SE420143B - Effektforsterkarkoppling - Google Patents

Description

15' 20 25 .8996633-1- 2 Vad som kännetecknar en förstärkerkoppling enligt uppfinningen framgår av bifogade patentkrav.

Uppfinningen skall i det följande beskrivas i anslutning till bifogade figurer 1-3. Pig 1 visar en förstärker-koppling enligt uppfinningen, vid vilken den pul- s sade förstärkaren direkt styrs av företärkarkopplingens insigzual. Pig 2 ooh 3 _ e visar två alternativa kopplingar .enligt uppfinningen, vid vilka den pulsade fdretärkaren styrs av den proportionelle förstärker-ens utsignnl. Pig 2 visar en koppling där den proportionella och den .puleade förstärkarena utspänningar adderas för bildande av förstärksrkopplingens utspänning. Pig 5 visar en alter- nativ koppling enmmeringen av de både. föratärkarnas uteignaler sker genom strömaddition.

Pig 1 visar en förstärkarkoppling enligt uppfinningen med en ingñngekläma A och en utgângsklämma. B. En ineignsl u1 tillförs inslagen A, och på utglngen B erhålls kopplingens utsignal 112. Insignelen 111 tillförs en puleed förstärkare SW, som kan pvL-afav sanna slag som den i fig 2 och fig 3 visade pulsade för- stärkaren. Insignalen styr den puleade förstärka-ens uteignal um så. att dess medelvärde strävar att följa ineignalen, d v s att vara proportionellt mot insig-nalen. Förstärkarens SWntsignal uw tillförs ett sunmeringeorgan S. En. proportionell förstärkare F, t e: en konventionell transistorförstärkeme med hög förstärkning, avger en utaigzal UF som i sunmeringsorganet S adderas till usw varigenom företärkarkopplingens utsignal V2 bildas. Insignalen 111 och ut- signalen u2 tillförs via. motstânden -R1 och 32 ingångar hos förstärkaren P med motsatta polariteter. Förstärkarens F uteigzal u? blir därför på känt sätt proportionell mot skillnaden e i “1 “z R1 32 Förstërksrens .F förstärkning är lämpligen hög, ooh skillnaden ovan blir då. mycket nära lika med noll. Förstärkaren F levererar därför i varje ögonblick en ut- signal F som är så. stor att R2 u2_.._._usw+uF.u1.-B-1- Kopplingens utsignal 112 kommer alltså att i varje ögonblick vara proportionell mot insipalen u1. * 10 15 20 25 55 Förstärkaren F kompenserar därvid för de avvikelser från den önskade proportio- naliteten som finns mellan den pulsade förstärker-ens utsignal uaw och insigialen u1 och som bl a. beror på den av omkoppling-ama i förstärkaren SW orsakade hög- frelwenta komponenten i signalen usw.

Eftersom den proportionella. förstärkaren F endast behöver ta hand om avvikel- serns. från exakt proportionalitet hos signalen u w komer vid lämplig dimen- sionering huvuddelen av förstärkarkopplingens uteffekt att levereras av den pulsade förstärkaren SW om har låga förluster. Endast en mindre del av ut- effekten behöver levereras av den proportionella förstärkaren F. Jämfört med en koppling med enbart en pulsad förstärkare kan därför med en ringa öhiing av förlusterna vid' oförändrad bandbredd en väsentlig reduktion av utspänning-ens övertonshalt erhållas, eller alternativt vid samma övertonshalt enwäsentlig ökning av bandbredden.

Pig 2 vilar en alternativ utföringsform av uppfinningen. Den pulsade förstärk- aren är här visad mera i detalj. Den består av två kopplingstreneistorer TR1 och TRZ, som i serie med varandra är anslutna mellan förstärks-kopplingen matnirgsspänningar +V och -V. Varje translator är entiparallellkopplad med en fríhjulsdiod, 201 och Då. Transistorema slås till och från med relativt hög frekvens. Spänningen i trsnsistoremas hopkopplingspunkt P komer därför att variera mellan värdena. +V och -V. Denna spänning har ett medelvärde, som i huvudsak följer förstärkarkopplingens insignal 111, och en på. medelvärdet överlegrad växelspänningskomponent med relativt hög frekvens. För att redu- cera denna komponent har den pulsade förstärkaren ett LC-filter 1-01. I ut- spänningen u” från detta är väzelkomponenten väsentligt reducerad till sin smplitud. Den pulsade förstärkaren innehåller för styrning av de 'hide kopp- lingstrsnsistorerna två nivâvippor V1 och V2, till vilka utsignalen frin den proportionelle. förstärkaren F matas. vippen V1 har en viss hysteres, -ooh dess tillslagsnivå är högre än dess frånslagsnivå. När vippans insignal ur uppnår tillslagsnivån blir vippans utsignal "1" och transistorn 'm1 slår till. Som nedan skall beskrivas tenderar då. u? att sjunka, ooh när HF sjunkit till från- slagenivån slås translatorn TR1 från. Motsvarande, fast för negativa värden hos uF, gäller för vippen V2 och translatorn 9232.

Den pulsade förstärker-ens utsignal u w matas till förstärkarkopplingens utgång IB via en sekundär-lindning V2 hos en transformator T. Denna transformator ut- gör sunmeringsorgan för numer-ing av utspämlingen u av från den pulsade för- stärkaren ooh utspänningen ur från den proportionella. förstärkaren. Spänningen uF tillförs transformatorns 'I prinfirlindnizzg V1 via en kondensator G2, som eoosaaa-1 10 15 20 25 50 55 8600633-1 blockera: den lågfrekventa komponenten i spänningen HF. Transformatorns kärna. är lämpligen försedd med ett luftgap och så. dimensionerad att den ej drivs i mättning av den lågfrekventa komponenten av belastningsströmmen (som i huvud- sar flyter genom linanzmgen va).

Enligt uppfinningen dimensioner-ae kopplingen företrädesvis på så. sätt att den pulsade förstärkaren levererar huvuddelen ooh den proportionella. förstärkaren endast en mindre del av uteffekten hos förstërksrkopplingen. I utförings- exemplet enligt fig 2 matas den pulsade förstärkaren och den proportionelle förstärkaren från samma matningsepännirger +V och -V. Genom att välja omsätt- ningstalet hos transformator-n I' så att varvtalet hos llndningen H1 är större _ än hos lindningen W2 (exemelvis i förhållandet 20z1) 'uppnås att förstärkarens F belastningtröm och därmed dess tvpeffekt blir liten Jämfört med förstärkar- kopplingens totala. ström resp typeffekt. Härigenom blir också effektförlustorna i förstärkaren F små.

Funktionen hos kopplingen är den följande. Förstärkarens F förstärkning antas vara stor, och förstärkaren avger därför en sådan utsignal att i varje ögonblick ua - u1. signalen är arr-rar i varje agenblick v? - 112 - vw. om samtliga signaler antas* vara positiva i ett visst ögonblick och TR1 ooh 'm2 båda vara. frånslegzs., så kommer. usw att tenders. att minska, vilket på grund av åter- kopplingen medför en ölming av flF. När VF när vippans V1 tillslagsnivå slås transistorn TR1 till och ansluter punkten P till matningsspänningen -i-V. m ökande ström drivs då genom :Lnduktorn I., och uw komer så att öka.

Detta medför att UF sjunker. Rör UI. nått vippans V1 frånslagsnivå slås tran- sistorn TR1 från. Strömmen genom L och så småningom även u” komer då att avta, varvid vi, ökar och när vippans V1 tillslagsnivå. uppnåtts slås transistorn 'H11 åter till.

På motsvarande sätt slås translatorn 'm2 till sd snart uF blir så mycket nega- tiv att vippans V2 tillslagsnivå nås.

Den pulsade förstärkaren ingår i detta alternativ i den återkopplade regler- slingan och komer alltid automatiskt att gripa in så snart förstärkarens P andel (u2 - um) i utspänningen 112 uppgår till en av transformatorns l' omsätt- ning och vippornas V1 och V2 tillslagsnivåer bestämd del av utspänningen, exempelvis några procent av utspånningen. Medelvärdet av den pulsade förstärk- arens utsigzal uw komer att i huvudsak följa. (vara proportionellt mot) för- stärkarkopplingens insigzzal ul. Avvikelserna. mellan den önskade utsignalen ua - 111 och den pulsade förstärkarens utsignal u w tas om hand av fdr- _ stärksren F. no 10 15 20 25 }0 55 8000633-1 Fig 5 visar en alternativ utföringsform av uppfinningen. Den skiljer sig från den i fig 2 visade genom att den pulsade förstärker-ens och den proportionells förstärkarens strömmar adderas (i stället för som i fig 2 deras utspänningsr).

Denna addition görs genom att strömmarna resp iw) tillförs en kopplinge- punkt D som tjänstgör som summeringsorgan. Den pulsade förstärksrsns transistorer 53111 ooh TR2 styras av vipporm V1 och V2, vilka slår till respektive trsnsistor när inepänningens absolutvärde sjunker under en förutbestämd tillslagsnivå och slår ifrån transietorn när absolutvärdet stiger över en. frånslagsnivå som år högre än tillslagsnivån. Förstärkaren F matas från matningsspänningaima via. tvi mätmotstånd R3 och H4. Spämiingarna 1:3 och u4 utgör därmed ett mått på förstärk- arens F' matningsström och därmed på dess utström iF.

Förstärkaren F avkänner liksom i fig 2 skillnaden ua - u1 , och' avger en sådan ström till det till klämman B anslutna belastningsobjektet att utspänningen u2 med n stor noggrannhet följer värdet u' - -šån Om förstärkarens F ström överstiger ett av vipporzzas V1 och V2 tillslagsnivåer och av motstånden H3 och H4 bestämt värde, slås en av transistorerna TIN och 'DRZ till och ger en ökande ström iw som samverkar med ir. Den senare strömmen konmer då att sjunka, och den till- slagna transistorn slås från när insignalen till vippen när frânslsgsnivån.

På, samma sätt som i fig 2 ingår här den pulsade förstärkaren i den återkopp- lade reglsrslingsxr., och den komer att ge huvuddelen av den ström som fordras för att utspänningen 112 skall följa inspänningen m1. Kopplingen dimensionera så, att förstärkaren F, som främst kompenserar den av pulsandet av transistorei-na orsakade högfrelwenta komponenten i utsignalen, endast behöver leverera en min- dre del av kopplingens uteffekt.

Som framgår av ovanstående beskrivning erbjuder uppfinningen en förstärkarkopp- ling som samtidigt har låga förluster, stor bandbredd och en rippelfri utspän- ning.

Vid de i fig 2 och 3 visade utföringsformenza ingår den pulsade förstärkaren i reglerslhzgan, Detta innebär fördelar ur regler-synpunkt, och vidare begränsas automatiskt uteffekten från den proportionella förstärkaren. Vid dessa utförings- former blir vidare den pulsade förstärkarens styrutrustning synnerligen enkel.

I fig 2 och 5 matas de båda förstärkama från en gemensam matningsspäzmingsfilla.

Alternativt kan förstärkarna ha skilda matningsspänningsr, varvid företrädes- vis den proportionella förstärkaren har en lägre matningsspänning än den pulssde förstärkaren. Den proportionella förstärkaren bör dock alltid ha så. hög mat- ningsspänning att den kan avge en utspänning som är något större än ripplet i utsignalen från den pulsade förstärkaren.

Claims (2)

1. aeeasss-1 6? PATENTIGÅV 1. Effektförstärkarkoppling, som k ä n n e t e c k n a s av att den innefattar en pulead förstärkare (SW) och en proportionell förstärkare (F). Utsignalen (usw) från den pulsade förstärkaren och utsignalen (HF) från den proportionella förstärkaren tillförs eummeringeorgan (S) som genom addition av de .båda nämnda utsignalerna bildar förstärkarkopplingens resulterande utsignal (ua). Den pul- sade förstärkaren är anordnad att styras i beroende av företärkarkopplingens insignal (111) på. så. sätt att dess utsignal (usw) strävar att efterlikna in- signalen (111). Den proportionella förstärkaren är anordnad att styras i he- roende av avvikelsen mellan förstärkarkopplirxgens insigxzal (111) och utsignal (u2) .

2. Effektförstärkarkoppling enligt patentkravet 1, vilken k ä. n n e t e c k - n a. s av att förstärkarkopplizzgens insigxxal (111) är 8110-161125- BW tillföra!! (1611 pulsade förstärkaren (SW)..för styrning av denna. ö: Effektföretärkarkoppling enligt patentkravet 1, vilken k ä n n e t e c k - n a. s av att utsiyzalen (uF) från den proportionella förstärkaren (F) är anord- nat att tillföras det pulsaae förstärkaren (v1, va, sm, m2, m, D2, L, c1) för styrning av denna. 4. Effektförstärkarkoppling enligt patentbavet 1, vilken k ä n n e t e c k - n a s av att den pulsade förstärkaren (V1, V2, m1, TR2, 201, D2, L, G1) inne- fattar nivåktzmanae styrorgan (v1, va) anoraneae ett slå till ett av förstärk- arens kopplingsorgan så. snart utsignalen 0%, från den proportionella för- i stärkas-en (F) uppnå;- en ifömtštëma nivå. a. 'aa-if ,.. L. - _. .--, . _ 7-3 _ w 'v;GfJfI|~v--vr-~vqnn~pn«~«-»-~ - .-.a-.U-.y-...puvw