SU1753581A1 - Двухтактный усилитель мощности АМ-сигнала, работающий в режиме класса А - Google Patents

Abstract

Устройство относитс  к радиотехнике и, в частности, может найти применение в квазилинейных усилител х мощности электрического сигнала. Цель изобретени  - сохранение максимального КПД при расширении динамического диапазона входного сигнала . Дл  этого в двухтактный усилитель мощности введены два фильтра верхних частот, два сумматора, четыре амплитудных детектора , два инвертора, благодар  чему по каж- дму из входов выходного двухтактного преобразовател  напр жение-ток осуществл етс  предварительное изменение сигнала , в результате которого выходной двухтактный преобразователь работает в экономичном режиме А. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Description

сл

С

Изобретение относитс  к усилительной технике и может быть использовано в линейных усилител х мощности электрических сигналов.

Цель изобретени  - сохранение максимального значени  КПД при расширении динамического диапазона входного сигнала .

На чертеже представлена принципиальна  электрическа  схема двухтактного усилител  мощности AM сигнала, работающего в классе А.

Двухтактный усилитель мощности AM сигнала, работающий в классе А, содержит двухтактный преобразователь 1 напр же ние-ток, блок 2 формировани  возбуждающих сигналов, выходы которого подключены к блокам 3 и 4 возведени  сигнала в квадрат. Выход 5 блока 3 возведени  сигнала в квадрат соединен с одним входом сумматора 6 через фильтр 7 верхних частот.

Выход фильтра 7 подключен к второму входу сумматора 6 через последовательно соединенные детектор 8 AM сигнала и инвертор 9. Выход 10 блока 4 возведени  сигнала в квадрат соединен с одним входом сумматора 11 через фильтр 12 верхних частот. Выход фильтра 12 подключен к второму входу сумматора 11 через последовательно соединенные детектор 13 AM сигнала и инвертор 14. Пол рность детекторов 8 и 13 AM сигнала обратна пол рности выходного сигнала соответствующих сумматоров 6 и 11. Выходы 15,16 сумматоров 6, 11 подключены к соответствующим входам двухтактного преобразовател  1 напр жение-ток. Каждый вход преобразовател  1 подключен через соответствующие детекторы 17, 18 огибающей ВЧ заполнени  усиливаемого сигнала к управл ющим входам регулируемых источников 19, 20 напр жени  питани  транзисторов 21, 22 оконечного каскада усилител .

vj сл

Сл)

СЛ 00

Усилитель мощности работает следующим образом.

Максимальный КПД оконечного каскада квазилинейного усилител  класса А будет в том случае, если транзисторы 21 и 22 работают в критическом режиме. Этот режим характеризуетсв  выполнением следующих условий работы: минимальные значени  импульсов токов коллекторов обоих транзисторов должны быть равны нулю, максимальное значение импульса тока коллектора должно быть равно току насыщени .

Работа усилител  по сн етс  эпюрами напр жений, при входном бигармониче- ском сигнале: U(sin (o t + sin coz t), где oi Q од - wi.

Это напр жение суммируетс  с напр жени ми посто нного смещени : -Uo и +U0 в блоке 2 формировани  возбуждающих сигналов. Выходные напр жени  блока 2 возвод тс  в квадрат блоками 3 и 4 возве- дени  сигнала в квадрат. При этом напр жени  описываютс  уравнени ми:

Us Ю bf± U0 + U (sin 0)2 t + sin 0) t))2

U0 ) - U(t),(1)

где b - коэффициент пропорциональности О/В);

U o b(U20 + U2}:

) 2bU0U(sin ow + sin (Oi t);

U (t) +0,5 bU2(cos 2 ftW + cos 2 (Oi t -cos ((02 - wi)t + cos ((oi ч- wi)t);

U0 2 U.

После фильтрации в блоках 7 и 12 напр жени  Us.io преобразуютс  в напр жеивых .7,12 ±u (t)) (2)

Здесь и далее в выражени х UBHX.I I номер блока усилител .

Приусловиисоблюдени 

(Oi Q (t) огибающие ВЧ заполнени  напр жений ивых.7,12 будут симметричны относительно оси времени t.

Выделенные детекторами 13 (8) огибающей ВЧ сигналы отрицательной (положительной ) пол рности после инвертировани  блоками 14 (9) складываютс  в сумматорах 11 (6) с напр жением ивых.12 (ивых.7). Причем 1иВых.9 l I Uabix. . Эти напр жени  образуют положительное смещение транзисторов 21 и 22 блока 1, Сумма напр жени  ивых.9 (ивых.14) с любым мгновенным значением вершин полуволн ВЧ заполнени  положительной (отрицательной) пол рности напр жений ивых.7 (ивых.12) равна нулю.

В блоке 1 напр жени  преобразуютс  в токи коллекторов транзисторов 21 и 22 в соответствии с формулами

0

5

0

5

0

5

0

5

0

iK.21 SUBb,x.(UBbIx.7+ I Увых.д ), (3) iK22 SUebix 16 S(UBbix.12 + I UBbix.14| ).

Тогда ток в нагрузке 23 с учетом формул (1)-(3) и равенства |ивых.9 l lUBbix.i4 I имеет вид

i23 lK.21 iK.22 4 SbU0U(sln УЦ + Sin (Oi t).

Таким образом обеспечиваетс  первое условие достижени  критического режима - равенства нулю максимальных значений импульсов токов коллекторов транзисторов 21 и 22. Кроме того, в двухтактном усилителе с симметричными плечами отсутствуют нелинейные искажени  усиливаемого сигнала .

Дл  выполнени  второго услови  работы оконечного каскада в критическом режиме - равенства максимальных значений импульсов токов коллекторов транзисторов 21 и 22 току насыщени , напр жени  питани  коллекторных цепей следует измен ть синхронно с огибающей ВЧ заполнени  напр жений в точках 15 и 16 по закону

Екэ.21,22 -К иВых.17,18,

где К S(RH + (1 /S«p) - коэффициент передачи по управл ющему входу блоков 19 и 20, RH - сопротивление нагрузки 23 усилител , а 5кр - крутизна линии критического режима выходной ВАХ транзистора.

Формула дл  коэффициента получена на основании уравнени  дл  расчета значени  тока насыщенного транзистора:

(Рн+(1/5кр)).

Выходные напр жени  детекторов 17 и 18 повтор ют законы изменени  огибающих ВЧ заполнений в точках 15 и 16. Таким образом, достигаетс  выполнение второго услови  работы оконечного каскада усилител  в критическом режиме. Следовательно, КПД устройства сохран ет максимальное значение при любом уровне входного сигнала .

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и   1. Двухтактный усилитель мощности АМ-сигнала, работающий в режиме класса А, содержащий выходной двухтактный преобразователь напр жение - ток с соответст- вующими источниками питани , блок формировани  возбуждающих сигналов, первый и второй выходы которого подключены к входам соответственно первого и второго блоков возведени  сигналов в квадрат , отличающийс  тем, что, с целью сохранени  максимального значени  КПД при расширении динамического диапазона входного сигнала, введены первый и второй детекторы АМ-сигнала, первый и второй инверторы , при этом выходы первого и второго блоков возведени  сигналов в квадрат через первый и второй фильтры верхних частот подключены к первым входам соответственно первого и второго сумматоров, выходы которых соединены с соответствующими входами выходного двухтактного преобразовател  напр жение -ток, причем первый и второй входы первого сумматора соединены через последовательно соединенные первые детектор АМ-сигнала и инвертор, а первый и втО( эй входы второго сумматора-через последовательно соединенные вторые детектор АМ- сигналэ и инвертор.

Г7

Редактор М.Бланар

Техред М.Моргентал

Заказ 2774ТиражПодписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35. Раушска  наб., 4/5

0

2. Усилитель мощности по п. 1, отличающийс  тем, что, с целью повышени  КПД, введены третий и четвертый детекторы АМ-сигнала, при этом источники питани  выходного двухтактного преобразовател  напр жение - ток выполнены регулируемыми , входы управлени  которых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого детекторов АМ-сигналов, к входам которых подключены соответствующие входы выходного двухтактного преобразовател  напр жение - ток.

Корректор В.Петраш

Claims (2)

1. Формула изобретения

   1. Двухтактный усилитель мощности AM-сигнала, работающий в режиме класса А, содержащий выходной двухтактный преобразователь напряжение - ток с соответствующими источниками питания, блок формирования возбуждающих сигналов, первый и второй выходы которого подключены к входам соответственно первого и второго блоков возведения сигналов в квадрат, отличающийся тем, что, с целью сохранения максимального значения КПД при расширении динамического диапазона входного сигнала, введены первый и второй детекторы AM-сигнала, первый и второй инверторы, при этом выходы первого и второго блоков возведения сигналов в квадрат через первый и второй фильтры верхних ча стот подключены к первым входам соответственно первого и второго сумматоров, выходы которых соединены с соответствующими входами выходного двухтактного преобразователя напряжение -ток, причем первый и второй входы перво- 5 го сумматора соединены через последовательно соединенные первые детектор AM-сигнала и инвертор, а первый и второй входы второго сумматора-через последовательно соединенные вторые детектор AM- 10 сигнала и инвертор.
2. 2. Усилитель мощности по л. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД, введены третий и четвертый детекторы AM-сигнала, при этом источники питания выходного двухтактного преобразователя напряжение - ток выполнены регулируемыми, входы управления которых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого детекторов AM-сигналов, к входам которых подключены соответствующие входы выходного двухтактного преобразователя напряжение - ток.