Двухтактный усилитель с широтно-импульсной модуляцией Советский патент 1982 года по МПК H03F3/217 

Изобретение относится к радиотех нике и может использоваться в усилителях мощности низкой частоты и модуляторах. Известен двухтактный усилитель с ШИМ, содержащий последовательно соединенные источник усиливаемого сигна ла, выпрямитель, широтно-импульсный модулятор, ключевой усилитель мощнос ти и фильтр нижних частот, выход которого соединен со средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке, причем каждый конец первичной обмотки выходного трансформатора подключен к выходу соответствующего управляемого ключа, а к выходу источника усиливаемого сигнала подключен вход усилителя-ограничителя 1 3. Однако известный двухтактньй усилитель с ШИМ имеет повышенные искаже ния выходного сигнала, обусловленными рассогласованием меиду переключениями управляемых ключей и сигналом на выходе фильтра нижних частот. Цель изобретения - уменьшение искажений. Поставленная цель достигается тем, что в двухтактный усилитель с ШИМ, содержащий последовательно соединенные источник усиливаемого ригнаяа, выпрямитель, ииротно-импульсный модулятор, ключевой усилитель мощности и фильтр частот, выход которого соединен с средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке, причем каждый конец первичной обмотки выходного трансформатора подключен к выходу соответствующего управляемого ключа, а к выходу источника усиливаемого сигнала подключен вход усилителя-ограничителя, дополнительно введены последовательно соединенные дифференцирующая цепь, дополнительный усилитель-ограничитель и 39 блок управления, другой вход которог подключен к выходу усилителя-ограничителя, выход блока управления соединен со входами управляемых ключей, а вход дифференцирующей цепи подклюйен к выходу фильтра нижних частот, На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого устройства. Двухтактный усилитель с ШИМ содержит источник 1 усиливаемого сигнала, выпрямитель 2, широтно-импульс ный модулятор 3, ключевой усилитель 4 мощности, фильтр 5 частот, усилитель-ограничитель б и управляемые ключи 7 и 8, выходной трансформатор 9, нагрузку 10, дифференцирующую цепь 11, дополнительный усилител ограничитель 12 и блок 13 управления Усилитель работает следующим образом., Усиливаемый сигнал поступает с выхода источника 1 сигнала на выпрямитель 2 и затем выпрямленная последовательность полуволн сигнала с выхода выпрямителя 2 подается на вход широтно-импульсного модулятора 3, который формирует последовательность ш.иротно-модулированных импульсов, управляющих ключевым усилителем 4 мощности. С выхода ключевого усилителя k мощности усиленный сигнал с ШИМ поступает на -вход фильтра 5 нижних частот, на выходе которого форми руется сигнал, повторяющий с некоторой точностью сигнал на выходе выпря мителя 2, но сдвинутый относительно его по фазе в соответствии с фазовой характеристикой фильтра 5 нижних час тот. Этот сигнал дифференцируется цепь 11. С выхода дополнительного усилителя-ограничителя 12 на один из входов блока 13 управления поступает последовательность прямоугольных импульсов, положительный фронт которых совпадает с моментом оптимального переключения управляемых ключей 7 и 8. На другой вход блока 13 управления поступает сигнал с выхода усили теля-ограничителя 6, управляемого входным сигналом. На выходе блока 13 управления формируется управляющее напряжение для управляемых ключей 7 и 8, которые обеспечивают подклюмение соответствующей первичной полуобмотки выходного трансформатора 9 к выходу фильтра 5 нижних частот 4 6 требуемые моменты времени таким образом, что напряжение на нагрузке 10 с достаточной точностью соответствует напряжению усиливаемого сигнала. В качестве блока 13 управления можно использовать О-триггер, на вход синхронизации которого поступает сигнал с дополнительного усилителя-ограничителя 12, а на D-входсигнал с усилителя-ограничителя 6. Тогда на выходе D-триггера будет формироваться сигнал, переключающий управляемые ключи 7 и 8 в соответствии с положительной или отрицательной полуволной усиливаемого сигнала, при поступлении положительного фронта на вход синхронизации, т.е. с учетом фазового сдвига сигнала на выходе фильтра 5 нижних частот. Таким образом, введение дифференцирующей цепи 11, дополнительного усилителя-ограничителя 12 и блока 13 управления обеспечивает снижение искажений усиливаемого сигнала. Причем преимущества предлагаемого усилителя особенно существенны при частотах усиливаемого сигнала, близких к частоте среза фильтра 5 нижних частот, так как в этом случае фазовый сдвиг сигнала с выхода становится соизмерим с полупериодом усиливаемого сигнала. Формула изобретения Двухтактный усилитель с широтноимпульсной модуляцией, содержащий последовательно соединенные источник усиливаемого сигнала, выпрямитель, широтно-импульсный модулятор, ключевой усилитель мощности и фильтр нижних частот, выход которого соединен с средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора, вторичная обмотка которого подключена к нагрузке, причем каждый конец первичной обмотки выходного трансформатора подключен к выходу соответствующего управляемого ключа, а к выходу источника усиливаемого сигнала подключен вход усилителя-ограничителя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения искажений, дополнительно введены последовательно соединенные дифференцирующая цепь, дополнительный усилитель-ограничитель и блок управления, другой вход которого подключен

к выходу усилителя-ограничителя,выход блока управления соединен с входами управляемых ключей, а вход дифференцирующей цепи подключен к выходу фильтра нижних частот.5

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 506109, кл. Н 03 F 3/26, 19.ОЗ- (прототип).