компаратора, причем информационный вход второго амплитудного компаратора соединен с входной шиной, а выходы первого и второго амплитудных компараторов соединены с управляющими входами соответствующих ключевых элементов мостового выходного каскада.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР

Vf 671028, кл.Н 03 К 7/08, 01.06.77.

2,Авторское свидетельство СССР

№ 61П536, кл. Н 03 К 7/08, 17.05.76.