Изобретение относитс к радиотехнике и предназначено дл использовани в усилительных устройствах большой и средней мощности, в частности в электроразведке полезных ископаемых, гидроакустических усилител х мощности,,громкоговор щих устройствах , коллекторных модул торах передатчиков и т.д. Известен ключевой усилитель низкой частоты, использующий широтноимпульсную модул цию, в котором обес печиваетс гальваническа разв зка предварительного и мощного усилителей посредством введени в его соетав трансформатора. Это позвол ет обеспечить согласование предваритель ного и мощного каскадов, а также использовать в качестве оконечных каскадов наиболее энергетически зффективные мостовые схемы и тем самым существенно повысить КПД данного уси лител lj . Однако в этом ключевом усилителе через трансформаторы передаютс низкочастотные составл ющие импульсного сигнала, что существенно ограничивает частотный диапазон усилени , так как в области низких частот (пор дка 1-10 Гц) габариты трансформатора зна чительно возрастают. Наиболее близким к изобретению вл етс усилитель класса Д, содержа щий блок сравнени , первый вход кото рого вл етс входом усилител класса Д, а выход через последовательно соединенные распределитель импульсов трансформатор и двухтактный выпр митель соединен с выходным ключевым усилителем 2J . Однако известный усилитель класса Д имеет недостаточную стабильнос фазочастотной характеристики. Цель изобретени - повышение стабильности фазочастотной характеристик ки. Цель достигаетс тем, что в усили теле класса Д, содержащем блок сравнени , первый вход которого вл етс входом усилител класса Д, а выход через последовательно соединенные распределитель импульсов, трансформа тор и двухтактный выпр митель соединен с выходным ключевым усилителем, выход блока сравнени через введенные и последовательно соединенные дискри минатор длительности, блок совпадени и счетный триггер- подключен к управл ющему входу распределител импульсов, второй вход блока совпадени соединен с входом дискриминатора длительности, а между вторым входом блока сравнени и дополнительным выходом выходного ключевого усилител введена цепь обратной св зи. На фиг. 1 приведена структурна электрическа схема предложенного усилител класса Д; на фиг. 2 - эпюры напр жений, по сн ющие его работу. Усилитель класса Д содержит блок 1 сравнени , распределитель 7, импульсов , трансформатор 3,выходлой ключевой усилитель 4, двухтактный выпр митель 5, дискриминатор 6 длительности , блок 7 совпадени , счетный триггер 8 и цепь 9 обратной св зи. На фиг. 2 (а,б,в,г,д,е) приведены входной сигнал V и сигнал цепи 9 обратной св зи V , поступающие на входы блока 1 сравнени , на выходе которото формируетс сигнал с широтно-импульсной модул цией (ШИМ) V( , а также выходные сигналы Дискриминатора 6 длительности V, блока 7 совпадени V , счетного триггера 8 V и, распределител 2 импульсов Vj. Блок 1 сравнени при Vд, ос формирует на выходе импульс (), а при VM VQC --паузу (V, 0), тем самьм обеспечива адаптивную широтноимпульсную модул цию. Дискриминатор 6 длительности предназначен дл формировани последовательности коротких импульсов V2 с периодом повторени с , когда сигнал на его входе V i (импульс на выходе блока 1), причем первыйимпульс на выходе дискриминатора 6 формируетс через 1 с момента начала импульса на его входе. Если длительность импульсов ty на входе дискриминатора 6 меньше установленной величины ty, то его выходное напр жение не измен етс (). Дискриминатор 6 длительности может быть выполнен на генераторе тактовой частоты, счетчике и двух элементах И-НЕ. Блок 7 совпадени формирует на выходе сигнал V,V V,, поступающий на вход счетного триггера 8, который переключаетс по каждому положительному фронту импульсного сигнала Yi , формиру тем самым управл ющее напр жение V дл распределител 2 импульсов . Распределитель 2 импульсов строитс как и в известном усилителе иThe invention relates to radio engineering and is intended for use in high and medium power amplifying devices, in particular in electrical prospecting of minerals, sonar power amplifiers, loudspeakers, collector modulators of transmitters, etc. A low-frequency key amplifier is known that uses a pulse-width modulation in which galvanic isolation of a pre-power amplifier is provided by introducing a transformer into its socket. This allows for the coordination of preliminary and powerful cascades, as well as using the most energy efficient bridge circuits as terminal cascades and thus significantly increasing the efficiency of this amplifier lj. However, in this key amplifier, low-frequency components of the pulse signal are transmitted through transformers, which significantly limits the frequency range of the gain, since in the low frequency range (about 1-10 Hz), the transformer dimensions increase significantly. Closest to the invention is a Class D amplifier containing a comparison unit, the first input of which is the Class D amplifier input, and the output through a serially connected pulse distributor, a transformer and a push-pull rectifier are connected to an output 2J key amplifier. However, the known class D amplifier has an insufficient stability of the phase-frequency characteristic. The purpose of the invention is to improve the stability of the phase-frequency characteristics of ki. The goal is achieved by the fact that in a class D amplifier containing a comparison unit, the first input of which is an input of a class D amplifier, and the output through a serially connected pulse distributor, a transformer and a push-pull rectifier are connected to an output key amplifier, the output of the comparator through and a successively connected discriminator of duration, a coincidence unit and a counting trigger are connected to the control input of the pulse distributor, the second input of the coincidence unit is connected to the input of the discriminator elnosti, and between the second input of the comparing unit and output an additional output amplifier inserted key feedback circuit. FIG. 1 shows the structural electrical circuit of the proposed Class D amplifier; in fig. 2 - stress diagrams for his work. The class D amplifier contains a comparison unit 1, a distributor 7, pulses, a transformer 3, a key amplifier 4 output, a push-pull rectifier 5, a duration discriminator 6, a coincidence unit 7, a counting trigger 8, and a feedback circuit 9. FIG. 2 (a, b, c, d, d, e) shows the input signal V and the signal of feedback circuit 9 V, coming to the inputs of the comparison unit 1, at the output of which a signal with pulse-width modulation (PWM) V ( as well as the output signals of the Discriminator 6 of duration V, block 7 of coincidence V, counting trigger 8 V and, distributor 2 of pulses Vj. Comparison unit 1 with Vd, oc forms a pulse () at the output, and with VM VQC - pause (V, 0), thereby providing adaptive width-to-pulse modulation. The duration discriminator 6 is designed to form a sequence V2 short pulses with a repetition period c, when a signal at its input is V i (a pulse at the output of block 1), the first impulse at the output of the discriminator 6 is formed after 1 from the start of the pulse at its input. values of ty, then its output voltage does not change (). The discriminator 6 of duration can be performed on a clock frequency generator, a counter, and two AND-NOT elements. The coincidence unit 7 generates at its output a signal V, V V ,, inputted to the input of the counting flip-flop 8, which switches on each positive edge of the pulse signal Yi, thereby forming control voltage V for the distributor 2 pulses. The distributor 2 pulses are constructed as in the known amplifier and
предназначен дл усилени импульсов V. , поступающих на его вход с выхода блока 1 сравнени , соответствующим . каналом предварительного усилител в зависимости от значени напр жени V на направл ющем входе распределител 2 импульсов.it is intended to amplify the pulses V., arriving at its input from the output of the comparison unit 1, corresponding. channel preamplifier depending on the value of the voltage V at the direction input of the distributor 2 pulses.
Усилитель класса Д работает следующим образом.Class D amplifier works as follows.
Если длительность импульсов V на выходе блока 1 сравнени меньше установленного значени I ц J , то выходное напр жение дискриминатора 6 длительности не измен етс () и импульсы V проход т через блок 7 совпадени на вход счетного триггера 8, который переключаетс по каждому спаду импульсов V( . При этом распределитель 2 импульсов обеспечивает поочередное усиление импульсов V( своими соответствующими каналами предварительного усилител . Если 4; г , то во врем импульса tj йа выходе дискриминатора 6 формируетс последовательность коротких импульсов Vn , которые, поступа через блок 7 совпадени на вход счетного триггера 8, обеспечивают его переключение с периодом 2(. При этом импульс, поступающий с выхода блока 1 сравнени на вход распределител 2 импульсов , преобразуетс - в две противофазных последовательности импульсов длительностью € и периодом повторени 2, кажда из которых усиливаетс соответствующим каналом предварительного усилител распределител 2 импульсов . If the pulse duration V at the output of the comparison unit 1 is less than the set value I c J, then the output voltage of the discriminator 6 of duration does not change () and the pulses V pass through the matching block 7 to the input of the counting trigger 8, which switches for each pulse drop V (In this case, the pulse distributor 2 alternately amplifies the pulses V (with their respective preamplifier channels. If 4; g, then during the pulse tj and the output of the discriminator 6 a sequence of short impulses is formed Vn, which, entering through the block 7 coincidence at the input of the counting trigger 8, ensures its switching with period 2 (. At that, the pulse coming from the output of the comparison block 1 to the input of the distributor 2 pulses, is converted into two antiphase pulse sequences of duration € a repetition period of 2, each of which is amplified by a respective preamplifier channel of the pulse distributor 2.
Таким образом, в предлагаемом усилителе класса Д сигнал с ШИМ независимо от длительности импульсов преобразуетс распределителем 2 импульсов в последовательность разнопол рных импульсов V , длительность которых не превышает . Последовательность импульсов Vg передаетс через трансформатор 3 и двухтактный вьшр митель 5 на вход выходного ключевого усилител 4, где формируетс последовательность импульсов, длительность которых равна длительности импульсов сигнала с ШИМ.Thus, in the proposed Class D amplifier, a signal with PWM is converted, irrespective of the pulse duration, by a distributor 2 pulses into a sequence of different polarity pulses V, the duration of which does not exceed. The pulse sequence Vg is transmitted through the transformer 3 and the push-pull expander 5 to the input of the output key amplifier 4, where a sequence of pulses is formed whose duration is equal to the duration of the pulses from the PWM signal.
Тем самым в предлагаемом усилителе класса Д.происходит передача, импульсов любой длительности через трансформатор 3 и обеспечиваетс возможность , использовани адаптивной ШИМ. В результате добавлени в известный усилитель класса Д дискриминатора 6 длительности, блока 7 совпадени , счетного триггера 8 и цепи 9 обратной св зи, в предлагаемом усилителе класса Д осуществл етс адаптивна ШИМ, что позвол ет существенно повысить стабильность амплитуднои фазочастотных характеристик в широком диапазоне изменени нагрузки. Так, если в известном усилителе класса Д в диапазоне частот от 0,5 д (f(j - частота среза фильтра нижних частот) при изменении сопротивлени нагрузки в 5 раз коэффициент усилени и фаза выходного сигнала относительно входного измен етс более чем в 2,5 раза, то в предлагаемом усилителе класса Д зти изменени не превышают 20%.Thus, in the proposed class D. amplifier, transmission of pulses of any duration via transformer 3 occurs and it is possible to use adaptive PWM. As a result of the addition of a discriminator 6 of duration, a block 7 of coincidence, a counting trigger 8 and a feedback circuit 9 to a known class D amplifier, the proposed class D amplifier performs adaptive PWM, which significantly improves the stability of the amplitude-phase characteristics in a wide range of load variation . So, if in the well-known class D amplifier in the frequency range from 0.5 d (f (j is the cutoff frequency of the low-pass filter) when the load resistance changes 5 times, the gain and phase of the output signal relative to the input signal changes by more than 2.5 times, in the proposed class D amplifier these changes do not exceed 20%.
Усложнеюсе схемы предлагаемого усилител класса Д в результате добавлени дополнительных блоков незначительно , так как они могут быть выполнены на стандартных микросхемах. Увеличение габаритов предлагаемого усилител класса Д по сравнению с известным даже на уровне мощности 100 Вт не превышаё т 1%.Complicating the scheme of the proposed class D amplifier as a result of adding additional units is insignificant, since they can be performed on standard microcircuits. An increase in the dimensions of the proposed class D amplifier as compared with the known power level of 100 W does not exceed 1%.