SU1131022A1 - Class d amplifier - Google Patents
Class d amplifier Download PDFInfo
- Publication number
- SU1131022A1 SU1131022A1 SU833620768A SU3620768A SU1131022A1 SU 1131022 A1 SU1131022 A1 SU 1131022A1 SU 833620768 A SU833620768 A SU 833620768A SU 3620768 A SU3620768 A SU 3620768A SU 1131022 A1 SU1131022 A1 SU 1131022A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- input
- amplifier
- output
- level
- adder
- Prior art date
Links
Abstract
УСШШТЕЛЬ КЛАССА Д, содержащий генератор пилообразного напр жени , выход которого через. последовательно соединенные первый блок смещени уровн , первый сумматор и первый компаратор соединен с первым входом ключевого усилител , а также через.последовательно соединенные второй смещени уровн , второй сумматор, и второй компаратор соединен с вторым входом ключевого усилител , к выходу.которого подключен выходной фильтр нижних частот, причем вторые входы первого и второго блоков смещени уровн и первого и второго сумматоров подключены к общей вине, а вторые входы первого и второго компараторов соединены ме ду собой и вл ютс входом усилител класса Д, отличающийс тем, что, с целью уменьшени нелинейных искажений, выход генератора пилообразног о напр жени соединен с третьим входом первого сумматора через введенные последовательно включенные третий блок смещени уровн и амплитудньм селектор отрицательной пол рности и через введенные последовательно соединенные четвертый СП блок смещени уровн и -амплитудньй селектор положительной пол рности с третьим входом второго сумматора,, при этом вторые входы третьего и чет- s вертого блоков смещени уровн подключены соответственно к положительной и отрицательной шинам источника питани .CLASS D USER, containing a sawtooth generator, the output of which is through. connected in series the first level offset unit, the first adder and the first comparator are connected to the first input of the key amplifier, as well as through the second level offset sequentially connected, the second adder, and the second comparator is connected to the second input of the key amplifier, to the output of which the lower output filter is connected frequencies, the second inputs of the first and second blocks of the level offset and the first and second adders are connected to a common fault, and the second inputs of the first and second comparators are connected between themselves and are an input to a class D amplifier, characterized in that, in order to reduce non-linear distortions, the output of the saw-head voltage generator is connected to the third input of the first adder via a third-level level offset and amplitude negative-polarity selector inputted in series and through serially connected the fourth JV unit of displacement of the level and the amplitude selector of positive polarity with the third input of the second adder, while the second inputs of the third and fourth to the second blocks, see Levels are connected respectively to the positive and negative power supply buses.
Description
Изобретение относитс к радиотехнике и может использоватьс в усилительных устройствах средней и большой мощности. Известен усилитель, в котором входнсж сигнал преобразуетс в двухтактную последовательность широтномодулированных импульсов, пол рность которых соответствует пол рности входного сигнала, усиление двухтактной после 1овательности импульсов осуществл етс высокоэффективными двухтактными ключевыми усилител ми, .например, выполненными по мостовой схеме, каналы которых переключаютс с частотой входного сигнала, что зна чительно уменьшает потери, вызванные сквозными токами lj . Данный усилитель имеет высокий КПД, пор дка 85-90. Однако у этого усилител малый ди намический диапазон усилени . Это обусловлено тем, что в таких усилител х малым уровн м входного сигнала соответствует минимальна длительность импульсов, что приводит к существенным искажени м сигнала j вьщел емого на нагрузке, вследствие инер ционности переключени ключевых элементов , и уменьшению динамического диапазона усилени до 30-35 дБ. Наиболее близким техническим реше нием к предложенному вл етс усилитель класса Д, содержащий генератор пи лообразного напр жени , выход которог через последовательно соединенные первый блок смещени уровн , первый сумматор и первый компаратор соедине с первым входом ключевого усилител а также через последовательно соединенные второй блок смещени уровн , второй сумматор и второй компаратор соединен с вторым входом ключевого усилител , к выходу которого подклюIчен выходной фильтр нижних частот, причем вторые входы первого и второго блоков смещени уровн и первогои второго сумматоров подключены к общей шине, а вторые входы первого и второго компараторов соединены между собой и вл ютс входом усилител класса Д 2J . Однако известньй усилитель класса Д имеет существенные искажени амплитудно-частотной характеристики Цель изобретени - уменьшение нелинейных искажений. Цель достигаетс тем, что в усипителе-класса Д, содержащем генератор пилообразного напр жени , выход которого через последовательно соединенные первый блок смещени уровн , первьй сумматор и первый компаратор соединен с первым входом ключевого усилител , а также через последовательно соединенные второй блок смещени УРО.ВНЯ, второй сумматор и второй компаратор соединен с вторым входом ключевого усилител , к выходу которого подключен выходной фильтр нижних частот, причем вторые входы первого и второго блоков смещени уровн и первого и второго сумматоров подключены к общей шине, а вторые входы первого и второго компараторов соединены между собой и вл ютс входом усилител класса Д, выход генератора пилообразного напр жени соединен с третьим входом первого сумматора через введенные последовательно.включенные третий .блок смещени уровн и амплитудный селектор отрицательной пол рности и через введенные последовательно соединенные четвертый блок смещени уровн и амплитудный селектор положительной пол рности с тьретьим входом второго сумматора, при этом .вторые входы третьего и четвертого блоков смещени уровн подключены соответственно к положительной и отрицательной шинам источника питани . На фиг. 1 приведена структурна электрическа схема предложенного усилител класса Д; на фиг. 2 и 3 - . эпюры, по сн ющие формирование пилообразных напр жений; на фиг. 4 диаграммы , по сн ющие работуусилител ; на фиг. 5 - амплитудна характеристика усилител класса Д. Усилитель класса Д содержит генератор пилообразного напр жени (ПШ) 1, первый и второй блоки 2 и 3 смещени уровн , первый и второй сумматоры 4 и 5, амплитудный селектор 6 отрицательной и амплитудный селектор 7 положительной пол рностей, первый и второй компараторы 8 и 9, ключевой усилитель 10 и выходной фильтр нижних частот .(ФНЧ) 11, третий и четвертый блоки 12 и 13 смещени уровн . ГПН 1 предназначен дл формировани напр жени пилообразной формы Vj, (фиг. 2а и За) с посто нной амплиудой и частотой повторени . ГПН 1 ожет быть выпо.пнен на генератореThe invention relates to radio engineering and can be used in medium and high power amplifying devices. An amplifier is known in which the input signal is converted into a push-pull sequence of latitude-modulated pulses, the polarity of which corresponds to the polarity of the input signal, the push-pull gain after the pulse sequence is performed by highly efficient push-pull key amplifiers, for example, made using a bridge circuit, whose channels are switched with the input frequency signal, which significantly reduces losses due to through currents lj. This amplifier has high efficiency, on the order of 85-90. However, this amplifier has a small dynamic gain range. This is due to the fact that in such amplifiers, small input signal levels correspond to a minimum pulse duration, which leads to significant distortions of the signal j applied to the load due to the inertia of switching of key elements, and reducing the dynamic gain range to 30-35 dB. The closest technical solution to the proposed is a class D amplifier containing a voltage generator, the output of which is through a serially connected first level bias unit, the first adder and the first comparator connected to the first input of a key amplifier as well as serially connected second level bias unit , the second adder and the second comparator are connected to the second input of the key amplifier, the output of which is connected to an output low-pass filter, the second inputs of the first and second first biasing layer pervogoi blocks and second adders are connected to a common bus, and the second inputs of the first and second comparators are interconnected and are input amplifier D 2J. However, a class D limestone amplifier has significant distortion of the amplitude-frequency characteristic. The purpose of the invention is to reduce non-linear distortion. The goal is achieved by the fact that in the class D amplifier, containing a sawtooth generator, the output of which is connected through the first input of the key amplifier through the serially connected first level displacement unit, and the first comparator, as well as through the serially connected second displacement unit URO. , the second adder and the second comparator are connected to the second input of the key amplifier, the output of which is connected to the output of the low-pass filter, the second inputs of the first and second level offset blocks and the first The second and second adders are connected to a common bus, and the second inputs of the first and second comparators are interconnected and are the input of a class D amplifier, the output of the sawtooth generator is connected to the third input of the first adder via serially connected third level offset and amplitude the negative polarity selector and through the fourth level offset and amplitude selector of positive polarity entered in series with the third input of the second adder, wherein orye inputs of the third and fourth level shifting unit are respectively connected to positive and negative power supply rails. FIG. 1 shows the structural electrical circuit of the proposed Class D amplifier; in fig. 2 and 3 -. diagrams for the formation of sawtooth stresses; in fig. 4 diagrams that describe the operation of the amplifier; in fig. 5 - amplitude characteristic of class D amplifier. Class D amplifier contains a sawtooth voltage generator (PN) 1, first and second level displacement blocks 2 and 3, first and second adders 4 and 5, amplitude selector 6 negative and amplitude selector 7 of positive polarity , the first and second comparators 8 and 9, the key amplifier 10 and the output low-pass filter. (LPF) 11, the third and fourth blocks 12 and 13 of the level bias. The FPG 1 is designed to form a sawtooth-shaped voltage Vj (Fig. 2a and Za) with a constant amplitude and repetition rate. GPN 1 can be run on the generator
тактовых импульсов типа -меандр и интеграторе.clock pulses of type -andr and integrator.
Блоки 2 и 3, 12 и 13 смещени уровн предназначены дл смещени сигнала, поступающего на их первый j вход, соответственно в большую и меньшую сторону относительно напр жени , поступающего на их второй вход. Блоки 2, 3, 12 и 13 смещени уровн могут быть выполнены на крнден- ю саторе и диоде, причем в блоках 3 и 13 смещени уровн диод включен между выходом и вторым входом в пр мом направлении, а в блоках 2 и 12 смещени уровн - в обратном. На выходах блоков 2, 3, 12 и 13 смещени уровн формируютс пилообразные напр жени (минимальное значение совпадает с нулевым уровнем) U, U минимальное значение, равное - U 20 (максимальное значение равно 0)j (максимальное-значение равно +L1) , форма и амплитуда которых определ етс сигналом V , поступаюш 1М на первый вход блоков смещени уровн 25 (фиг. 2 а, б, в, фиг. 3 а, б, в).Blocks 2 and 3, 12 and 13 of the level bias are designed to bias the signal arriving at their first j input, respectively, on the larger and smaller side with respect to the voltage arriving at their second input. Blocks 2, 3, 12, and 13 of the level bias can be performed on the vertical sator and diode, and in blocks 3 and 13 of the level bias a diode is connected between the output and the second input in the forward direction, and in blocks 2 and 12 of the level bias in the opposite. At the outputs of blocks 2, 3, 12 and 13 of the level offset, sawtooth voltage is formed (the minimum value coincides with the zero level) U, U the minimum value equal to - U 20 (the maximum value is 0) j (the maximum value is + L1), the shape and amplitude of which is determined by the signal V, arriving at 1M at the first input of the level offset blocks 25 (Fig. 2 a, b, c, fig. 3 a, b, c).
Амплитудный селектор 6 отрицательной пол рности предназначен дл коммутации напр жени (2, поступающего на его вход с выхода блока 12 смещени уровн , на вход сумматора 4, при О На выходе амплитудного селектора 6 формируютс треугольные импульсы отрицательной пол рное- ти.The amplitude selector 6 of negative polarity is designed to switch the voltage (2, coming to its input from the output of the level shifter 12, to the input of the adder 4, when O) The output of the amplitude selector 6 is formed by triangular pulses of negative polarity.
Амплитудный селектор 7 положительной пол рности передает на вход суматора 5 напр жение 1/22 входе амплитудного селектора 7 формируютс треугольные импульсы положительной 40 пол рности. Амплитудные селекторы 6 и 7 могут быть,вьшольены на диодах, соответственно включенных в обратном и пр мом направлени х.Amplitude selector 7 of positive polarity transmits to the input of a sump 5 a voltage of 1/22 the input of an amplitude selector 7, triangular pulses of positive 40 polarity are formed. Amplitude selectors 6 and 7 can be extended on diodes, respectively, included in the reverse and forward directions.
Сумматоры 4 и 5 предназначены дл суммировани входных сигналов и могут быть выполнены резистивными, при условии, что обеспечиваетс равенство сопротивлений соответствующих ре- 50 зисторов сумматоров 4 и 5. На выходах сумматоров 4 и 5 формируютс пилообразные напр жени Vj yU и . причем скорость изменени пилообразных напр жений V и Vj в области от - 55 1 до 4 и в два раза больше, чем в остальной области (фиг, .2 г, д, фиг. 3 г, д).Adders 4 and 5 are designed to sum the input signals and can be made resistive, provided that the resistances of the corresponding resistors of adders 4 and 5 are equal. At the outputs of adders 4 and 5, sawtooth voltages Vj yU are formed. moreover, the rate of change of the sawtooth stresses V and Vj in the range from -55 1 to 4 and two times more than in the rest of the area (Fig. 2 g, d, Fig. 3 g, d).
Предлагаемый усилитель класса Д работает следующим образом.The proposed amplifier class D works as follows.
Выходное напр жение ПШ 1 . поступает через блок 2 смещени уровн на первый вход и через блок 12 смещени уровн и амплитудный селектор 6 - на третий вход сумматора 4, а также через блок 3 смещени уровн - на первый вход и через блок 13 смещени уровн и амплитудный селектор 7 - на третий вход сумматора 5. При этом на выходах сумматоров 4 и 5 формируютс соответственно напр жени Уц U и (фиг. 4а), имеющих общую область изменени от - Ц до 4 U , причем в этой области скорость изменени пилообразных напр жений V,и V в два раза выше. Напр жени V и V поступают на входы компараторов 8 и 9, где сравниваютс с нап1 жением усиливаемого сигнала. При Vi . U на выходе компаратора 8 формируетс импульс положительной пол рности, а при )2 Uv импульс отрицательной пол рности формируетс на выходе компаратора 9. Выходные импульсы компараторов 8 и 9 усиливаютс ключевым усилителем 10 и через выходной ФНЧ 11 передаютс на выход усилител класса Д.Output voltage PN 1. enters through the level 2 bias unit to the first input and through the level bias unit 12 and the amplitude selector 6 to the third input of the adder 4, and also through the level bias unit 3 to the first input and through the level bias unit 13 and the amplitude selector 7 to the third the input of the adder 5. In this case, the outputs of the adders 4 and 5 are formed, respectively, of the voltage Uz U and (Fig. 4a), having a common range of change from - C to 4 U, and in this area the rate of change of the sawtooth voltage V, and V in twice as high. The voltages V and V are fed to the inputs of comparators 8 and 9, where they are compared with the voltage of the amplified signal. With Vi. U at the output of the comparator 8 a positive polarity pulse is generated, and at 2 Uv a negative polarity pulse is formed at the output of the comparator 9. The output pulses of the comparators 8 and 9 are amplified by the key amplifier 10 and transmitted through the output of the low-pass filter 11 to the output of the class D amplifier.
При и, на выходе ключевого усилител 10 формируетс двухтактна последовательность импульсов (фиг.46 пол рность которых определ етс пол рностью усиливаемого сигнала. При /11м/ и на выходе ключевого усилител 10 формируетс последовательность разнопол рных импульсов, , в паузе . между которыми оба канала ключевого усилител 10 наход тс в закрытомWhen and, at the output of the key amplifier 10, a push-pull pulse sequence is formed (Fig. 46, the polarity of which is determined by the polarity of the amplified signal. At 11m / and at the output of the key amplifier 10, a sequence of polarized pulses is formed, in a pause. Between which both channels key amplifier 10 are closed
состо нии (фиг. 4б).state (Fig. 4b).
Таким образом, в предлагаемом усилителе класса Д обеспечиваетс формирование смешанной импульсной последовательности, двухтактной при больших уровн х }U,, и однотактной - при малых уровн х усиливаемого сигнала U Это позвол ет в предлагаемом усилителе класса Д получить динамический диапазон не менее чем у известного (40-45 дБ).Thus, in the proposed class D amplifier, the formation of a mixed pulse sequence, push-pull at high levels} U ,, and one-cycle - at small levels of the amplified signal U. This allows the proposed amplifier class D to obtain a dynamic range of at least known ( 40-45 dB).
Так как скорость изменени пилообразных напр жений и Vg в однотактном режиме работы в области от до и в два раза вьппе, чем в остальной области, то длительность импульсов в предлагаемом усилителе класса Д находитс следующим образом при U и однотактный режим работы длительность положительных импуль°° , «-г;Г длительность отрицательных импульсо . . U-UM . (2) при |Ujn(U двухтактный режим работы lUwl-U 2U скорость изменени пигде о(,лообразного напр жени в двухтактной области. Из (1), (2) и (3) следует, что в предлагаемом усилителе класса Д как в однотактном, так и в двухтактном режимах работы сохран етс пропорцио . нальность между входным и выходным сигналами. 2 UH где к - коэффициент усилени усилител . Таким образом, в. предлагаемом усилителе класса Д,.в отличие от известного , обеспечение смешанного режима работы.не приводит к искажению амплитудной характеристики. В предлагаемом усилителе класса Д амплитудна характеристика практически линейна (фиг. 5, сплошна лини ). В результате добавлени в известный усилитель.дополнительных узлов и св зей, в предлагаемом усилителе класса Д искажение выходного сигнала существенно меньше, чем у известного. Так, известный усилитель вследствие нелинейности амплитудной характеристики имеет, искажени выходного-сигнала1 пор дка 4-5%, в предложенном искажени не превышают 2%.Since the rate of change of the sawtooth voltage and Vg in single-ended mode in the field from to and twice as long as in the rest of the field, the pulse duration in the proposed Class D amplifier is as follows with U and single-cycle mode of positive pulse duration , “-G; G duration of negative impulses. . U-UM. (2) at | Ujn (U push-pull mode of operation lUwl-U 2U, the rate of change of pygde o (, uniform voltage in a push-pull region. From (1), (2) and (3) it follows that in the proposed class D amplifier, as in single-stroke and two-stroke modes of operation maintain proportionality between the input and output signals. 2 UH where k is the gain factor of the amplifier. Thus, in the proposed Class D amplifier, unlike the well-known, providing a mixed mode of operation. leads to distortion of the amplitude response. In the proposed class D amplifier The amplitude characteristic is almost linear (Fig. 5, solid line). As a result of adding additional nodes and connections to a known amplifier, in the proposed Class D amplifier, the distortion of the output signal is substantially less than that of the known. So, the known amplifier has , the output-signal distortion1 is in the order of 4-5%, in the proposed distortion it does not exceed 2%.
ФЛ9.1FL9.1
о-ц/ AA/ V V V иг.г лл WV Л Л ТУ Фиг.Зo-c / AA / V V V ig.gl WV L L TU Fig.Z
Фиг ЛFIG L
-1-0,5 -и О U O,SUM-1-0,5 -and O U O, SUM
Фиг. 5FIG. five
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU833620768A SU1131022A1 (en) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | Class d amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU833620768A SU1131022A1 (en) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | Class d amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1131022A1 true SU1131022A1 (en) | 1984-12-23 |
Family
ID=21074012
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU833620768A SU1131022A1 (en) | 1983-07-11 | 1983-07-11 | Class d amplifier |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1131022A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2749015C1 (en) * | 2020-09-03 | 2021-06-03 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Analog signal amplifier |
-
1983
- 1983-07-11 SU SU833620768A patent/SU1131022A1/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Т. Авторское свидетельство СССР № 565378, кл. Н 03 F 3/217, 1974. 2. Патент US № 3551851, кл. 332-9, 1970 (прототип). * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2749015C1 (en) * | 2020-09-03 | 2021-06-03 | Акционерное Общество "Концерн "Океанприбор" | Analog signal amplifier |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4973919A (en) | Amplifying with directly coupled, cascaded amplifiers | |
KR100775184B1 (en) | Class-d amplifier | |
US7671674B2 (en) | Amplifier circuit with automatic gain correction | |
JPH0884160A (en) | Light receiving circuit | |
WO2001048914A1 (en) | Signal amplifying circuit and optical signal receiver using the same | |
KR950003476B1 (en) | Light-receiving circuit | |
US6515542B1 (en) | Differential intermediate frequency (IF) amplifier with narrow band noise dithering for driving high speed analog-to-digital conversion and communication applications | |
CA1138139A (en) | Transmission bridge for a subscriber's circuit | |
JPS60134613A (en) | Amplitude increase limiting device | |
SU1131022A1 (en) | Class d amplifier | |
JPH08288757A (en) | Digital receiving circuit | |
US3633093A (en) | Amplifier overload protection circuit | |
US6166579A (en) | Digitally controlled signal magnitude control circuit | |
KR980003982A (en) | Method and system for restoring digital data of transmission balanced signal | |
US6642875B2 (en) | PWM converting circuit, D/A converter and PWM converting method with improved resolution | |
US4543496A (en) | Data converter and line driver for a digital data communication system | |
JP3354892B2 (en) | Amplifier circuit and optical receiver using the same | |
JP2722351B2 (en) | Imaging signal processing device | |
US3551838A (en) | Negative impedance repeater | |
SU1202021A1 (en) | Power amplifier | |
NL8100440A (en) | POWER AMPLIFIER. | |
US3544734A (en) | Negative impedance boosted transmission system | |
US4896351A (en) | Apparatus for separating dc current and ac current components of a composite signal | |
RU1771063C (en) | Digital power amplifier | |
SU413618A1 (en) |