Усилитель низкой частоты класса Д Советский патент 1983 года по МПК H03F3/217 

(5) УСИЛИТЕЛЬ НИЗКОЙ ЧАСТОТЫ Изобретение относится к радиотех нике и может быть использовано в трансляционных, звукопроизводящих установках и радиопередатчиках. Известны усилители низкой частот класса В, сравнительно высокая энер гетическая эффективность которых дос тигается путем регулирования напряжения источника питания по закону огибающей усиливаемого сигнала С1 3. Однако энергетические показатели усилителей такого класса остаются существенно более низкими по сравнению с усилителями ключевого типа. Наиболее близок к npeATvaraeMOMy по технической сущности усилитель низкой частоты класса Д, содержащий 1 сточник сигнала, генератор тактовых импульсов, интегратор, компара тор, ключевой усилительный каскад с источником питания, фильтр нижних частот и нагрузку, при этом источник КЛАССА Д сигнала подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом интегратора, выход компаратора соединен с входом ключевого усилительного каскада, выход которого через фильтр нижних частот, подключен к нагрузке 2. Однако известный усилитель имеет высокий уровень нелинейных искажений и низкий коэффициент полезного действия (кпд) при малых уровнях искаений. Цель изобретения - снижение уровня нелинейных искажений при малых уровнях сигнала и повышение среднестатистического КПД путем обеспечения постоянной и близкой к предельной глубины широтно-импульсной модуляции. Для достижения поставленной цели в усилитель введены блок выделения огибающей и амплитудно-импульсный модулятор, источник питания выполнен

регулируемым, его управляющий вход соединен е источником сигнала через блок выделения огибающей, управляющий вход амплитудно-импульсного модулятора соединен с выходом регулируемого источника питания, сигнальный вход - с генератором тактовых импульсов, а выход - с входом интегратора. Кроме того, блок выделения огибащей выполнен в виде последовательно соединенных формирователя однополосного сигнала и детектора огибающей.

На чертеже представлена структурная схема предлагаемого усилителя.

Усилитель содержит генератор 1 тактовых импульсов, соединенный с сигнальным вхбдом амплитудно-импульсного модулятора 2, управляющий вход которого подключен к выходу регулируемого источника 3 питания, а выход соединен с входом интегратора 4, компаратор 5„ входы которого соединены соответственно с выходами интегратора и источника 6 сигнала, блок 7 выделения огибающей, содержащий последовательно соединенные формирователь 8 однополосного сигнала и детектор 9 огибающей, выход которого подключен к управляющему входу регулируемого источника 3 питания, а вход формирователя 8 однополосного сигнала соединен с выхо(Дом источника б сигнала, ключевой усилительный каскад 10, выход которого через фильтр 11 нижних частот подключен к нагрузке 12, а шина питания соединена с выходом регулируемого источника 3 питания.

Устройство работает следующим образом.

Усиливаемый сигнал низкой частот от источника 6 сигнала поступает одновременно на входы блока 7 выделения огибающей и компаратора 5. На второй вход компаратора подается симметричное линейно изменяющееся напряжение с выхода интегратора i, амплитуда которого пропорциональна огибающей исходного сигнала благодаря тому, что амплитуда прямоугольных импульсов на выходе амплитудноимпульсного модулятора 2 изменяется в соответствии с выходным напряжением регулируемого источника 3 питания. В результате глубина широтно-импульсной модуляции сигнала,подаваемого на вход ключевого усилительного каскада 10, остается постоянной и может быть выбрана близкой -к предельной. При этом ключевой усилительный каскад работает с минимальны

5 ми искажениями и максимальным КПД. После фильтрации в фильтре 11 усиленный по мощности сигнал выделяется в нагрузке 12. Формирователь 8 однополосного сигнала выполняет

10 функцию переноса всех составляющих спектра исходного сигнала в область высоких частот на постоянную величину, что позволяет увеличить точность выделения огибающей низкочастотного

5 сигнала.

Таким образом, в предлагаемом усилителе благодаря стабилизации глубины широтно-импульсной модуляции снижен уровень нелинейных иска20 жений и увеличен КПД при малых уровнях сигнала.

Формула изобретения

1. Усилитель низкой частоты класса Д, содержащий источник сигнала, генератор тактовых импульсов, интегратор, компаратор, ключевой усили30 тельный каскад с источником питания, фильтр нижних частот и нагрузку, при ;эт6м источник сигнала подключен к первому входу компаратора, второй вход которого соединен с выходом

35 интегратора, выход компаратора соединен с входом ключевого усилительного каскада, выход которого через фильтр нижних частот подключен к нагрузке, отличающийся тем

40 что5с целью уменьшения уровня нелинейных искажений при малых уровнях сигнала и повышения среднестатистического коэффициента полезного действия в него введены блок выделения огибаю45 щей и амплитудно-импульсный модуля гор,источник питания выполнен регулируемым, elro управляющий вход соединен с источником сигнала через блок выделения огибающей, управляющий вход

jg амплитудно-импульсного модулятора соединен с выходом регулируемого источника питания, сигнальный вход с генератором тактовых импульсов,а выход с входом интегратора.

55 2. Усилитель по п.1, о т л и ч аю щ и и с я тем, что блок выделения огибающей выполнен в виде последовательно соединенных формирователя од5987790«

нополосного сигнала и детектора оги- 1. Электросвязь 1971 V 9 баще«.с. 31-35.

Источники информации,2. Электросвязь, 1978, V 1,

принятые во внимание при экспертизе с.69-70 (прототип).