SU1417174A1 - Усилитель мощности - Google Patents

Abstract

) Изобретение может быть использовано дл  высокоэффективного усилени  мощности однополосных и амплитуд- но-модулированных колебаний в радиопередающих устройствах. Цель изобретени  - увеличение КПД и уменьшение искажений. Устройство содержит амли- тудный детектор 1, у-ль 2 с управл емым усилением, у-ль 3 модулированных колебаний, аттенюатор 4, регулируемый источник 5 питани , регул тор 6 напр жени  смещени , линию задержки 7, регуглируемый аттеютатор 8, диф. у-ль 9, пиковые детекторы 10 и П, сумматор 12 и фильтр 13 верхних частот. Дп  устранени  искажений, св занных с изменением коэф. усилени  у-л  3 при переменном напр жении питани , служит у-ль 2, коэф. усилени  которого мен етс  в противофазе с изменением выходного напр жени  источника 5. При э том регул тор 6 обеспечивает температурную стабилиз-ацию режима у-л  3. Т.к. средние- и малые пиковые значени  выходного напр жени  источника 5, соответствующие пиковым значени м огибающей однополосных или амплитудно-модулированных колебаний, наиболее веро тны, то большую часть времени ключ источника 5 оказываетс  запертым. Это обеспечивает выигрыш в КПД, 1 з.п. ф-лы, 2 ил. а S (Л sr

Description

4ib

vl

4

Изобретение относитс  к радиотехнике и может быть использовано дл  высокоэффективного усилени  мощности однополосных и амплитудно-модулиро- ванных колебаний в радиопередающих устройствах.

Цель изобретени  - увеличение КПД и уменьшение искажений. :

На фиг. 1. изображена структурна  электрическа  схема усилител  мощности; на фиг. 2 -.структурна  электрическа  схема регулируемого источника питани .

Усилитель мощности содержит ампли тудный детектор 1, усилитель 2 с управл емым усилением, усилитель 3 модулированных колебаний, аттенюатор 4, регулируемый источник 5 питани , регул тор 6 напр жени  смещени , линию 7 задержки, регулируемый аттенюатор 8, дифференциальный усилитель 9, первый 10 и второй 11 пиковые детекторы, сумматор 12, фильтр 1 верхних частот, ключевой повьшаю- щий стабилизатор 14 напр жени , усилитель 15 класса D с отрицательной обратной св зью, дополнительный дифференциальный усилитель 16, дополнительный сумматор 17, источник 18 пи- тани .

Ключевой стабилизатор 14 напр жени  содержит широтно-импульсиый модул тор (ШИМ) 19, ключ 20, дроссель 21 и пр мосмещенный диод 22.

Усилитель мощности работает следующим образом.

Входной сигнал поступает одновременно на линию 7 задержки и через регулируемый аттенюатор 8 на амплитуд- нь1Й детектор 1, где происходит выделение о гибающей усиливаемого сигнала котора  управл ет работой регулируемого источника 5 питани  так, что выходное напр жение пропорционально мгновенным значени м огибающей усиливаемого сигнала. Это напр жение служит дл  питани  выходных цепей усилительных приборов усилител  3. При этом благодар  задержке в тракте пр  мой передачи, осуществл емой в линии задержки, на величину суммарного времени задержки в амплитудном детекторе I и регулируемом источнике 5

следовательно, и коэффициент передач всего тракта зависит от управл ющего напр жени , которое  вл етс  выходным дифференциального усилител  9 так, что при увеличении его коэффициент передачи регулируемого аттенюатора 8 также увеличиваетс .

На неинвертирующий вход дифференциального усилител  9 поступает напр жение , пропорциональное пиковому значению коллекторного (анодного) напр жени  усилител  3. При этом фильтр 13, подключенный своим входом к коллекторной (анодной) цепи усилител  3, служит дл  отделени  усиленного радиочастотного сигнала от напр жени  регулируемого источника питани , а второй пиковый детектор 11 вьодел ет пиковое значение огибающей усиленного сигнала U. . На инвертирующий вход дифференциального усилител  9 поступает напр жение-с выхода сумматора 12, пропорциональное разности пикового значени  напр жени  питани  усилител  3 и напр жени  Е„ При этом первый пиковый детектор выдел ет пиково е значение напр жени  питани , которое прикладываетс  к первому входу сумматора 12. К второму входу этого сумматора прикладываетс  напр жение от опорного источника , которое определ ет значение выходного напр жени  регулируемого источника 5 питани  в режиме молча«и  (E,«н)

Если коэффициент передачи дифференциального усилител  9 по инвертирующему входу дл  сигнала , равен, например. К™, а неинвертиру- щему входу (дл  , он выбираетс 

равным Kg. 7Г /iTo за счет

кмлкс.

глубокой отрицательной обратной св зи , охватывающей блоки 1, 5, 8, 9, 10 и 12, в устройстве поддерживаетс  равенство между сигналами (Е - л ЕМЛКС ЕМИН

Е

мин

iJ.

к MukC

ведливы соотношени 

и, т.е. спра- Е

мин

- HOKf. Nllff jj

и.

«мдкс

(С

питани  мгновенные значени  огибающей усиливаемого сигнала и переменного питающего напр жени  совпадают по фазе (времени). Коэффициент пере- дачи регулируемого аттенюатора 8, а

F Fл НОКС мцц тт

- к мокс

мин

означающие, что обеспечиваетс  требуемый закон регулировани .

3,4

Назначение остальных блоков структурной схемы такое же, как и в прототипе .

Дл  устранени  искажений, св занн с изменением коэффициента усилени  у усилител  3 при переменном напр жении питани , служит усилитель 2, коэфициент усилени  которого мен етс  в противофазе с изменением выходного напр жени  регулируемого источника 5 питани , дл  чего его выход св зан с управл ющим входом усилител  2 через аттенюатор 4. Наличие задержки в трате пр мой передачи обеспечивает пол- ное совпадение по времени Мгновенных значений огибающей усиливаемого сигнала и, соответственно, мгновенного коэффициента усилени  усилител  2: Ргул тор 6 напр жени  смещени  питает базовые (сеточные) цепи усилител  и служит дл  компенсации изменени  угла отсечки электронных приборов усилител  3 при изменении их напр жени  питани  (вследствие неидеаль- ности характеристик). Выходное напр жение регул тора 6 измен етс  в противофазе с изменением выходного напр жени  регулируемого источника 5, при этом регул тор 6 обеспечива- ет необходимую температурную стабилизацию режима усилител  3, а его :передаточна  характеристика выбираетс  с таким расчетом, чтобы во всем диапазоне изменени  напр жени  питани  коллекторных (анодных) цепей угол отсечки тока электронных приборов был минимально необходимым , но достаточным дл  получени  заданного уровн  нелинейных искажений усиленного сигнала.

Регулируемый источник 5 питани  работает следующим образом.

Напр жение огибающей усиливаемого сигнала UeiucT подаетс  на вход усилител  15 и управл ет его выходным напр жением. Пиковое значение этого напр жени  Е вьщел етс  первым пиковым детектором 10 и складываетс  в дополнительном сумматоре 17 с напр жением И лцлоа, опорного источника напр жени . Суммарное напр жение Ef,MK U cuiewro, приложено к неинвертирующему входу дополнительного дифференциального усилител  16, к инвертирующему входу которого приложено напр жение питани  усилител  15 ЕПНТ  вл ющеес  выходным напр жением ключевого повышающего

4 . стабилизатора 14, в свою очередь, питающегос  от напр жени  Ец.(.г первичной сети. По мере увеличени  Uoiii r от нул  увеличиваетс  напр жение на выходе дополнительного сумматора 17 (ЕР„ + euvLca. Д° °Р пока Е„ик - Ujuj-ora нсг (за вычетом падени  напр жени  на пр мосме- щенном диоде 22 и дросселе 21), и соответственно, вьЬсодное напр жение дополнительного усилител  16 меньще необходимого дл  запуска широтно-им- пульсного модул тора 19. В результате ключ 20 заперт, а питание усилител  15 происходит через последовательно соединенные дроссель 21 и пр - мосмещенный диод 22. В том случае, когда требуемое напр жение Е„„к , становитс  равным или больше (за вычетом падени  напр жени  на последовательно включенных дросселе и пр мосмещенном диоде), дополнительным дифференциальным усилителем 16 вырабатываетс  сигнал, запускающий ШИМ 19. При этом благодар  наличию указанных отличительных признаков значение Е„„г на выходе ключевого стабилизатора 14 напр жени  поддерживаетс  на уровне, превышающем тре- буемое ЕПИ на величину U|a.Hata.

Поскольку средние и малые пиковые значени  выходного напр жени  регулируемого источника питани , соответствующие пиковы значени м огибающей однополосных или амплнтудно-модули- рованных колебаний, наиболее веро тны , то большую часть времени ключ 20 оказываетс  запертым. Благодар  этому по сравнению с устройством- прототипом, в котором ключ работает посто нно, увеличиваетс  КПД.

ор м у л а изоб ретени 

I. Усилитель мощности, содержащий последовательно соединенные входную инию задержки, усилитель с управл емым усилением, выходной усилитель одулированных колебаний и последовательно соединенные амплитудный детектор , регулируемый источник питани , регул тор напр жени  смещени , ыход которого - подключен к выводам итани  выходного усилител  модулиованных колебаний, между выходом реулируемого источника питани  и вхоом управлени  усилител  с управ емым усилением включен аттенюатор.

5

отличающийс  тем, что, с целью увеличени  КПД и уменьшени  искажений, введен дифференциальный усилитель, между инвертирующим входом которого и выходом регулируемог источника питани  введены последовательно соединенные первый пиковый детектор, первый cj MaTop, второй

вход которого  вл етс  входом дл 

подключени  опорного напр жени , а между неинвертирующим входом диффе- ренециального усилител  и выходом выходного усилител  модулированных колебаний введены последовательно соединенные фильтр верхних частот и второй пиковый детектор, при этом между входом входной линии задержки и входом амплитудного детектора введен регулируемый аттенюатор, вход управлени  которого соединен с выходом дифференциального усилител . 2. Усилитель по п. 1, о т л и - чающийс  тем, что регулируемый источник питани  выполнен на источнике питани , подключенном к

Редактор Е. Копча

Составитель Н. Дубровска 

Техред М.Ходанич Корректор С. Черни

Заказ 4077/56

Тираж 928

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

46

входу питани  ключевого повышающего стабилизатора напр жени , к выходу которого подключены выводы питани  усилител  класса D с отрицательной обратной св зью, выход которого  вл етс  выходом регулируемого источника питани  и подключен через последовательно соединенные третий пиковый детектор и второй сумматор , другой вход которого соединен с вторым источником опорного напр жени , к неинвертирующему входу дополнительного дифференциального усилител , инвертирующий вход которого соединен с соответствующим вьшо- дом питани  усилител  класса D с отрицательной обратной св зью, а выход дополнительного дифференциального усилител  соединен с управл ющим входом ключевого повьш1ающего стабилиэатора напр жени  через широтно-импульс- ный модул тор, при этом вход усилител  класса D с отрицательной обратной св зью  вл етс  входом регулируе- мого источника питани .

Подписное

Claims (2)

1. Форм у'л а изоб'ретения 45

   1. Усилитель мощности, содержащий последовательно соединенные входную линию задержки, усилитель с управляемым усилением, выходной усилитель 5д модулированных колебаний и последовательно соединенные амплитудный детектор, регулируемый источник питания, регулятор напряжения смещения, выход которого - подключен к выводам 55 питания выходного усилителя модулированных колебаний, между выходом регулируемого источника питания и входом управления усилителя с управляемым усилением включен аттенюатор,

   5 отличающийся тем, что, с целью увеличения КПД и уменьшения искажений, введен дифференциальный усилитель, между инвертирующим входом которого и выходом регулируемого источника питания введены последовательна соединенные первый пиковый детектор, первый сумматор, второй вход которого является*входом для подключения опорного напряжения, а между неинвертирующим входом дифференециапьного усилителя и выходом выходного усилителя модулированных колебаний введены последовательно соединенные фильтр верхних частот и второй пиковый детектор, при этом между входом входной линии задержки и входом амплитудного детектора введен регулируемый аттенюатор, вход управления которого соединен с выходом дифференциального усилителя.
2. 2. Усилитель по π. 1, отличающийся тем, что регулируемый источник питания выполнен на источнике питания, подключенном к входу питания ключевого повышающего стабилизатора напряжения, к выходу которого подключены выводы питания усилителя класса D с отрицательной обратной связью, выход кото рого является выходом регулируемого источника питания и подключен через последовательно соединенные треЮ тий пиковый детектор и второй сумматор, другой вход которого соединен с вторым источником опорного напряжения, к неинвертирующему входу дополнительного дифференциального

   15 усилителя, инвертирующий вход которого соединен с соответствующим выводом питания усилителя класса D с отрицательной обратной связью, а выход дополнительного дифференциального

   2о усилителя соединен с управляющим входом ключевого повышающего стабилиза• тора напряжения через широтно-импульсный модулятор, при этом вход усилителя класса D с отрицательной обрат25 ной связью является входом регулируемого источника питания.

   фиг.?