SU1363436A1 - Усилитель с широтно-импульсной модул цией - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к усилительной технике. Цель изобретени  - повышение стабильности уровн  выходного сигнала. Усилитель содержит генератор 1 тактовых импульсов, интегрирующий усилитель 2, компараторы ЗиЛ, ключевые усилители 5 и 6 мощности , сумматор-фильтр 7, инвертор 8, аттенюаторы 9 и 12, фильтр 10 нижних частот, модул тор 11 амплитуды тактовых импульсов и сумматор 13. При изменении напр жени  питани  усилителей 5 и 6 оно поступает через аттенюатор 9 и фильтр 10 на управл ющий вход модул тора 11, на выходе которого формируютс  пр моугольные импульсы с амплитудой, пропорциональной напр жению питани  усилителей 5 и 6. Соответственно и амплитуда пилообразного напр жени  на выходе усилител  2 будет пропорциональна этому напр жению питани . Дл  изменени  немодулированной длительности тактовых импульсов с помощью аттенюатора 12 и сумматора 13 вводитс  посто нное смещение, величина которого пропорциональна.изменению напр жени  питани  усилителей 5 и 6. Цель достигаетс  введением аттенюаторов 9 и 12, фильтра 10, модул тора -11 и сумматора 13. 2 ил. (Л Од О5 с оо о

Description

Изобретение относитс  к усилительной технике/ и может использоватьс  дл  усилени  модулирующих сигналов низкой частоты, например, при ампли- тудной модул ции в радиопередающих устройствах с коллекторной модул цией .

. Цель изобретени  - повышение стабильности уровн  выходного сигнала.

На фиг.1 представлена структурна  электрическа  схема предложенного усилител  с широтно-импульсной модул цией; на фиг.2 - временные диаграммы его работы,

Усилитель с широтно-импульсной модул цией содержит генератор 1 тактовых импульсов, интегрирующий усилитель 2, первьй и второй компараторы 3 и 4, первый и- второй ключевые уси- лители мощности (КУМ) 5 и 6, сумматор-фильтр 7, инвертор 8, первый аттенюатор 9, ф ильтр нижних частот (ФНЧ) 10, модул тор 11 амплитуды тактовых импульсов, второй аттенюатор 12, сумматор 13.

Усилитель с широтно-импульсной модул цией работает следующим образом .

Генератор 1 тактовых импульсов формирует последовательность двухпо- л рных пр моугольных импульсов типа . меандр. Модул тор 11 может представл ть собой транзисторный ключ, амплитуда импульсов на выходе которо го регулируетс  его напр жением питани , поступаюнщм на управл ющий вход а на выходе ключа включен раздели- тельньш конденсатор, чтобы в его выходном напр жении отсутствовала по- сто нна  составл юща . Интегрирующий усилитель 2 и инвертор 8 могут быть выполнены на основе операционных усилителей . Сумматор-фильтр 7 может представл ть собой однозвенный фильтр имеющий два дроссел , один конденсатор и общую нагрузку. Полоса пропускани  фильтра определ етс  максимальной рабочей частотой усилител  с ши- р-отно-импульсной модул цией. ФНЧ 10 служит дл  подавлени  резких выбросов напр жени  питани  КУМ 5 и 6 и может быть выполнен в виде однозвент ного КС-фильтра. Генератор 1 формирует последовательность двухпол рных пр моугольных импульсов типа меандр ( фиг.2а), котора , пройд  через модул тор 11, поступает на вход интегрирующего усилител  2, формирующего

5

5

0

0 5 40 5 50 55

симметричное пилообразное напр жение U(t) (фиг.26). Входной усиливаемый сигнал Пд, (фиг.26) поступает через, сумматор 13 на неинвертирующий вход компаратора 3 и через инвертор 8 - на инвертирующий вход компаратора 4. На инвертирующий вход компаратора 3 и неинвертирующий вход компаратора 4 поступает сигнал с симметричным пилообразным напр жением с выхода интегрирующего усилител  2. Широтно-им- пульсна  модул ци  осуществл етс  с помощью сравнени  входного усиливаемого сигнала с симметричным пилообразным напр жением в компараторах 3 и 4 (двусторонн   ШИМ первого рода). В моменты равенства сигналов на пр мом и инверсном входах каждого из компараторов 3 и 4 (фиг.2б) происходит их переключение ,в результате чего на выходе каждого компаратора формируетс  широтно-модулированна  импульсна  последовательность (фиг.2вХ Причем, широтно-модулированные импульсные последовательности с выходов компараторов 3 и 4 сдвинуты друг относительно друга на половину периода тактовой частоты. Они усиливаютс  ключевыми усилител ми мощности 5 и 6 и складываютс  в сумматоре-фильтре 7, на выходе которого вьщел етс  усиленный по мощности входной сигнал и„ (фиг.2г),

В случае нестабильности и пульсации напр жени  питани  КУМ 5 и 6 Е, привод щей, например, к изменению Е в k раз, т.е. при , дл  сохранени  стабильным уровн  выходного сигнала усилител  с широтно-импульсной модул цией необходимо в k раз изменить амплитуду пилообразного напр жени  (u,kU) и увеличить на Т

,

:rj- длительность немодулированных

/К.

тактовых (при ) импульсов, где Т - период тактовых импульсов. При изменении в k раз напр жени  питани  Е, оно поступает через аттенюатор 9 с коэффициентом передачи k.( и ФНЧ 10, устран ющий резкие изменени  и пульсации Е., с частотой переключени . КУМ 5 и 6, на управл ющий вход модул тора 11, на выходе которого формируютс  пр моугольные импульсы .с амплитудой, пропорциональной напр жению питани  КУМ 5 и 6 Е, : U

k,Eo ,., - . Соответственно, амплитуда

пилообразного напр жени  на выходе интегрирующего усилител  2 будет рав- где коэффициент пропорТ k. 04

.

циональносТи k., где Т

- посто нна  интегрировани  интегрирующего усилител  2. Дл  изменени  немодулированной длительности тактовых импульс ов на Т

1-k 2k

необходимо ввод ить посто нное смещение лО, на входе усилител  с широтио-импульсной модул цией, величина которого лUд,k„() , т.е. посто нное смещение величина которо- го пропорциональна изменению Eg. Дл  этого служат аттенюатор 12 с коэффициентом передачи k, трехвходовый сумматор 13, при этом на третий вход сумматора 13 должно поступать фикси- рованное опорное напр жение Em, при этом суммарное напр жение на выходе сумматора 13 будет равно , ЦЕ, +ЕД,, Дл  выполнени  этого k, и Е(р , т.е. коэффициент передачи аттенюатора 12

, а Е - J-т Ео- .

Т С 4 оФормула изобрете ни  

Усилитель с широтно-импульсной модул цией, содержащий генератор тактовых импульсов, последовательно соединенные первый компаратор, первый ключевой усилитель мощности и сумма0

5 0 5

0

тор-фильтр, последовательно соединенные второй компаратор и второй ключевой усилитель мощности, выход которого соединен с вторым входом сумматора-Фильтра , интегрирующий усилитель , выход которого соединен с инвертирующим входом первого компаратора и с неинвертирующим входом зто- рого компаратора, а также инвертор, выход которого соединен с инвертирующим входом второго компаратора, а вход - с неинвертирующим входом первого компаратора, при этом шины питани  первого и второго ключевых усилителей мощности соединены между собой , отличающийс - тем, что, с целью повышени  стабильности уровн  выходного сигнала, в него введен модул тор амплитуды тактовых импульсов, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - с входом интегрирующего усилител , между точкой соединени  шин питани  первого и второго ключевых уст пителей мощности и входом инвертора введены последовательно соединенные первый аттенюатор , фильтр нижних частот, выход которого соединен с управл ющим входом модул тора амплитуды тактовых импульсов, второй аттенюатор и сумматор , при этом второй и третий входы сумматора  вл ютс  соответственно входом усиливаемого сигнала и входом опорного напр жени  усршител  с щи- ротно-импульсной модул цией.

Рие. 2

ВНШШ Заказ 6378/52 Тираж 900

Подписное

Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектна , 4.

Подписное

Claims (1)

1. Формула изобрете ни я

   Усилитель с широтно-импульсной модуляцией, содержащий генератор тактовых импульсов, последовательно соединенные первый компаратор, первый ключевой усилитель мощности и сумма тор-фильтр, последовательно соединенные второй компаратор и второй ключевой усилитель мощности, выход которого соединен с вторым входом сумматора-фильтра, интегрирующий усилитель, выход которого соединен с инвертирующим входом первого компаратора и с неинвертирующим входом втог рого компаратора, а также инвертор, выход которого соединен с инвертирующим входом второго компаратора, а вход - с неинвертирующим входом первого компаратора, при этом шины питания первого и второго ключевых усилителей мощности соединены между собой, отличающийся- тем, что, с целью повышения стабильности уровня выходного сигнала, в него введен модулятор амплитуды тактовых импульсов, сигнальный вход которого соединен с выходом генератора тактовых импульсов, а выход - с входом интегрирующего усилителя, между точкой соединения шин питания первого и второго ключевых усилителей мощности и входом инвертора введены последовательно соединенные первый аттенюатор, фильтр нижних частот, выход которого соединен с управляющим входом модулятора амплитуды тактовых импульсов, второй аттенюатор и сумматор, при этом второй и третий входы сумматора являются соответственно входом усиливаемого сигнала и входом опорного напряжения усилителя с широтно-импульсной модуляцией.

   ВНИИПИ Заказ 6378/52 Тираж 900_________Подписное

   Произв.—полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.