RU2320077C1 - Method for controlling power channel of a class d power amplifier - Google Patents

Method for controlling power channel of a class d power amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2320077C1
RU2320077C1 RU2006128527/09A RU2006128527A RU2320077C1 RU 2320077 C1 RU2320077 C1 RU 2320077C1 RU 2006128527/09 A RU2006128527/09 A RU 2006128527/09A RU 2006128527 A RU2006128527 A RU 2006128527A RU 2320077 C1 RU2320077 C1 RU 2320077C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
power
pulses
signal
integrated
positive
Prior art date
Application number
RU2006128527/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Евгений Николаевич Гейтенко (RU)
Евгений Николаевич Гейтенко
Александр Евгеньевич Гейтенко (RU)
Александр Евгеньевич Гейтенко
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики" filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Поволжская государственная академия телекоммуникаций и информатики"
Priority to RU2006128527/09A priority Critical patent/RU2320077C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2320077C1 publication Critical patent/RU2320077C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: engineering of equipment for amplifying power of electric signals, possible use for amplifying power in sound reproduction systems, in devices of automatics, measuring and transformation equipment.
SUBSTANCE: control method includes using first transistor switch to generate positive impulses of constant duration, or suing second transistor key to generate negative impulses of the same amplitude and duration, impulses are filtered and injected into load, simultaneously impulses are subtracted from input amplifier of signals, then integrated and integrated differential signal is injected to input of comparator, where it is compared to supporting voltage, which is equal to lower level of dynamic range, and transistor switch control impulses are formed. New feature is that additional positive and negative supporting voltages are set, values of which are proportional to members of power series with base equal to two, except the first power of two, and compared to integrated differential signal, while values of voltages of output positive and negative impulses are generated proportionally to members of power series with base two, by means of first, second and additional transistor switches.
EFFECT: reduced dynamic range of signal amplification, reduced energy losses in switches of power channel.
2 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к технике усиления мощности электрических сигналов и может быть использовано при усилении мощности в системах воспроизведения звука, а также в устройствах автоматики, измерительной и преобразовательной техники.The invention relates to techniques for power amplification of electrical signals and can be used for power amplification in sound reproduction systems, as well as in automation devices, measuring and converting equipment.

Известны усилители мощности (класса D - усиления) электрических сигналов посредством импульсного канала [1]. Для управления импульсным каналом используют цифровой задающий сигнал, который компрессируют. Цифровой сигнал преобразуют в широтно-модулированный импульсный сигнал. На выходе импульсного канала мощный импульсный сигнал фильтруют.Known power amplifiers (class D - gain) of electrical signals through a pulse channel [1]. To control the pulse channel using a digital reference signal, which is compressed. The digital signal is converted into a pulse-width modulated pulse signal. At the output of the pulse channel, a powerful pulse signal is filtered.

Выходной сигнал импульсного канала суммируют с положительным и отрицательным напряжениями небольшой величины и полученные напряжения используют для питания линейного канала. С помощью линейного канала осуществляют линейное усиление задающего сигнала. Поскольку ток линейного канала равен току нагрузки, его мощность и потери оказываются сравнительно большими.The output signal of the pulse channel is summed with positive and negative voltages of small magnitude and the resulting voltages are used to power the linear channel. Using a linear channel carry out a linear amplification of the reference signal. Since the current of the linear channel is equal to the load current, its power and losses are relatively large.

Наиболее близким по технической сущности является способ управления ключами силового канала усилителя мощности с использованием принципа сигма - дельта модуляции [2], при котором величину или мощность выходного сигнала усилителя задают плотностью выходных импульсов соответствующей полярности. Способ управления заключается в том, что с помощью первого транзистора формируют импульсы положительной полярности и постоянной длительности либо с помощью второго формируют импульсы отрицательной полярности и такой же амплитуды и длительности, импульсы фильтруют с помощью Г-образного фильтра и подают в нагрузку. Одновременно импульсы уменьшают в соответствии с коэффициентом усиления силового канала, но оставляют большими, чем входной сигнал, и вычитают из входного сигнала усилителя, затем разность интегрируют и подают на вход компаратора нулевого уровня, формирующего импульсы управления ключами. При увеличении входного сигнала и переходе через нулевой уровень посредством компаратора формируют импульс положительной полярности, при уменьшении и переходе через ноль - отрицательной.The closest in technical essence is the way to control the keys of the power channel of the power amplifier using the sigma-delta modulation principle [2], in which the magnitude or power of the output signal of the amplifier is set by the density of output pulses of the corresponding polarity. The control method consists in generating pulses of positive polarity and constant duration using the first transistor or using pulses of negative polarity and the same amplitude and duration using the second transistor, the pulses are filtered using a L-shaped filter and fed to the load. At the same time, the pulses are reduced in accordance with the gain of the power channel, but left larger than the input signal, and subtracted from the input signal of the amplifier, then the difference is integrated and fed to the input of the zero-level comparator, which generates key control pulses. With an increase in the input signal and a transition through the zero level, a pulse of positive polarity is formed by means of a comparator; with a decrease and a transition through zero, a negative one is generated.

Величина тактовой частоты импульсов в значительной мере определяет величины паразитных гармоник в выходном сигнале такого усилителя и их частоты. Более того, динамический диапазон выходного сигнала усилителя определяется максимально возможным числом импульсов тактовой частоты, укладывающихся на интервале половины периода верхней частоты спектра усиливаемых сигналов. Увеличение частоты тактирования с целью снижения искажений и увеличения динамического диапазона усиления приводит к возрастанию потерь в мощных ключевых транзисторах.The magnitude of the clock frequency of the pulses largely determines the values of spurious harmonics in the output signal of such an amplifier and their frequency. Moreover, the dynamic range of the output signal of the amplifier is determined by the maximum possible number of clock pulses that fall within the interval of half the period of the upper frequency spectrum of the amplified signals. Increasing the clock frequency in order to reduce distortion and increase the dynamic gain range leads to an increase in losses in high-power key transistors.

Решение задачи увеличения динамического диапазона выходного сигнала усилителя и (или) уменьшения потерь состоит в том, что дополнительно изменяют амплитуду формируемых импульсов на основании информации о величине интегрированного разностного сигнала и величины предыдущего выходного импульса усилителя. Амплитуду изменяют ступенчато с помощью дополнительных ключей.The solution to the problem of increasing the dynamic range of the output signal of the amplifier and (or) reducing losses is that they additionally change the amplitude of the generated pulses based on information about the value of the integrated difference signal and the value of the previous output pulse of the amplifier. The amplitude is changed stepwise with the help of additional keys.

Техническим результатом заявляемого решения является увеличение динамического диапазона усиления сигналов и снижение потерь энергии в ключах силового канала. Вследствие этого уменьшаются вес и габариты усилителя.The technical result of the proposed solution is to increase the dynamic range of signal amplification and reduce energy loss in the keys of the power channel. As a result, the weight and dimensions of the amplifier are reduced.

Сущность предлагаемого способа управления состоит в том, что задают дополнительные опорные напряжения положительной и отрицательной полярности, величины которых пропорциональны членам степенного ряда с основанием, равным двум, кроме первой степени двойки. С помощью дополнительных компараторов их сравнивают с интегрированной разностью входного сигнала усилителя и выходных импульсов усилителя положительной и отрицательной полярности, величины которых пропорциональны членам степенного ряда с основанием два. Когда разностный сигнал больше одного или нескольких положительных опорных напряжений, формируют импульс с амплитудой, определяемой суммой номера члена степенного ряда, соответствующей предыдущему импульсу, и номера члена ряда, соответствующего наибольшему опорному напряжению, меньшему, чем разность, или максимальной амплитуды, если это старший член ряда. В тех случаях, когда разностный сигнал меньше нуля, формируют импульс амплитуды, соответствующей разности номера члена степенного ряда, соответствующего предыдущему импульсу, и номера члена ряда, соответствующего наименьшему опорному напряжению, большему, чем интегрированная разность, или максимальной по модулю амплитуды отрицательной полярности, если это старший член ряда.The essence of the proposed control method is that they set additional reference voltages of positive and negative polarity, the values of which are proportional to the members of the power series with a base equal to two, except for the first power of two. Using additional comparators, they are compared with the integrated difference of the input signal of the amplifier and the output pulses of the amplifier of positive and negative polarity, the values of which are proportional to the terms of the power series with a base of two. When the difference signal is greater than one or more positive reference voltages, an impulse is formed with an amplitude determined by the sum of the power term number corresponding to the previous pulse and the number of the power term corresponding to the largest reference voltage less than the difference or the maximum amplitude, if it is the senior term row. In cases where the difference signal is less than zero, an amplitude pulse is generated that corresponds to the difference in the term number of a power series corresponding to the previous pulse and a number of a member of the series corresponding to the smallest reference voltage greater than the integrated difference or the maximum amplitude modulus of negative polarity if This is the senior member of the series.

В тех случаях, когда входной сигнал усилителя отсутствует, то есть равен нулю или меньше величины нижнего уровня динамического диапазона усиления усилителя, формируют нулевой уровень выходного напряжения.In cases where the input signal of the amplifier is absent, that is, equal to zero or less than the lower level of the dynamic range of the amplifier gain, a zero level of output voltage is formed.

На фиг.1 изображены диаграммы напряжений и токов, поясняющие заявляемый способ управления импульсным усилителем мощности электрических сигналов; на фиг.2 - структурная схема усилителя, реализующего способ управления.Figure 1 shows a diagram of voltages and currents, explaining the inventive method of controlling a pulsed power amplifier of electrical signals; figure 2 is a structural diagram of an amplifier that implements a control method.

На фиг.1 приведены диаграммы 1.1 и 1.2, где с помощью пунктирной кривой 1 изображен входной сигнал, приведенный к выходу, а ломаная линия 2 соответствует выходному напряжению усилителя.Figure 1 shows the diagrams 1.1 and 1.2, where using the dashed curve 1 shows the input signal, led to the output, and the broken line 2 corresponds to the output voltage of the amplifier.

На диаграмме 1.2 с помощью ломаной 8 изображен сигнал на выходе интегратора 9, прямые 9 и 10 соответствуют опорным сигналам компараторов положительного напряжения, а прямые 11 и 12 - опорным сигналам отрицательного напряжения.Diagram 1.2, using broken line 8, shows the signal at the output of the integrator 9, lines 9 and 10 correspond to the reference signals of the positive voltage comparators, and lines 11 and 12 correspond to the reference signals of the negative voltage.

С помощью фиг.2 изображена структурная схема усилителя мощности, с помощью которого реализуется предлагаемый способ управления. Усилитель содержит суммирующее устройство 13, с помощью которого производится вычитание сигнала отрицательной обратной связи из входного сигнала UВх, и интегратор 14. Интегрированный разностный сигнал в точке А изображен на диаграмме 1.2 фиг.1 в виде ломаной 8. Три опорных напряжения U1, U2, U3 подаются на положительные (прямые) входы компараторов 15-17 и отрицательные (инверсные) входы компараторов 18-20. Выходы компараторов соединены с входами сдвигового регистра, состоящего из триггеров 21-24, из них триггер 21 является знаковым, а выходы каждого разряда сдвигового регистра подаются на входы устройства 25 управления ключами VT1-VT7. Переключение сдвигового регистра производится синхронно с тактовой частотой fт.Using Fig.2 shows a structural diagram of a power amplifier, with which the proposed control method is implemented. The amplifier contains a summing device 13, with which a negative feedback signal is subtracted from the input signal U Bx , and an integrator 14. The integrated differential signal at point A is shown in diagram 1.2 of figure 1 as a broken line 8. Three reference voltages U 1 , U 2 , U 3 are fed to the positive (direct) inputs of the comparators 15-17 and the negative (inverse) inputs of the comparators 18-20. The outputs of the comparators are connected to the inputs of the shift register, consisting of triggers 21-24, of which the trigger 21 is significant, and the outputs of each bit of the shift register are fed to the inputs of the key management device 25 VT1-VT7. The shift register is switched synchronously with the clock frequency f t .

В качестве примера изображены три вида импульсов, отличающихся величиной амплитуды (или шесть с учетом импульсов отрицательной полярности). Амплитуды импульсов пропорциональны членам двоичного ряда 2, 4, 8, ..., 2n например, с общим коэффициентом пропорциональности 2. В этом случае амплитуда импульсов 3 равна 4 В, тогда амплитуда импульсов 4 равна 8 В, а импульсов 5-16 В. Амплитуды импульсов 6, 7 отрицательной амплитуды соответственно равны: (-4) В, (-8) В, а импульсы максимальной отрицательной амплитуды (-16) В, не показаны.As an example, three types of pulses are shown, differing in magnitude of the amplitude (or six taking into account pulses of negative polarity). The pulse amplitudes are proportional to the terms of the binary series 2, 4, 8, ..., 2 n, for example, with a common proportionality coefficient 2. In this case, the pulse amplitude 3 is 4 V, then the pulse amplitude 4 is 8 V, and the pulse is 5-16 V The amplitudes of the pulses 6, 7 of negative amplitude are respectively equal: (-4) V, (-8) V, and the pulses of the maximum negative amplitude (-16) V are not shown.

С помощью ключа VT1 производится коммутация напряжения UП1, в данном примере равного (+16) В, с помощью ключа VT2 - (-UП1), равного (-16) В. С помощью ключей VT3 и VT4 коммутируется напряжения соответственно UП2=+8 и (-UП2)=-8 В, а с помощью транзисторов VT5 и VT6 напряжения UП3=+4 В и (-UП3)=-4 В. Посредством транзисторного ключа VT7 осуществляется замыкание выхода на общий вывод. Импульсы выходного напряжения формируются последовательно и суммируются в точке В. Выходная цепь импульсного усилителя содержит Г-образный фильтр, включающий дроссель L1 и конденсатор С1.Using the key VT1, the voltage U P1 is switched, in this example equal to (+16) V, using the key VT2 - (-U П1 ) equal to (-16) V. Using the keys VT3 and VT4, the voltages are switched respectively U П2 = +8 and (-U П2 ) = - 8 V, and with the help of transistors VT5 and VT6 voltages U П3 = + 4 V and (-U П3 ) = - 4 V. By means of the transistor switch VT7, the output is shorted to the common output. The output voltage pulses are formed sequentially and summed at point B. The output circuit of the pulse amplifier contains a L-shaped filter, including a choke L1 and a capacitor C1.

Способ управления импульсным усилителем мощности осуществляется следующим образом.The method of controlling a pulsed power amplifier is as follows.

Задающий сигнал в аналоговой форме (кривая 1 на диаграмме 1.1 фиг.1) подают на вход устройства вычитания 13 (фиг.2). На другой вход устройства вычитания поступает сигнал отрицательной обратной связи по напряжению с общей выходной точки В ключей усилителя, который представляет собой последовательность импульсов, изображенных на диаграмме 1.1 фиг.1. В случае необходимости сигнал обратной связи уменьшают с помощью делителя (не показан), коэффициент деления которого определяет коэффициент усиления импульсного усилителя.The master signal in analog form (curve 1 in diagram 1.1 of figure 1) is fed to the input of the subtractor 13 (figure 2). At the other input of the subtraction device, a negative voltage feedback signal is received from the common output point B of the amplifier keys, which is a sequence of pulses shown in diagram 1.1 of Fig. 1. If necessary, the feedback signal is reduced using a divider (not shown), the division coefficient of which determines the gain of the pulse amplifier.

Разностный сигнал интегрируют посредством интегратора 14 и подают на компараторы 15-20, с помощью которых производят его сравнение с опорными напряжениями. Сигнал на выходе интегратора (в точке А на фиг.2) изображен ломаной 8 на диаграмме 1.2 фиг.1 и увеличен по оси ординат (U) для наглядности. Опорные напряжения U1, U2, U3 (на фиг.2) поступают на прямые входы компараторов 11, 12, 13 положительного напряжения и инверсные входы компараторов 14, 15 и 16. Величины опорных напряжений выбираются соответствующими величинам амплитуд импульсов напряжений, формируемых ключами, а величина U1 выбирается равной нижнему уровню динамического диапазона воспроизводимого сигнала, то есть практически нулю. Это позволяет воспроизводить входные сигналы малой величины путем формирования последовательности импульсов соответствующей плотности и наименьшей величины UП1, а также (-UП1). В силу малости величины U1 и (-U1) на фиг.1 они не показаны. В случае отсутствия сигнала на входе усилителя компараторы оказываются в нулевом состоянии, что соответствует замкнутому ключу VT2, это значительно снижает уровень собственных шумов усилителя и потерь энергии.The difference signal is integrated by means of an integrator 14 and is fed to comparators 15-20, with the help of which it is compared with reference voltages. The signal at the output of the integrator (at point A in figure 2) is depicted by a broken line 8 in diagram 1.2 of figure 1 and is increased along the ordinate (U) for clarity. The reference voltages U 1 , U 2 , U 3 (in FIG. 2) are supplied to the direct inputs of the positive voltage comparators 11, 12, 13 and the inverse inputs of the comparators 14, 15 and 16. The values of the reference voltages are selected according to the values of the amplitudes of the voltage pulses generated by the keys , and the value of U 1 is chosen equal to the lower level of the dynamic range of the reproduced signal, that is, almost zero. This allows you to reproduce the input signals of small size by forming a sequence of pulses of the corresponding density and the smallest value of U P1 , as well as (-U P1 ). Due to the smallness of the values of U 1 and (-U 1 ) in figure 1 they are not shown. In the absence of a signal at the input of the amplifier, the comparators are in the zero state, which corresponds to the closed key VT2, this significantly reduces the level of the noise of the amplifier and energy loss.

Опорное напряжение U2, изображенное прямой 9 на диаграмме 1.2, выбирают пропорциональным второй степени двойки, в данном примере с учетом общего коэффициента усиления, равного, например, k=10 и UП2=8 В, получаем U2=0,8 В. Аналогично третье опорное напряжение, изображенное прямой 10, равно U3=1,6 В. Опорные напряжения отрицательных уровней показаны с помощью прямых 11 (-0,8 В) и 12 (-1,6 В).The reference voltage U 2 , shown by line 9 in diagram 1.2, is selected proportional to the second power of two, in this example, taking into account the total gain equal to, for example, k = 10 and U P2 = 8 V, we obtain U 2 = 0.8 V. Similarly, the third reference voltage, depicted by line 10, is U 3 = 1.6 V. Reference voltages of negative levels are shown using lines 11 (-0.8 V) and 12 (-1.6 V).

Компараторы 15, 16, 17 переключаются в единичное состояние, когда выходной сигнал интегратора превышает напряжение соответственно U3, U2, или U1, а компараторы 18, 19 и 20 - когда выходной сигнал интегратора (отрицательной полярности) становится меньше чем соответственно (-U1), (-U2), (-U3). Таким образом, производят оценку по величине разницы между входным сигналом усилителя и значением напряжения последовательности импульсов в точке В. Оценку производят в момент времени, определяемый тактовой частотой fт.Comparators 15, 16, 17 switch to a single state when the integrator output signal exceeds voltage U 3 , U 2 , or U 1 , respectively, and comparators 18, 19 and 20 when the integrator output signal (negative polarity) becomes less than respectively (- U 1 ), (-U 2 ), (-U 3 ). Thus, they estimate the magnitude of the difference between the input signal of the amplifier and the voltage value of the pulse train at point B. The evaluation is performed at a time determined by the clock frequency f t .

Результат оценки, а именно единичный сигнал старшего сработавшего компаратора с наибольшим по модулю опорным сигналом, суммируют с содержимым сдвигового регистра (сумматора, с помощью которого реализуются функции сдвигового регистра). При этом выходной сигнал компаратора 17 подают на суммирующий вход первого разряда 24 сдвигового регистра, выход компаратора 16 - на суммирующий вход второго разряда 23, а выход компаратора 15 - на вход третьего разряда 22. Единичное состояние только первого, младшего, компаратора 17 приводит к сдвигу содержимого регистра на одну позицию влево. Если содержимое сдвигового регистра равнялось нулю, что соответствует коду 1000, где единица знакового разряда означает положительную полярность, то после срабатывания компаратора 17 на сдвиговом регистре будет код 1001. С приходом следующего тактового импульса и неизменности состояния компараторов на регистре будет 1010, затем 1100, и это состояние остается максимально возможным. В случае срабатывания компаратора второго уровня (0,8 В) происходит сдвиг содержимого регистра на две позиции влево. При срабатывании компаратора третьего уровня сдвиг содержимого регистра осуществляется на три позиции.The result of the evaluation, namely, a single signal of the highest triggered comparator with the largest reference signal in absolute value, is summed with the contents of the shift register (the adder with which the shift register functions are implemented). In this case, the output signal of the comparator 17 is fed to the summing input of the first discharge 24 of the shift register, the output of the comparator 16 is fed to the summing input of the second discharge 23, and the output of the comparator 15 is fed to the input of the third discharge 22. A single state of only the first, youngest, comparator 17 leads to a shift the contents of the register one position to the left. If the contents of the shift register was zero, which corresponds to code 1000, where the unit of the sign digit means positive polarity, then after the comparator 17 is activated, the code will be on the shift register 1001. With the arrival of the next clock pulse and the state of the comparators on the register will be 1010, then 1100, and this condition remains the maximum possible. In the case of a second-level comparator (0.8 V), the contents of the register are shifted two positions to the left. When the third level comparator is triggered, the contents of the register are shifted by three positions.

Срабатывание компараторов отрицательных напряжений 18, 19 и 20 происходит аналогично, а сдвиг содержимого регистра производится в обратном направлении, то есть вправо. Таким образом, в данном примере регистр имеет следующие разрешенные состояния (в порядке убывания): 1100, 1010, 1001, 1000, 0100, 0010, 0001. Предложенный способ кодирования не является единственно возможным и не имеет принципиального значения. В соответствии с каждым из приведенных кодов с помощью ключевых транзисторов формируется импульс, имеющий амплитуду: UП1=16 В, UП2=8 В, UП3=4 В, U=0 В, -UП3=-4 В, -UП2=-8 В, -UП1=-16 В.The operation of the negative voltage comparators 18, 19 and 20 occurs in a similar way, and the contents of the register are shifted in the opposite direction, that is, to the right. Thus, in this example, the register has the following allowed states (in descending order): 1100, 1010, 1001, 1000, 0100, 0010, 0001. The proposed encoding method is not the only possible and does not matter. In accordance with each of the codes, a pulse is generated using key transistors with an amplitude: U П1 = 16 V, U П2 = 8 V, U П3 = 4 V, U = 0 V, -U П3 = -4 V, -U P2 = -8 V, -U П1 = -16 V.

В момент времени t=0 на фиг.1 выходной сигнал 8 интегратора (в точке А) приводит к срабатыванию компаратора 15 третьего уровня и формированию импульса напряжения максимальной величины 16 В. В момент окончания первого импульса выходной сигнал 8 интегратора оказывается меньше второго отрицательного уровня, но больше третьего отрицательного, что соответствует срабатыванию компаратора 19 и сдвигу содержимого регистра на две позиции вправо, в сторону уменьшения. Это означает формирование второго импульса с амплитудой, равной 4 Вольта, и одновременно увеличение сигнала на выходе интегратора. По окончании второго импульса сигнал 8 интегратора становится положительным и превосходит по величине второй уровень. В результате сдвига содержимого регистра на две позиции влево с помощью транзисторного ключа VT1 формируется импульс максимальной величины UП1=16 В. Дальнейший процесс формирования импульсов аналогичен приведенному. В отдельных случаях возможен переход кода регистра сразу на три позиции, что изображено в момент формирования одиннадцатого слева импульса, величина которого равна нулю, или четырнадцатого импульса и так далее.At time t = 0 in FIG. 1, the output signal 8 of the integrator (at point A) triggers the comparator 15 of the third level and the formation of a voltage pulse of a maximum value of 16 V. At the end of the first pulse, the output signal 8 of the integrator is less than the second negative level, but more than the third negative, which corresponds to the operation of the comparator 19 and the shift of the contents of the register by two positions to the right, in the direction of reduction. This means the formation of a second pulse with an amplitude of 4 Volts, and at the same time an increase in the signal at the output of the integrator. At the end of the second pulse, the integrator signal 8 becomes positive and exceeds the second level in magnitude. As a result of shifting the contents of the register by two positions to the left with the help of the transistor switch VT1, a pulse of maximum value U П1 = 16 V is formed. The further process of pulse formation is similar to the above. In some cases, it is possible to switch the register code immediately to three positions, which is shown at the time of formation of the eleventh left pulse, the value of which is zero, or the fourteenth pulse, and so on.

На диаграммах фиг.1 изображены процессы в случае превышения тактовой частоты (передискретизации) в сравнении с основной гармоникой входного сигнала (полуволны) в 32 раза. Это соответствует динамическому диапазону представления сигнала такой частоты с помощью импульсов амплитуды UП1=4 В, равному по величине D=20lg(32/2)≈24 дБ. За счет введения дополнительных импульсов, отличающихся по величине в 4 раза, можно увеличить общий динамический диапазон Do усиления до значения DО=D+DД≈24+12≈36 дБ.The diagrams of figure 1 depict the processes in case of exceeding the clock frequency (oversampling) in comparison with the main harmonic of the input signal (half-wave) by 32 times. This corresponds to the dynamic range of the signal representation of such a frequency using amplitude pulses U П1 = 4 V, which is equal to D = 20lg (32/2) ≈24 dB in magnitude. Due to the introduction of additional pulses, differing in magnitude by a factor of 4, it is possible to increase the overall dynamic range D o of gain to a value of D O = D + D D ≈24 + 12≈36 dB.

Использование прелагаемого способа управления силовым каналом усилителя мощности класса D позволяет снизить потери энергии в ключах и увеличить динамический диапазон усиления сигналов.Using the proposed method of controlling the power channel of a class D power amplifier can reduce the energy loss in the keys and increase the dynamic range of signal amplification.

Источники информацииInformation sources

1. Кибакин В.М. Основы ключевых методов усиления. М., «Энергия», 1980, с.15.1. Kibakin V.M. The basics of key gain methods. M., "Energy", 1980, p.15.

2. TRIPATH TECHNOLOGY, INC 3900 Freedom Circle. Santa Clara, CA 95054 408.567.3000, www-tripath-com. TA2022, Stereo 90 W (4) Class-T™ Digital Audio Amplifir Driver Using Digital Power Processing (DPP™) Technology.2. TRIPATH TECHNOLOGY, INC 3900 Freedom Circle. Santa Clara, CA 95054 408.567.3000, www-tripath-com. TA2022, Stereo 90 W (4) Class-T ™ Digital Audio Amplifir Driver Using Digital Power Processing (DPP ™) Technology.

Claims (2)

1. Способ управления импульсным усилителем мощности электрических сигналов, заключающийся в том, что с помощью первого транзисторного ключа формируют импульсы положительной полярности и постоянной длительности, либо с помощью второго транзисторного ключа формируют импульсы отрицательной полярности и такой же амплитуды и длительности, импульсы фильтруют и подают в нагрузку, одновременно импульсы вычитают из входного сигнала усилителя, затем интегрируют и подают интегрированный разностный сигнал на вход компаратора, где сравнивают с опорным напряжением, равным нижнему уровню динамического диапазона, и формируют импульсы управления транзисторными ключами, отличающийся тем, что задают дополнительные опорные напряжения положительной и отрицательной полярности, величины которых пропорциональны членам степенного ряда с основанием, равным двум, кроме первой степени двойки, и сравнивают их с интегрированным разностным сигналом, при этом величины напряжений выходных импульсов положительной и отрицательной полярности формируют пропорциональными членам степенного ряда с основанием два, с помощью первого, второго и дополнительных транзисторных ключей, в тех случаях, когда интегрированный разностный сигнал больше одного или нескольких положительных опорных напряжений, то формируют выходной импульс с амплитудой, определяемой суммой напряжений предыдущего импульса и наибольшего опорного напряжения, соответствующего меньшему, чем интегрированный разностный сигнал, или формируют выходной импульс максимальной амплитуды, пропорциональной старшему члену ряда, если интегрированный разностный сигнал больше максимального опорного напряжения, пропорционального старшему члену ряда, когда разностный сигнал меньше нуля, формируют выходной отрицательный импульс амплитуды, соответствующей разности напряжения предыдущего импульса и наименьшего опорного напряжения большего, чем интегрированный разностный сигнал, или максимальной по модулю амплитуды отрицательной полярности, если интегрированный разностный сигнал по модулю больше опорного напряжения, пропорционального старшему члену ряда. 1. A method of controlling a pulsed power amplifier of electrical signals, which consists in the fact that using the first transistor switch generate pulses of positive polarity and constant duration, or using the second transistor switch form pulses of negative polarity and the same amplitude and duration, the pulses are filtered and fed into load, at the same time the pulses are subtracted from the input signal of the amplifier, then they are integrated and an integrated differential signal is fed to the input of the comparator, where they are compared with a voltage equal to the lower level of the dynamic range, and form transistor switch control pulses, characterized in that they set additional reference voltages of positive and negative polarity, the values of which are proportional to the members of the power series with a base equal to two, except for the first power of two, and compare them with an integrated difference signal, while the voltage values of the output pulses of positive and negative polarity form proportional to the terms of the power series with a base of two, using the first, second and additional transistor switches, in cases where the integrated difference signal is more than one or more positive reference voltages, an output pulse is formed with an amplitude determined by the sum of the voltages of the previous pulse and the largest reference voltage corresponding to a lower than the integrated difference signal, or form an output pulse of maximum amplitude proportional to the highest term of the series, if the integrated difference signal is above the maximum reference voltage proportional to the leading term of the series, when the difference signal is less than zero, an output negative pulse of amplitude is generated corresponding to the difference of the voltage of the previous pulse and the smallest reference voltage greater than the integrated difference signal, or the maximum amplitude negative negative polarity if the integrated difference signal modulo more than the reference voltage, proportional to the senior term of the series. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в случае входного сигнала, равного нулю или меньше величины нижнего уровня динамического диапазона усиления усилителя, формируют нулевой уровень выходного напряжения.2. The method according to claim 1, characterized in that in the case of an input signal equal to zero or less than the lower level of the dynamic range of the amplifier gain, form a zero level of the output voltage.
RU2006128527/09A 2006-08-04 2006-08-04 Method for controlling power channel of a class d power amplifier RU2320077C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006128527/09A RU2320077C1 (en) 2006-08-04 2006-08-04 Method for controlling power channel of a class d power amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006128527/09A RU2320077C1 (en) 2006-08-04 2006-08-04 Method for controlling power channel of a class d power amplifier

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2320077C1 true RU2320077C1 (en) 2008-03-20

Family

ID=39279918

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006128527/09A RU2320077C1 (en) 2006-08-04 2006-08-04 Method for controlling power channel of a class d power amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2320077C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2501155C1 (en) * 2012-11-01 2013-12-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" METHOD FOR POWER AMPLIFICATION ON GaN MICROWAVE TRANSISTORS AND PULSED MICROWAVE POWER AMPLIFIER

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2501155C1 (en) * 2012-11-01 2013-12-10 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Научно-Производственное Предприятие "Пульсар" METHOD FOR POWER AMPLIFICATION ON GaN MICROWAVE TRANSISTORS AND PULSED MICROWAVE POWER AMPLIFIER

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7058464B2 (en) Device and method for signal processing
CN102187582B (en) Multidigit D/A converter and using method thereof and the sigma-delta modulator containing this transducer
US6473019B1 (en) Low capacitance, low kickback noise input stage of a multi-level quantizer with dithering and multi-threshold generation for a multi-bit sigma-delta modulator
US8786477B1 (en) Digital-to-analog conversion with improved dynamic range
EP3229371B1 (en) Audio amplifier system
CN101611543A (en) △ ∑ modulation type digital to analog converter, digital signal processing method and AV device
EP0430449B1 (en) Method and apparatus for linearizing the output of a digital-to-analog converter
JP2004289789A (en) Multi-level class-d amplifier by means of 3 physical levels
RU2320077C1 (en) Method for controlling power channel of a class d power amplifier
US10523234B2 (en) Signal processing arrangement, sensor arrangement and signal processing method
US6646502B1 (en) Digital-input class-D amplifier
JP5236390B2 (en) Digital microphone
EP1008236A2 (en) Digital-to-analog conversion
JP3407851B2 (en) Delta-sigma D / A converter with PWM circuit / weighting circuit combination
CN102823128B (en) Digital amplifier
US20050015419A1 (en) Techniques to provide programmable finite impulse response filtering
KR20070059857A (en) Multi-bit sigma delta modulator with one dac capacitor and digital-analog convertor for multi-bit sigma delta modulator
JP2006523388A (en) Servo system, apparatus including servo system, sigma delta modulator and integrated circuit including sigma delta modulator
RU2441317C1 (en) Analog-to-digital converter
WO2006039510A9 (en) Continuous-time digital amplifier
KR20010030177A (en) Digital/analog converter having delta-sigma type pulse modulation circuit
JP2751177B2 (en) Digital-to-analog converter
JPH0774646A (en) Deltasigma modulator
Wulff et al. Switched capacitor analog modulo integrator for application in open loop sigma-delta modulators
KR940007381Y1 (en) Noise removing system of electronic musical instrument

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080805