RU19235U1

RU19235U1 - ANALOG KEY VOLTAGE AMPLIFIER

Info

Publication number: RU19235U1
Application number: RU2001105275/20U
Authority: RU
Inventors: М.К. Казаков
Original assignee: Ульяновский государственный технический университет
Priority date: 2001-02-27
Filing date: 2001-02-27
Publication date: 2001-08-10

Abstract

Аналого-ключевой усилитель напряжения, содержащий источник сигнала, сумматор напряжений, ключевой и аналоговый усилители, отличающийся тем, что источник сигнала соединен с входом ключевого усилителя и с входом инвертирующего усилителя, собранного на основе операционного усилителя, причем выход последнего соединен с одним из входов инвертирующего сумматора напряжений, другой вход которого подключен к выходу ключевого усилителя, выход сумматора соединен с входом аналогового усилителя, причем он выполнен инвертирующим, а между выходом последнего и выходом ключевого усилителя подключена нагрузка аналого-ключевого усилителя.An analog-key voltage amplifier containing a signal source, a voltage combiner, key and analog amplifiers, characterized in that the signal source is connected to the input of the key amplifier and to the input of an inverting amplifier assembled on the basis of an operational amplifier, the output of the latter being connected to one of the inputs of the inverting voltage adder, the other input of which is connected to the output of the key amplifier, the output of the adder is connected to the input of the analog amplifier, and it is made inverting, and between the output key and the last one output amplifier connected load analog key amplifier.

Description

АНАЛОГО-КЛЮЧЕВОИ УСИЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЯANALOG KEY VOLTAGE AMPLIFIER

Нолезная модель относится к усилительной технике, в частности, к усилителям напряжения.The useful model relates to amplification technology, in particular, to voltage amplifiers.

Известны аналоговые усилители, принцип действия которых основан на перераспределении энергии источника питания между активным прибором и нагрузкой (см. Буланов Ю.С., Усов С.Н. Усилители и радиоприемные устройства. - М.: Высшая школа, 1980). Недостатком таких устройств является низкий КНД вследствие потерь мощности в активных элементах усилителя.Analog amplifiers are known, the principle of which is based on the redistribution of the energy of the power source between the active device and the load (see Bulanov, Yu.S., Usov, S.N. Amplifiers and radio receivers. - Moscow: Vysshaya Shkola, 1980). The disadvantage of such devices is low KND due to power losses in the active elements of the amplifier.

Известны ключевые усилители мощности, принцип действия которых основан в модуляции входного сигнала, усилении прямоугольных импульсов и демодуляции (см. Кибакин В.М. Основы ключевых методов усиления.- М.: Энергия, 1980). Такие устройства позволяют повысить КПД, но их недостатком является также наличие искажений усиливаемого сигнала.Key power amplifiers are known whose principle of operation is based on modulation of the input signal, amplification of rectangular pulses and demodulation (see Kibakin V.M. Fundamentals of key amplification methods.- M .: Energy, 1980). Such devices can improve efficiency, but their disadvantage is the presence of distortions of the amplified signal.

Наиболее близким устройством того же назначения является аналогоключевой усилитель, содержащий источник сигнала, сумматор напряжений, ключевой и аналоговый усилители, два трансформатора напряжения (а.с.№1587618, H03F3/20, опубл.23.08.90, бюл.№31), которое принято в качестве прототипа. Такое решение позволяет совместить преимущества аналоговых и ключевых усилителей, но его недостаток заключается в повышении инерционности устройства, поскольку в усилитель входят энергоемкие элементы (трансформаторы, фильтр ключевого усилителя), охваченные обшей отрицательной обратной связью.The closest device of the same purpose is an analog-key amplifier containing a signal source, a voltage combiner, key and analog amplifiers, two voltage transformers (A.S. No. 1587618, H03F3 / 20, publ. 23.08.90, bull. No. 31), which taken as a prototype. This solution allows you to combine the advantages of analog and key amplifiers, but its disadvantage is to increase the inertia of the device, since the amplifier includes energy-intensive elements (transformers, a filter of the key amplifier) covered by general negative feedback.

Сущность решения состоит в стремлении получить технический результат, заключаюшийся в снижении инерционности устройства.The essence of the solution is the desire to obtain a technical result, which consists in reducing the inertia of the device.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном аналого-ключевом усилителе, содержащем источник сигнала, сумматор напряжений, ключевой и аналоговый усилители, особенность заключается в том, что источник сигнала соединен с входом ключевого усилителя и с входом инвертирующего усилителя, собранного на основе операционного усилителя, причем выход последнего соединен с одним из входов инвертирующего сумматора напряжений, другой вход которого подключен к выходу ключевого усилителя, выход сумматора соединен с входом инвертирующего аналогового усилителя, а между выходом последнего и выходом ключевого усилителя подключена нагрузка аналого-ключевого усилителя.The specified technical result is achieved by the fact that in the known analog-key amplifier containing a signal source, voltage combiner, key and analog amplifiers, the feature is that the signal source is connected to the input of the key amplifier and to the input of the inverting amplifier assembled on the basis of the operational amplifier moreover, the output of the latter is connected to one of the inputs of the inverting voltage adder, the other input of which is connected to the output of the key amplifier, the output of the adder is connected to the invert input an analog amplifier, and between the output of the latter and the output of the key amplifier, the load of the analog-key amplifier is connected.

Проведенный анализ уровня техники позволил установить, что заявителем не обнаружено аналога, характеризующегося признаками, тождественными всем признакам заявленной полезной модели, а определение из перечня аналогов прототипа позволило выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном устройстве, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель соответствует условию «новизна.The analysis of the prior art made it possible to establish that the applicant has not found an analogue characterized by features identical to all the features of the claimed utility model, and the determination from the list of analogues of the prototype made it possible to identify a combination of distinctive features that are seen by the applicant in the claimed device set forth in the useful formula models. Therefore, the claimed utility model meets the condition of "novelty.

На чертеже представлена схема устройства. Оно содержит источник сигнала 1, ключевой усилитель(КУ) 2, инвертирующий усилитель 3 на основе операционного усилителя (ОУ), инвертирующий сумматор напряжений 4 на основе ОУ, инвертирующий аналоговый усилитель 5. К выходу устройства подключается нагрузка 6.The drawing shows a diagram of the device. It contains a signal source 1, a key amplifier (KU) 2, an inverting amplifier 3 based on an operational amplifier (OA), an inverting voltage combiner 4 based on an op-amp, inverting an analog amplifier 5. A load 6 is connected to the output of the device.

Устройство работает следующим образом. Напряжение с источника сигнала 1 подается на вход КУ 1 и на вход инвертирующего усилителя 3. Выходное напряжение последнего определяется выражением:The device operates as follows. The voltage from the signal source 1 is supplied to the input of KU 1 and to the input of the inverting amplifier 3. The output voltage of the latter is determined by the expression:

и -и ,(1)and s, (1)

-3р e.vV-3r e.vV

где 1 и R2 - сопротивления резисторов усилителя 3. Напряжение (1) подается на один из входов сумматора 4, на другой вход которого подводится .f.rwhere 1 and R2 are the resistances of the resistors of the amplifier 3. The voltage (1) is supplied to one of the inputs of the adder 4, to the other input of which .f.r

пряжение с выхода КУ 2. Напряжение на выходе сумматора 4, с учетом выражения (1), определится выражением:voltage from the output of KU 2. The voltage at the output of the adder 4, taking into account the expression (1), is determined by the expression:

U4-LLe. U /Vi КIKIU4-LLe. U / Vi KIKI

где Кку(/С1)) - частотная передаточная функция КУ 2; , , - сопротивления резисторов сумматора 4.where Kku (/ C1)) is the frequency transfer function of KU 2; ,, - resistance of the resistors of the adder 4.

Напряжение с выхода сумматора 4 подается на вход аналогового усилителя (АУ) 5, причем между его выходом и выходом КУ 1 включена нагрузка 6, и выходное напряжение устройства равно разности выходных напряжений ключевого и аналогового усилителей:The voltage from the output of the adder 4 is fed to the input of an analog amplifier (AU) 5, and between its output and the output of KU 1, load 6 is turned on, and the output voltage of the device is equal to the difference between the output voltages of the key and analog amplifiers:

Цеьа-Цку-Шу.(3)Tsea-Tsku-Shu. (3)

Носкольку I/« -f/;ArAy, где АУ - коэффициент передачи АУ 5, а Цк ЦвхКку(/(о), то с учетом (2) выражение (3) можно записать в виде: «ыг (./«)+. Л2. 5 ККУ (./«) + .1 у 4Since I / «-f /; ArAy, where АУ is the transfer coefficient of АУ 5, and Цк ЦвхКку (/ (о), then, taking into account (2), expression (3) can be written in the form:“ ıh.. . L2. 5 KKU (./ ") + .1 at 4

Из выражения (4) видно, что при выполнении условияFrom the expression (4) it is clear that when the condition

55

1 1

выходное напряжение аналого-ключевого усилителя равно:the output voltage of the analog-key amplifier is equal to:

R5 R5

--и.--and.

т.е. не зависит от параметров КУ 1, а определяется лишь коэффициентом передачи усилителя 3, сумматора 4 и АУ 5. Отметим, что ключевой усилитель в общем случае имеет более высокий уровень погрешностей, чем аналоговый, поэтому такое решение позволяет снизить погрешности устройства в целом. При этом основная часть мощности в нагрузке обеспечивается ключевым усилителем, что способствует повышению КНД устройства. Достоинством предложенного аналого-ключевого усилителя является также отсутствиеthose. it does not depend on the parameters of KU 1, but is determined only by the transmission coefficient of amplifier 3, adder 4 and AU 5. Note that a key amplifier in the general case has a higher level of errors than an analog one, therefore this solution allows to reduce the errors of the device as a whole. In this case, the main part of the power in the load is provided by a key amplifier, which contributes to an increase in the directivity of the device. The advantage of the proposed analog-key amplifier is also the lack of

5 i f 5 i f

(jf)-(jf) -

(2)(2)

33

44

(5) 5 1 /-Л 5 л bv () П рЛЛ / jj л .4 0) (5) 5 1 / -L 5 l bv () R pLL / jj l. 4 0)

общей обратной связи, что способствует снижению инерционности устройства.general feedback, which helps to reduce the inertia of the device.

Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о том, что средство, воплощающее заявленную полезную модель при ее осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата, заключающегося в снижении инерционности устройства. Следовательно, заявленная полезная модель соответствует условию «промыщленная применимость.Thus, the above information indicates that the tool embodying the claimed utility model in its implementation is able to achieve the achievement of the technical result perceived by the applicant, which consists in reducing the inertia of the device. Therefore, the claimed utility model meets the condition "industrial applicability.

.1L ФОРМУЛА.1L FORMULA

Claims

An analog-key voltage amplifier containing a signal source, a voltage combiner, key and analog amplifiers, characterized in that the signal source is connected to the input of the key amplifier and to the input of an inverting amplifier assembled on the basis of an operational amplifier, the output of the latter being connected to one of the inputs of the inverting voltage adder, the other input of which is connected to the output of the key amplifier, the output of the adder is connected to the input of the analog amplifier, and it is made inverting, and between the output key and the last one output amplifier connected load analog key amplifier.