DE2038354C - Power amplifier for both underwater telephony and echo sounding - Google Patents
Power amplifier for both underwater telephony and echo soundingInfo
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- DE2038354C DE2038354C DE19702038354 DE2038354A DE2038354C DE 2038354 C DE2038354 C DE 2038354C DE 19702038354 DE19702038354 DE 19702038354 DE 2038354 A DE2038354 A DE 2038354A DE 2038354 C DE2038354 C DE 2038354C
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2. leistungsverstärker nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiber- und Steuereinrichtung (26) die Verstärkerstufe (28) entsprechend einem Abschnitt der Eingangsperiode in einen Sättigungsbereich entsprechend einem Abkappwinkel zwischen 20 und 40° treibt.2. power amplifier according spoke 1, characterized in that the driver and Control device (26) the amplifier stage (28) corresponding to a section of the input period in a saturation range a cut-off angle between 20 and 40 °.
3. leistungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiber- und Steuereinrichtung (16; 26) selektiv steuerbar ist, um eine im wesentlichen konstante Ausgangsleistung entsprechend einem Abkappwinkelbereich zwischen 20 und 40°, im wesentlichen konstante3. Power amplifier according to claim 1, characterized in that the driver and Control device (16; 26) is selectively controllable in order to have a substantially constant output power corresponding to a cut-off angle range between 20 and 40 °, essentially constant ^ Bt ^ Bt
iook Transistorverstärker-S von sinusförmigen Si-Transistor amplifier-S of sinusoidal Si
J^? !Xorden, wobei die Amplitude dieser gnalen ^Kannifcewor ι* ^ ^ ^ ^ phasen.J ^? ! X ord en, where the amplitude of these gnalen ^ Kannifcewor ι * ^ ^ ^ ^ phases .
Signale ^cr_r"T; ^6 Richtung dieser Größe anlage dieser 51E".^, Verstärkeranordnung weist zeigt LJiese >*;"jj" . me schalter arbeiten, so Transistoren J» eineQ reinen &ηίΐ1ι.Signals ^ cr _r "T; ^ 6 Direction of this size plant this 51 E". ^, Amplifier arrangement shows LJiese>*;"jj". Me switches work, so transistors J » aQ pure & ηίΐ1ι .
^ ".^^Ss^Patentschrift 1147266). betneb handelt (deutscne ^ ^ ^^ ". ^^ Ss ^ Patent 1147266). betneb acts (deutschscne ^ ^ ^
tafe oerΊ££Υ wobei dertafe oerΊ ££ Υ where the
dort liegt, bzw. Abkap-lies there or
maximale Aus™^0n ent.maximum off ™ ^ 0n ent .
eben Η diß ein just Η diß a
Bekannt ist auch em NF-EndeBtungsstafe^ oerΊAlso known is em NF-EndBtungsstafe ^ oerΊ
linearen Be£e*^i
Grenzwert des linearen
wo gerade; eine «β"»
pung des Sinusverlaufes ^
gangsleistung einci^ Endstate
sprechend emem ^^Γ
ao Wird der Aussteuerung^
Klirrfatkor von 10V. a^
durch etwa 20V. mehr
»Radio und IJn?^ linear Be £ e * ^ i limit of the linear where even; a "β""pung of the sine curve ^ ^ output power einci ENDSTATE speaking emem ^^ Γ ao If the modulation ^ Klirrfatkor of 10V. a ^ by about 20V. more
»Radio and I J n ? ^
Es sind auch eine ^ a5 tungen bekanntgeworden^Have become known areas even a ^ a ^ 5
s. 652) d s . 652) d
4. Leistungsverstärker nach Anspruch 1, da- (deutsche Auslegesch durch gekennzeichnet, daß der Leistungsverstär- 30 rische PaieDtschnft 34V wo). gr(2.feinVollbrückenveIStärkerderK,aSSeB J* fi^ffi4. Power amplifier according to claim 1, da- (German Auslegesch characterized in that the power amplifier 30 PaieDtschnft 34V where). g r (2.feinVollbrückenve IS tärkerderK, aSS eB J * fi ^ ffi
675 und675 and
3535
Die Erfindung betrifft einen Leistungsverstärker sowohl für die Unterwassertelefonie Ä für die Echolotung, bei dem die Ausgangsleistung auf eine 4» schmale Frequenzbreite konzentriert istThe invention relates to a power amplifier for both underwater telephony for the Echo sounding, in which the output power is reduced to a 4 » narrow frequency range is concentrated
Die Ieisamgsverstärkerstufen für den Sender eines Sonarsystems sind typisch so ausgelegt, daß sie in einem BeViebsbereich arbeiten, in dem die Be-The output amplifier stages for the transmitter of a sonar system are typically designed to operate in an operating area where the
wSerSnie und Echolotung zu *wSerSnie and echo sounding too *
einer maximalen Ausgangsleistung einen sehr hohen Wirkungsgrad bei der Umwandlung von Gleichstxomenergie ta akustische Energie, bei minimaler Erzeugung von Oberwellen bzw. Harmonischen vorsehena very high output power Provide efficiency in converting DC xome energy ta acoustic energy, with minimal generation of harmonics or harmonics
kann. ktmesverstärker dercan. kt measurement amplifier the
eingangs ^ die vorhegende stens eine V Steuereinnchtang Verstarkerstufeninitial ^ the previous one at least one V Tax income Amplifier stages
emeremer
oVt daß wenig-oVt that little-
die fürthe for
üifJsisaaüifJsisaa
«SSto wird. Dabei ergab sich jedoch zwangläufig, daß der wirkliche effektive Betriebswirkungsgradwährend der Echolotung reduziert werfen muß. Alis diesem Grund hat man dann für die Echolotung einen reinen Schaltbetrieb vorgesehen, wobei also die Ausgangsgröße bzw. gesendete Größe aus einer RechteckweuT bestand. Eine derartige RechteckweUe weist jedoch mit zunehmender Flankensteilheit einc wachsende Anzahl von Oberwellen bzw. Harmonischen auf, die jedoch effektiv für die Echolotung veriorengehen, da das Empfangsgerät nur eine bcgrenzte Bandbreite verarbeiten kann bzw. schmalbändig ist und die vergleichsweise hochfrequenten Oberwellen oder Harmonischen nicht mehr erfassen kann Demnach war auch die Verwendung eines reinen Schaltbetriebes für die Echolotung noch mit dem Problem eines schlechten Wirkungsgrades behaftet und darüber hinaus war bei dem reinen«SSto will. However, it was inevitable that the actual effective operating efficiency must be reduced during echo sounding. Alis for this reason a pure switching operation has been provided for the echo sounding, so with the output variable or the transmitted variable consisted of a rectangular figure. However, such a rectangular wave has an increasing slope a growing number of harmonics or harmonics, which, however, effectively veriorengehen for the echo sounder, since the receiving device only one Can process limited bandwidth or is narrow-band and the comparatively high frequency Can no longer capture harmonics or harmonics pure switching operation for echo sounding still suffers from the problem of poor efficiency and, moreover, was with the pure sehen 20 und 40 treibtsee 20 and 40 drives
Durch die vorhegende £!8 Leistungsverstärker geschaffen, der sichBy the present £! 8 Power amplifier created that
für Unterwassertelefonie oder f&ßto^m läßt, dabei in beiden Betoetebereurhen> erne male Ausgangsleistung vorsieht, und zwiurbei emem sehr hohen WirkungsgnuL immmaler Verstarkerveriusüeistung und minimaler Erzeugung von^for underwater telephony or f & ßto ^ m , thereby providing for> ernal output power in both concrete ranges, and for a very high level of efficiency, constant amplifier performance and minimal generation of ^
wellen bzw. Harmonischen Der Übe«^ bereich liegt dabei zwischen dem linearen »: bereich und dem reinen ^*^**««^ J£ durch erhält man nicht nur den Vorteil, daß man fur beide Betriebsarten ein- und denselben Leistungswaves or harmonics of the exercise «^ range lies between the linear »: area and the pure ^ * ^ ** «« ^ J £ by not only does one get the advantage that one and the same performance is available for both operating modes verstärker verwenden kann, sondern auch der wir kungsgrad in beiden Betriebsarten wesentlich verbessert wird, insbesondere für die Echolotung verbessert wird, da man wahrend des Betriebes desamplifier can use, but also we Kungsgrad is significantly improved in both modes, especially for the echo sounder is improved, since one during the operation of the
3 4 3 4
m? ..SLSK^?tedhcit «»«"gt. «Me bei einem verstärker 10, der an eine Gleichstromversorgungs- m? ..SLSK ^? tedhcit «» «" gt. «Me for an amplifier 10 connected to a DC power supply
re'S? ?S^l^eb vo^esehen wiid. quene u angeschlossen ist, von einem Oszillator 14 re 's? ? S ^ l ^ eb vo ^ esehen wiid. que n e u is connected by an oscillator 14
u η R ?· Λ Ausführungsform ist vor- getrieben wird, der eine sinusförmige Ausgangsgröße u η R? · Λ embodiment is driven forward, which has a sinusoidal output variable
gesenen, aau qie !reiber- und Steuereinrichtung 5 aufweist, die mit Hilfe des Eingangspotentiometerssent, aau qie! reiber- and control device 5, which with the help of the input potentiometer
selektiv steuerbar ist, um eine im wesentlichen kon- 16 veränderbar ist Die Ausgangsgröße des Verstär-is selectively controllable to a substantially con- 16 is changeable The output variable of the amplifier
stante Ausgangsleistung entsprechend einem Abkapp- kers 10 entsteht über der Belastungsvorrichtung 18.A constant output power corresponding to a cut-off device 10 arises over the loading device 18.
winkel zwischen 20 und 40°, im wesentlichen kon- Wenn der Schieber am Potentiometer 16 so ver-angle between 20 and 40 °, essentially con- If the slide on potentiometer 16 is
stante Ausgangsspannung entsprechend einem nahezu schoben wird, daß sich die Eingangsgröße in demconstant output voltage corresponding to a nearly shift that the input variable in the
reinen icnaltbetneb, oder lineare Betriebsweise vor- io Verstärker erhöht, dann wird ein Punkt erreicht, anpure icnaltbetneb, or linear mode of operation before- io amplifier increased, then a point is reached at
zusehen. ^1n ^eT verstärker eme maximale noch nicht abge-watch. ^ 1n ^ eT amplifier eme maximum not yet
nung naher erläutert. Es zeigt grenzt und erscheint in Form einer abgekapptenexplained in more detail. It shows borders and appears in the form of a trimmed
F1 g. 1 ein schematiches Schaltbild einer grand- Wellenform, wie diejenige, die in F i g. 1 a gezeigt ist. legenden Gegentaktverstärk eranordnung, die so an- Die Eingangswellenform ist sinusförmg, die Ausgesteuert werden kann, daß sie im Übcrsteuerangs- gangswellenfonn ist jedoch mehr oder weniger abbereich arbeitet, Μ gekappt, was von dem Übersteuerungsgrad abhängigF1 g. 1 is a schematic diagram of a grand waveform such as that shown in FIG. 1 a is shown. laying Gegentaktverstärk eranordnung, the check so the input waveform is sinusförmg, which can be OFF-controlled, but that it is in gangswellenfonn Übcrsteuerangs- more or less operates abber calibration, capped Μ, which depends on the degree of overdrive
typische Betriebsweise im Übersteuerungsbereich den Winkel der Eingangswelle Bc veranschaulicht, beitypical mode of operation in the overdrive range illustrates the angle of the input shaft B c , at
veranschaulicht, welchem das Abkappen oder Begrenzen der Aus-illustrates what the cutting off or limiting of the
gangskennlinien eines Verstärkers, der sowohl im as Dieser Winke! soll als Abkappwinkel bezeichnetcharacteristic curves of an amplifier that is used both in this angle! should be referred to as a cut-off angle
linearen als auch im Übersteuerungsbereich arbeiten werden,will work linearly as well as in the overdrive area,
kann» E5 ^t vorteilhaft, die Betriebsweise der Vorrich-can »E 5 ^ t advantageous, the mode of operation of the device
grad (ητ) in Abhängigkeit vom Abkappwinkel θ 3o trachten. Wenn die Eingangsgröße auf einem kon- See degrees (η τ ) as a function of the trimming angle θ 3o. If the input variable is on a con
zeiß1; stanten Wert gehalten wird und wenn die Belastungs-time 1 ; constant value is maintained and if the load
F i g. 4 ein Blockschaltbild eines typischen Sonar- impedanz 18 vermindert wird, dann nimmt die Aussenders, bei dem die vorliegende Erfindung zur An- gangsleitung proportional ab, da der Transistorverwendung gebracht ist, stärker wie eine konstante Stromquelle wirkt und daF i g. 4 a block diagram of a typical sonar impedance 18 is reduced, then the transmitter, in which the present invention is proportional to the input line, since the transistor is used, acts more strongly like a constant current source and there
form der Ausgangsgröße der Fig. 4, sehr viel höher liegt als die Belastungsimpedanzform of the output of FIG. 4, is very much higher than the load impedance
Fig. 5 ein Blockschaltbildl einer Senderanord- (unter der Voraussetzung eines gemeinsamen Emitternung, wobei veranschaulicht ist, in welcher Weise anschlusses, bei Gegenkopplung), eine Vielzahl von ähnlichen Verstärkerstufen dazu Wenn man annimmt, daß die Belastungsimpedanz verwendet werden kann, um die gesamte Verstärker- 40 erhöht wird und zwar auf einen extrem hohen Wert, leistung zu verändern, bei Verwendung der gleichen so daß man sich der Bedingung eines offenen Strom-Eingangsstufen, kreises nähert, dann arbeitet der Verstärker in einemFig. 5 is a block diagram of a transmitter arrangement (assuming a common emitter, which illustrates the manner in which the connection is made in the case of negative feedback), a variety of similar amplifier stages to this Assuming that the load impedance can be used to increase the total amplifier 40 and indeed to an extremely high value, to change power, when using the same so that one approaches the condition of an open current input stage, circuit, then the amplifier works in one
Fig. Sa eine graphische Darstellung, die die Aus- begrenzenden Betrieb, wobei dieser Betrieb sehr dem gangseigenschaften der Vorrichtung nach Fig. 5 ver- Rechteckwellen-Schaltbetrieb ähnlich ist. Der Veranschaulicht, und zwar sowohl im linearen B-Klassen- 45 stärker arbeitet dann wie eine konstante Spannungsbetrieb und im Übersteuerungsbereich, quelle für eine gegebene Eingangstreibergröße undFig. Sa is a graph showing the off-limiting operation, this operation being very similar to the output characteristics of the device of FIG. 5 is similar to square wave switching operation. The illustrated, both in the linear B class 45 then works more like a constant voltage operation and in the overdrive range, source for a given input driver size and
findung zur Anwendung gebracht ist, Zwischen der linearen B-Klassenbetriebsweise undfinding is applied, between the linear B-class mode of operation and
Fig.7 ein schematisches Schaltbild eines anderen 50 der Schaltbetriebsweise, gelangen die Ausgangseigen-B-Klassen-Verstärkers, bei dem die vorliegende Er- schäften über einen Umkehrpunkt maximaler Leifindung zur Anwendung gebracht ist, stung. Dies ist die Gegend, in welcher der Leistungs-7 shows a schematic circuit diagram of another 50 of the switching mode of operation, the output B-class amplifier, in which the present invention is applied via a reversal point of maximum conductivity, achieves performance. This is the area where the performance
kerbausteins desjenigen Typs, der bei der Anordnung erzeugt der Verstärker bis zu 2.1 db höhere Grund-module of the type which, when arranged, generates the amplifier up to 2.1 db higher basic
nach F i g. 5 zur Anwendung gelangen kann, 55 ausgangsleistung, als die maximale nicht abgekappteaccording to FIG. 5 can be used, 55 output power than the maximum not capped
kerbausteins ähnlich desjenigen der F i g. 6, der je- gegeben wird. Diese Zunahme der Ausgangsleistungmodule similar to that of FIG. 6, which is given each time. This increase in output power
doch von einer einzigen Energiequelle betrieben wer- wird zugleich mit der proportionalen Verminderungbut being operated by a single source of energy will be carried out at the same time as the proportional reduction
den kann und eine Kompensationseinrichtung für die der Verstärkerverluste erreicht, so daß ein solchercan and a compensation device for the amplifier losses achieved, so that such a
und Auf diese Weise läßt sich ein richtungsbetriebenerand in this way can be a directional
sehen Treiberverstärkers, wie derjenige in Fig. 7, B-KIassenverstärker im linearen Betriebsbereich odersee driver amplifier, such as that in Fig. 7, B-class amplifier in the linear operating range or
der eine Kurzschluß-Begrenzungseinrichtung auf- im Übersteuerungsbereich arbeiten kann und sicha short-circuit limiting device can work in the overdrive range and itself
weist. 65 vorteilhaft einsetzen läßt, wie z. B. bei der Unter-shows. 65 can be used advantageously, such. B. at the
vcrständlich machen, imlem man eine Anordnung bs- kungs-Wirkungsgrad auf und ebenso eine hohe Stabi-make it understandable, by setting up an arrangement for efficiency and also a high level of stability.
trachtet, wie sie in F i g. 1 veranschaulicht ist, in der lität für Hochleistungs-EcholotvorBiinge. Da keineseeks, as shown in FIG. 1 is illustrated in the quality for high performance echo sounders. There no
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Nachteile entstehen, wenn man bis in die Nähe des kann Signale mit höherem Pegel vorsehen und dem Schaltbetriebes übersteuert, benötigt man auch keine Verstärker 28 zuführen, so daß dieser in den Über-Schalter-Vorrichtungen mit hohen Schaltgeschwin- Steuerungsbereich getrieben wird, wie dies beispielsdigkeiten und die Ausgangsgröße ist an sich frei von weise durch die dritte (abgekappte) Periode nach Schalt-Übergängen. 5 F i g. 4 a veranschaulicht ist.Disadvantages arise when you can provide signals with a higher level up to the vicinity and the Switching operation overridden, you do not need to feed amplifier 28, so that this in the over-switch devices is driven with high switching speed control range, as is exemplary and the output variable is inherently free from wise by the third (capped) period Switching transitions. 5 F i g. 4 a is illustrated.
Fig. 3 zeigt eine graphische Darstellung, die die Fig. 5 ist ein Blockschaltbild einer Senderanord-Fig. 3 shows a diagram, Fig. 5 is a block diagram of a transmitter arrangement
Beziehung zwischen dem Gesamtwirkungsgrad (ητ) nung wobei gezeigt ist, in welcher Weise eine Viel- und dem Wirkungsgrad bei der Grundfrequenz (,7,), zahl an ähnlichen Verstärkerstufen dazu verwendet bei einem Abkappwinkel 0C zeigt. Der Gesamt- werden kann, um die gesamte Verstärkerenergie zu wirkungsgrad kann als das Verhältnis von Ausgangs- l0 verändern, unter Verwendung der gleichen Eingangsleistung P0 über einer Widerstandslast zur mittleren stufen. Eine variable Spannungsquelle 34 ist an einen Eingangsgleichstromleistung P1 definiert werden. Der spannungsgesieucrten Oszillator 36 angeschlossen, Grundwirkungsgrad wird als das Verhältnis der dessen Ausgangsgröße ein sinusförmiger Wechsel-Grundausgangsleistung Pf zur mittleren Eingangs- trom mit einer Frequenz ist, die entsprechend der gleichstromleistung P1 definiert. l5 Eingangsspannung V, sich ändert. Diese Ausgangs-Relationship between the overall efficiency (η τ ) voltage is shown in which way a multiple and the efficiency at the fundamental frequency (7, 7,), number of similar amplifier stages used for a cut-off angle 0 C shows. The total can, in order to increase the total amplifier energy to efficiency, can change as the ratio of output I0, using the same input power P 0 across a resistive load to the middle step. A variable voltage source 34 is to be defined at an input DC power P 1. The spannungsgesieucrten oscillator 36 connected to basic efficiency is defined as the ratio of the output of which is a sinusoidal AC-ground output power Pf to the average input tr om with a frequency defined in accordance with the DC power P. 1 l 5 input voltage V, changes. This initial
In dieser graphischen Darstellung sind Abkapp- größe wird einem Amplitudenmodulator 38 zugewinkel nahe Null kennzeichnend für den Schalt- führt, der einen zusätzlichen Eingang aufweist und betrieb und bei einem Abkappwinkel von 90° von einer veränderlichen Steucrquellc 40 gespeist arbeitet der Verstärker in dem linearen B-Klassen- wird, die die lineare Eigenschaft entsprechend dem betrieb. Hier erreicht der Gesamtwirkungsgrad, in der 2° zugeordneten kleinen Diagramm aufweist, und die Umgebung eines Abkappwinkels von nahezu Null das Ausgangssignal aus dem Oszillator 36 moduliert, nahezu 100%, der Grundwirkungsgrad ist jedoch wie entsprechend der Wellenform am Ausgang des wesentlich reduziert, und zwar auf Grund der Fre- Amplitudenmodulators 38 gezeigt ist. Dieses moduquenzharmonischen, die in der Schaltbetriebsweise lierte Signal wird als eine Eingangsgröße einem erzeugt werden. Wenn der Abkappwinkel zunimmt, a5 Treiberverstärker42 eingegeben, der seinerseits ein. dann nimmt der Grundwirkungsgrad wesentlich zu Treibereingangssignal zu jedem von drei Verstärkern und behält einen hohen Wert bei, und zwar über einen 44, 46 und 48 vorsieht. Diese Verstärker sind ebenso Bereich von Bc, wie z. B. zwischen 20 und 40°. Hier 8P e>nc Gleichstromversorgung 50 angeschlossen und läßt sich erkennen, daß der Verstärker einen Grund- s«e arbeiten derart, daß sie Energie an eine Bcwirkungsgrad von 78,5% im linearen Betrieb auf- 3» lastungwon ichtung 52 abgeben, die ebenso ein elekweist und 81,1% bei vollem Schaltbetrieb. Zwischen troakustischer Wandler sein kann. Die Ausganssdiesen Betriebszuständen erreicht der Grund- größe aus den Verstärkern 44, 46 und 48 kann ähnwirkungsgrad nahezu 89%, was höher als bei einem lieh derjenigen sein, die in Fig. 5a gezeigt ist, hei linearen B-Klassenbetrieb oder seinem Schaltbetrieb der cm Abschnitt des Tieiberbereiches von 0 bis V„s Hegt. 35 eine getreue Reproduktion des Eingangssignals ist,In this graphic representation, the cut-off variable is applied to an amplitude modulator 38 characteristic of the switching leads, which has an additional input and operates and fed at a cut-off angle of 90 ° from a variable control source 40, the amplifier operates in the linear B- Class-will that have the linear property according to the operation. Here reached the overall efficiency, in the 2 ° associated small diagram, and in modulated in the vicinity of a Abkappwinkels of nearly zero, the output signal from the oscillator 36, almost 100% of the basic efficiency is, however, w of the substantially reduced i e in accordance with the waveform at the output, due to the Fre amplitude modulator 38 is shown. This modulus harmonic, the signal lated in the switching mode, is generated as an input variable. When the trimming angle increases, a 5 driver amplifier 42 is input, which in turn is a. then the base efficiency increases significantly to driver input to each of three amplifiers and maintains a high value over a 44, 46 and 48 provides. These amplifiers are also ranges from B c , such as e.g. B. between 20 and 40 °. Here 8 P e> nc DC power supply 50 is connected and can be seen that the amplifier has a basic s' s work so that they power up to a Bcwirkungsgrad of 78.5% in the linear mode 3 "lastungwon ichtung 52 Make that also an electrical and 81.1% with full switching operation. Can be between troacoustic transducers. The output of these operating states reached the base of the amplifiers 44, 46 and 48 similar efficiency can be nearly 89%, which is higher than one of the ones shown in Fig. 5a, called linear B-class operation or its switching operation of the cm section of the lower range from 0 to V " s Hegt. 35 is a faithful reproduction of the input signal,
Fig. 4 zeigt ein Blockschaltbild eines typischen wcnn jedoch die Trciberspuimung ansteigt, und z«ar Sonarsenders und dieser kann sowohl im linearen u"er diesen Grad, dünn wird die Ausgangswellenform B-Klassenbelriebsbereich als auch im Übersteue- der getrennten Verstärker mehr und mehr abgekappt, rungsbereich arbeiten. Zugeordnete Taktsignale aus was e>ner. Betrieb im Oberstcuerungsbereich darstellt, einem Taktgeber 10, der ein Zähler oder ein Haupt- 40 wobei der (!rad der Übersteuerung durch den Anoszillator sein kann, werden einem veränderbaren kappwmkel θΓ bestimmt ist.Fig. 4 shows a block diagram, however, a typical wcnn the Trciberspuimung increases, and z "ar sonar transmitter and this can be both u" it in the linear these degrees, thin is the output waveform B-Klassenbelriebsbereich as well as more and more capped in the overdriving of the separate amplifier Assigned clock signals from what represents an operation in the upper control area, a clock generator 10, which is a counter or a main 40 where the (! wheel of the override by the oscillator can be, a variable limit θ Γ is determined .
Frequenzoszillator 12 zugeführt, ebenso einer For- D*c F i g. 6 und 7 zeigen abgewandelte Anonl-Frequency oscillator 12 is supplied, as well as a For- D * c F i g. 6 and 7 show modified analog
merstufe 14 und einem Impulsbreite-Generator 16. nungen typischer B-Klasscn-Vcrstärkeranordnunp-.-n. Der Oszillator 12 kann von Hand umschaltbar sein, Jede dieser Aiisführungsiormcn ist entsprechend der um eine gewünschte Trägerfrequenz auszuwählen, 45 Lehre der vorliegenden Erfindung abgewandelt, wie z. B. mit Hilfe des Schalters 18, oder diese Schal- In der F i g. 6 wird eine Eingangsgröße von einermerstufe 14 and a pulse width generator 16. A typical B-class amplifier arrangement -.- n. The oscillator 12 may be manually switchable Each of these Aiisführungsiormcn is corresponding to the button to select a desired carrier frequency, modified 45 teachings of the present invention, such. B. with the help of the switch 18, or this switch- In the F i g. 6 becomes an input variable of a
tung kann auch automatisch vorgenommen werden, Treiberstufe (nicht gezeigt) zu einem Übertrager was nicht Gegenstand der Erfindung sein soll. Diese geleitet, der eine Sekundärwicklung aufweist, die an Ausgangsgröße wird einem Modulator 20 zugeführt, die Basis-Emittcr-Übergänge eines jeden von zwei der ebenso ein Modulationseingangssignal von einem 5° Transistoren 56 und 58 angeschlossen sind. Diese Verstärker 22 empfängt, der eine Schaltereinrichtung Transistoren werden von Stromversorgungen mit ent-24 aufweist, und zwar an seinem Eingang, um eines gegengesetzter Polarität gespeist, wobei der Tranaus einer Vielzahl von Eingangssignalen aus der sistorSö von einer positiven Stromversorgung und Formerstufe 14 auszuwählen. Die Formerstufe 14 der Transistor 58 von einer negativen Stromversorempfängt vom Impulsbreite-Generator 16 ein Ein- 55 g™g gespeist wird und die Ausgangsgrößen aus gangssignal, welches dazu verwendet werden kann, jedem der Transistoren entsprechend Wechselstromdie Dauer jedes gesendeten Energieimpulses zu steu- halbperioden zu einem gemeinsamen Verbindungsem, und zwar bei der ausgewählten Trägerfrequenz. punkt60 führen, von wo sie dann zur Belastungs-Wie sich aus dem Wellendiagramm erkennen läßt. vorrichtung 62 gelangen.processing can also be carried out automatically, driver stage (not shown) to a transformer, which should not be the subject of the invention. This conducted, which has a secondary winding, the output of which is fed to a modulator 20, the base-Emittcr junctions of each of two of the also a modulation input signal from a 5 ° transistors 56 and 58 are connected. This amplifier 22 receives, which has a switching device transistors are fed by power supplies with ent-24, namely at its input, to an opposite polarity, the Tranaus to select from a plurality of input signals from the sistorSö from a positive power supply and shaping stage 14. The shaping stage 14 of the transistor 58 receives an input from the pulse width generator 16 from a negative power supply and the output variables are fed from the output signal, which can be used to control the duration of each transmitted energy pulse according to alternating current to each of the transistors a common connection at the selected carrier frequency. point60, from where you can then go to the load-As can be seen from the wave diagram. device 62 arrive.
und zwar am Eingangsanschluß und Ausgangsan- 60 In Fig. 7 besteht die Stromversoreune aus einem schluß des Modulators 20, wird das modulierte Signal Übertrager 64, der eine JSSSSTpS 20 i Tibtäk 26 iklnamely at the input terminal and output terminal. 60 In Fig. 7, the power supply consists of one At the end of the modulator 20, the modulated signal is transmitted to the transmitter 64, which is a JSSSSTpS 20 i Tibtäk 26 ikl
g g , er eine JSSSSTpSg g, he a JSSSSTpS
vom Modulator 20 zu einem Treiberverstärker 26 ge- wicklung aufweist und die Mittenanzanfune zu einerhas winding from the modulator 20 to a driver amplifier 26 and the center point to one
leitet, der seinerseits den Leistungsverstärker 28 treibt positiven Spanpunesquelic (V Λ «.fniiU ·«,« n,#. KoI-conducts, which in turn drives the power amplifier 28 positive Spanpunesquelic (V Λ «.fniiU ·«, «n, #. KoI-
und dieser den Signalwandler 30 versorgt Der TW- lektoren jedes der Transistoren 66 i!nd 68 snd an bcrvcrstärker26 kann Signale mit einem niedngeren 6S gegenüberliegende Enden der Primärwicklung anee-and this supplies the signal converter 30. The TW- lectors of each of the transistors 66 i! nd 68 snd at the amplifier 26 can send signals with a lower 6 S to opposite ends of the primary winding.
Pegel vorsehen und den Leistangsverstarker 28 im schlossen. Jeder der Emitter d™r iSSfÄProvide level and the power amplifier 28 in the closed. Each of the emitters d ™ r iSSfÄ
linearen Bereich antreiben, wie dies entsprechend den an einen Verbindungspunkt 70 ccführt der scincr-drive linear area, as this leads to a connection point 70 cc of the scincr-
crstcn zwei Perioden der Fi g. 4a gezeigt ist, oder er seits an den Mittenanschluß der Sekundärwicklungcrstcn two periods of Fi g. 4a is shown, or he is connected to the center connection of the secondary winding
angeschlossen ist, ,und zwar an einen Kopplungsübertrager 72, dessen Primärwicklung das Eingangstreibersignal empfängt. Durch die gezeigten Polaritäten wird klar, daß die Transistoren 66 und 68 so angeschlossen und geschaltet sind, daß sie die Last 74 entsprechend entgegengesetzter Halbperioden der Stromversorgung speisen bzw. treiben.connected to a coupling transformer 72, whose primary winding receives the input drive signal. By the polarities shown it will be appreciated that transistors 66 and 68 are connected and switched to power load 74 feed or drive correspondingly opposite half-periods of the power supply.
In F i g. 8 ist ein schematischer Schaltplan eines Verstärkerbausteines desjenigen Typs gezeigt, der in der Anordnung gemäß F i g. 5 verwendet werden kann. In diesem Fall sieht der Verstärker einen B-Klassen-Betrieb in einer Vollbrückenanordnung vor. Die Eingangsgröße von einer Treiberstufe (nicht gezeigt) gelangt über die Primärwicklung eines Eingangsübertragers 78. Ein Ausgangsübertrager 80, dessen Primärwicklung so angeschlossen ist, daß sie die Ausgänge aus allen Transistorstufen empfangen kann, ist so angeordnet, daß sie eine Widerstandslast 82 speist oder treibt, welche ein elektroakustischer Wandler sein kann. Die Transistoren 84 und 86 sind an eine Stromversorgung mit positiver Spannung am Anschluß 88 angeschlossen. Ein Anschluß 90 einer negativen Spannungsquelle führt zu den Transistoren 92 und 94, wobei die Transistoren wie gezeigt angeordnet sind. Während jeder Halbperiode leiten immer diagonal angeordnete Transistoren, so daß sie eine volle 360°-Ausgangsgröße an der Primärwicklung des Ausgangsübertragers 80 erzeugen und damit an der Last 82.In Fig. 8 is a schematic circuit diagram of an amplifier module of the type shown in FIG the arrangement according to FIG. 5 can be used. In this case the amplifier sees one B-class operation in a full bridge arrangement. The input variable from a driver stage (not shown) passes through the primary winding of an input transformer 78. An output transformer 80, whose primary winding is connected in such a way that it receives the outputs from all transistor stages can is arranged to have a resistive load 82 feeds or drives, which can be an electroacoustic transducer. Transistors 84 and 86 are connected to a positive voltage power supply at terminal 88. A port 90 one negative voltage source leads to transistors 92 and 94, with the transistors arranged as shown are. During each half cycle, transistors arranged diagonally always conduct so that they one generate full 360 ° output variable on the primary winding of the output transformer 80 and thus on the load 82.
In dieser Weise arbeitet der Verstärker als eine Vollwelleneinrichtung, und zwar bis zur Stromversorgungsgrenze und die Wellenform an der Last 82 bleibt im wesentlichen erhalten. Dieser Verstärker kann jedoch auch in einem Obersteuerungsbereich betrieben werden und die an der Last 82 erscheinende Wellenform wird abgekappt, wie in F i g. 5 a gezeigt ist. Es ist ein Betrieb entweder im linearen oder im Übersteuerungsbereich möglich, was von der Größe des Treibersignals abhängig ist, das an die Primärwicklung des Übertragers 78 angelegt wird.In this way the amplifier operates as a full wave device, up to the power supply limit and the waveform at load 82 is substantially retained. This amplifier however, it can also be operated in an oversteer range and that appearing at the load 82 Waveform is clipped as in Fig. 5 a is shown. It is an operation in either linear or in the overdrive range, which depends on the size of the driver signal that is sent to the Primary winding of the transformer 78 is applied.
Der in F i g. 9 gezeigte Verstärker ist ähnlich demjenigen der F i g. 8, weist jedoch eine abgewandelte Stromversorgungsanordnung auf, so daß eine VoIlwellenbetriebsweise möglich wird, und zwar von finer einzelnen Stromversorgungsquelle V,,s. Ein Eingangssignal von einer Treiberstufe wird an die Primärwicklung des Übertragers 98 gelegt und dieser übertrager weist eine Vielzahl von Sekundärwicklungen auf, die an die Basisanschlüsse der Transistoren 100, 102 und 104 und 106 angeschlossen sind. Bei dieser Schaltungsanordnung ist auch ein Vorspann-Regulierverstärker 108 vorgesehen und dessen Eingang ist an den Verbindungspunkt zweier gleicher Widerstände 110 und 112 angeschlossen, wobei diese Widerstände zwischen der Stromversorgung V,,s und Masse oder Erde liegen. Der Ausgang ist über eine Kapazität 114 nach Masse geführt und zur Mittelanzapfung der Primärwicklung eines Ausgangsübertragers 116, dessen Sekundärwicklung die Last 118 mit Energie versorgt. Bei dieser Anordnung wird der Spannungspegel an der Mittenanzapfung auf der Hälfte der Versorgungsspannung VPS gehalten.The in F i g. The amplifier shown in FIG. 9 is similar to that of FIG. 8, but has a modified power supply arrangement so that full-wave mode of operation is possible from a single power supply source V ,, see FIG. An input signal from a driver stage is applied to the primary winding of the transformer 98 and this transformer has a plurality of secondary windings which are connected to the bases of the transistors 100, 102 and 104 and 106. In this circuit arrangement, a biasing Regulierverstärker 108 is provided and whose input is connected to the junction of two equal resistors 110 and 112, which resistors are located between the power supply V ,, s and ground or earth. The output is routed to ground via a capacitor 114 and to the center tap of the primary winding of an output transformer 116, the secondary winding of which supplies the load 118 with energy. With this arrangement, the voltage level at the center tap is kept at half the supply voltage V PS .
Es kann erforderlich oder wünschenswert sein, den Verstärker, der in F i g. 9 gezeigt ist, vor einer Zerstörung zu schützen, die bei einem Kurzschluß bei oder stromaufwärts von der Treiberstufe auftreten könnte. Fig. 10 zeigt einen Treiberverstärker 130, der ein Eingangssignal an einem Anschluß 128 empfängt und der über einen Widerstand 132 mit Masse verbunden ist. An den Verstärker 130 ist ein Widerstand 134 angeschaltet und parallel zu diesem Widerstand ist ein Paar von entgegengesetzt gepolten Zenerdioden 136 und 138 parallel geschaltet. WieIt may be necessary or desirable to use the amplifier shown in FIG. 9 is shown before destruction to protect that occur in the event of a short circuit at or upstream of the driver stage could. 10 shows a driver amplifier 130 which receives an input signal at a terminal 128 and which is connected to ground via a resistor 132. Across the amplifier 130 is a resistor 134 switched on and in parallel with this resistor is a pair of oppositely polarized Zener diodes 136 and 138 connected in parallel. As
»5 ein Fachmann erkennen wird, arbeiten die Zenerdioden in der Weise, daß sie die Ausgangsgröße des Treiberverstärkers begrenzen, indem sie effektiv jede Halbwelle bei der Zcnerdurchbruchsspannung abkappen. »5 a person skilled in the art will recognize, the Zener diodes are working in such a way that they limit the output of the driver amplifier by effectively removing each Cut off half-wave at the generator breakdown voltage.
Es sind auch weitere Verstärkeranordnungen möglich, die nach der Lehre, der vorliegenden Erfindung aufgebaut sind und es sei hervorgehoben, daß die gezeigten Verstärkeranordnungen nur Ausführungsbeispiele darstellen. Während die Erfindung sich grundsätzlich auf Leistungsverstärker anwenden läßt, bei denen großer Wert auf einen guten Wirkungsgrad über einen sehr schmalen Bandbereich mit einer Grundfrequenz gelegt wird und die Erfindung in Verbindung mit einer Sonar-Sendereinrichtung beschrieben wurde, so kann sie ebenso auf anderen Anwendungsgebieten wie z. B. Radar Verwendung finden. Es geht ebenso hervor, daß durch Steuerung des Grades der Übersteuerung der Verstärker entweder in einem Bereich entsprechend einem im wesentlichen konstanten Energieausgang oder Ausgangsgröße oder in einem Bereich entsprechend einer im wesentlichen konstanten Ausgangsspannung, bei größeren Leistungsschwankungen, betrieben werder kann.Further amplifier arrangements are also possible which are based on the teaching of the present invention are constructed and it should be emphasized that the amplifier arrangements shown represent only exemplary embodiments. While the invention itself can basically be applied to power amplifiers for which a high degree of efficiency is important is placed over a very narrow band range with a fundamental frequency and the invention in Connection to a sonar transmitter device has been described, it can also be used in other areas of application such as B. find radar use. It can also be seen that by controlling the degree of overdrive the amplifier will either in a range corresponding to an essentially constant energy output or output variable or in a range corresponding to a substantially constant output voltage, with larger ones Power fluctuations, can be operated.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
209 683/4!209 683/4!
Claims (1)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US85315569A | 1969-08-26 | 1969-08-26 | |
US85315569 | 1969-08-26 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2038354A1 DE2038354A1 (en) | 1971-03-18 |
DE2038354B2 DE2038354B2 (en) | 1972-06-29 |
DE2038354C true DE2038354C (en) | 1973-01-18 |
Family
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