Преобразователь переменного сигнала
Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к электрорадиотехнике, в частности, к преобразователям переменного сигнала, и может быть использовано для электропитания переменным напряжением любой заданной формы сигнала и для других целей.
Уровень техники Известен преобразователь переменного сигнала, включающий параллельно соединенные каскады усиления переменного сигнала и источник постоянного напряжения (Радиолюбитель, Ш6, 1999, c.24). Недостатками указанного преобразователя является то, что он имеет невысокую надежность, поскольку выход из строя источника постоянного напряжения приводит к прекращению функционирования всего усилителя, а его выходная мощность ограничена мощностными характеристиками активных элементов (транзисторов, ламп и т.п.), на которых он построен.
Известно также усиление переменного сигнала при помощи парных усилителей поточным методом (Европейский патент EP 0474 930 Bl). Недостаток данного устройства заключается в том, что резисторы соединяются последовательно с выходом для того, чтобы нагрузка на каждый усилитель была одинаковой и для компенсации разницы параметров усилителей и источников питания. Данные резисторы имеют разную величину и подбираются индивидуально. Это ведёт к уменьшению мощности и сложной наладке устройства.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является усилитель переменного сигнала, защищенный патентом РФ на полезную модель N°70731, где один и тот же сигнал усиливается несколькими одинаковыми с одними и теми же функциями каскадами усиления, включёнными параллельно по входу и через трансформатор по выходу. Недостатком прототипа является то, что мощность свыше 700 Вт в нем создают за счет П - образного сигнала, поскольку усилить синусоидальный или другой (кроме П - образного) сигнал на указанную мощность (свыше 700 Вт) сложно из-за потерь по мощности, по теплу, сопротивлению элементов, характеристик элементов и сложности конструкции.
Предлагаемый преобразователь переменного сигнала не имеет этих недостатков, поскольку выходной сигнал заданной формы составлен из нескольких П - образных сигналов. Отличие от прототипа состоит также в том, что предлагаемый преобразователь переменного сигнала сам вырабатывает П - образный сигнал и подаёт
его на входы каскадов усиления и преобразования, а на каскадах усиления и преобразования П - образные сигналы изменяются по длительности и амплитуде. Каскады усиления и преобразования имеют как одинаковые, так и разные параметры преобразования по длительности и амплитуде. Затем П - образные сигналы суммируются в сигнал, заданной, или приближенный к заданной, форме. Сигнал любой заданной формы не отличается по техническим характеристикам от сигнала, приближенного к любой заданной форме, используемого для электропитания.
Кроме того, предлагаемый преобразователь переменного сигнала при помощи имеющихся у него блоков автоматически перераспределяет нагрузку равномерно на каждый каскад усиления и преобразования и компенсирует разницу параметров усилителей и источников питания.
Сущность изобретения • Предлагаемый преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность при выходе из строя от одного до всех, кроме одного, источников постоянного напряжения и обеспечивает возможность неограниченного увеличения его выходной мощности за счет увеличения количества каскадов усиления и преобразования переменного сигнала и источников постоянного напряжения. При этом на каскадах усиления и преобразования, на выходном согласующем элементе, на выходе каскадов усиления и преобразования, на выходе согласующего выходного элемента (трансформатора) или согласующих выходных элементов (трансформаторов) П - образный входной переменный сигнал преобразуется в сигнал любой, или приближенный к любой, заданной формы (синус, пила и так далее), а на нагрузку предлагаемого преобразователя переменного сигнала подается оптимальный для этой нагрузки переменный сигнал.
Предлагаемый преобразователь переменного сигнала характеризуется высоким КПД, низкими потерями по теплу и мощности, а также низкой себестоимостью.
Раскрытие изобретения Указанный технический результат достигается тем, что в преобразователь переменного сигнала, включающий N параллельно соединенных каскадов усиления и преобразования переменного сигнала (N - натуральное число, N>1) и источник постоянного напряжения, являющийся блоком питания одного из каскадов усиления и преобразования переменного сигнала, введены N источников постоянного напряжения, а
выход каждого источника постоянного напряжения соединен с входом питания своего (индивидуального) каскада усиления и преобразования переменного сигнала.
Технический результат преобразования переменного П - образного сигнала в сигнал любой заданной, или приближённый к любой заданной, формы достигается за счет использования трех принципов работы преобразователя переменного сигнала, при этом элементы, входящие в состав указанного преобразователя, могут быть разными.
Указанный технический результат достигается также тем, что каждый каскад усиления и преобразования по форме задаваемого выходного сигнала преобразует переменный сигнал по длительности и по амплитуде, а на общем выходе или на выходе выходного элемента (например, трансформатора) образуется сигнал любой заданной, или приближённый к любой заданной, формы.
Указанный технический результат достигается также тем, что каждый каскад усиления и преобразования изменяет входной переменный сигнал по длительности, при этом изменение сигнала по длительности происходит по форме выходного задаваемого сигнала. Затем переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования, подаются на первичные обмотки выходного согласующего элемента (трансформатора). На выходном согласующем элементе (трансформаторе) количество витков на первичных обмотках рассчитывается по форме задаваемого выходного сигнала. Поэтому на вторичной обмотке амплитуда переменных сигналов образуется также по форме задаваемого выходного сигнала. На вторичной обмотке переменные сигналы суммируются, и на выходе преобразователя переменного сигнала появляется переменный сигнал любой заданной, или приближённый к любой заданной, формы. Как один из вариантов предлагаемого изобретения вместо нескольких первичных обмоток можно использовать одну обмотку с несколькими выводами. Указанный технический результат достигается также тем, что каждый каскад усиления и преобразования изменяет входной переменный сигнал по длительности. Изменение сигнала по длительности происходит по форме выходного задаваемого сигнала. Затем переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования, поступают на первичные обмотки выходных согласующих элементов (трансформаторов).
На выходных согласующих элементах (трансформаторах) с помощью усиления (трансформации) переменные сигналы усиливаются по амплитуде или по мощности и амплитуде. Усиление (трансформация) выходных согласующих элементов
(трансформаторов) происходит по форме задаваемого выходного сигнала, поэтому на
объединённых вторичных обмотках амплитуда переменных сигналов, образованных на каскадах усиления и преобразования, также изменится по форме задаваемого выходного сигнала. На объединённых вторичных обмотках переменные сигналы суммируются, и на выходе преобразователя переменного сигнала появляется переменный сигнал любой заданной, или приближённый к любой заданной, формы.
Указанный технический результат достигается также тем, что каждый каскад усиления и преобразования изменяет переменный П-образный сигнал по длительности. Изменение сигнала по длительности происходит по форме выходного задаваемого сигнала. На источниках питания присутствует рассчитанное по форме задаваемого выходного сигнала постоянное напряжение, поэтому переменные П- образные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования по амплитуде, изменятся также по форме задаваемого выходного сигнала. Затем переменные П-образные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования, поступают на первичные обмотки выxoднoгo(ыx) элeмeнтa(oв) (тpaнcфopмaтopa(oв)). Выходной элемент (трансформатор) имеет одинаковое количество витков на первичной обмотке. Выходные элементы (трансформаторы) имеют одинаковое усиление (трансформацию). Далее на вторичной обмотке или на объединённых вторичных обмотках и на выходе преобразователя переменного сигнала появляется переменный сигнал любой заданной, или приближённый к любой заданной, формы. В этом случае, при выходе из строя одного и более, кроме одного, источников питания, выходной сигнал будет искажаться.
Указанный технический результат достигается также тем, что при выходе из строя одного или нескольких или всех, кроме одного, источников питания каскадов усиления и преобразования, питание этих каскадов переключается на не вышедший из строя иcтoчник(и) питания.
Указанный технический результат достигается также тем, что в преобразователь переменного сигнала введён блок, который автоматически равномерно распределяет нагрузку на каждый каскад усиления и преобразования и компенсирует разницу параметров каскадов усиления и преобразования и источников питания. Выработка синусоидального сигнала на известных преобразователях переменного сигнала достигается двойным преобразованием частоты и модуляции, что приводит к большим потерям по мощности и увеличению стоимости известных преобразователей. Предлагаемый преобразователь переменного сигнала не имеет этих недостатков, поскольку в нем вырабатывается только та частота, которая подается на нагрузку
преобразователя переменного сигнала.
Указанный технический результат достигается также тем, что два и более каскадов усиления переменного сигнала содержат выходные согласующие элементы (трансформаторы), работающие с каждым каскадом усиления и преобразования, и имеющие объединённые вторичные обмотки или общий трансформатор с несколькими первичными обмотками, где каждая первичная обмотка соединена со своим каскадом усиления и преобразования.
Краткое описание чертежей На фиг.1-3 изображены функциональные электрические схемы, например, трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала, объясняющие сущность изобретения. На фиг.lа-За изображены структурные электрические схемы, например, трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала, объясняющие принцип его работы. На фиг.l изображён вариант трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходом каскадов усиления и преобразования.
На фиг. Ia изображён принцип работы трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходом каскадов усиления и преобразования.
На фиг.2 изображён вариант трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала с выходными элементами (трансформаторами), каждый из которых соединён со своим каскадом усиления и преобразования и объединён на выходе.
На фиг.2a изображён принцип работы трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала с выходными элементами (трансформаторами), каждый из которых соединён со своим каскадом усиления и преобразования и объединён на выходе. На фиг.З изображён вариант трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходным согласующим элементом (трансформатором).
На фиг.За изображён принцип работы трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходным согласующим элементом (трансформатором).
На фиг. 4 изображено преобразование и усиление переменного сигнала.
Осуществление изобретения
На фиг.l изображён вариант с общим выходом каскадов усиления и преобразования, который имеет несколько принципов работы. Принцип 1. На блоке 1 вырабатывается переменный П - образный сигнал, который
поступает на входы 2 каскадов усиления и преобразования 3, на которых он по форме задаваемого выходного сигнала изменяется по длительности и амплитуде и одинаково усиливается по мощности. На выходе 4 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, суммируются, и образуется сигнал любой, или приближённой к любой заданной, формы. Питание блока 1 происходит от источников питания 5 через объединённый вход питания 6. Питание каскадов усиления и преобразования 3 происходит от источников питания 5 с одинаковым напряжением. С выхода 4 сигнал обратной связи через соединение 7 поступает на блок 1 для стабилизации переменного сигнала на выходе 4. Принцип 2. Принцип 2 отличается от принципа 1 тем, что переменный П - образный сигнал на каскадах усиления и преобразования изменяется только по длительности, а питание каскадов усиления и преобразования 3 происходит от источников питания 5 рассчитанным по форме задаваемого выходного сигнала напряжением, поэтому амплитуда переменных П - образных сигналов, образованных на каскадах усиления и преобразования 3, изменится также по форме задаваемого выходного сигнала. Затем на выходе 4 образуется переменный сигнал любой заданной формы.
На фиг.2 изображён вариант трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала с выходными элементами (трансформаторами), каждый из которых соединён со своим каскадом усиления и преобразования и объединён на выходе со всеми остальными выходными элементами (трансформаторами). Указанный вариант имеет несколько принципов работы.
Принцип 1. На блоке 1 вырабатывается переменный П - образный сигнал, который поступает на входы 2 каскадов усиления и преобразования 3, на которых он изменяется по длительности и амплитуде и одинаково усиливается по мощности. Изменение сигнала по длительности и амплитуде происходит по форме задаваемого выходного сигнала. Через соединение 8 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, поступают на выходные элементы (трансформаторы) 9, имеющие одинаковое усиление. На выходе 4 выходные элементы (трансформаторы) 9 объединяются между собой с помощью вторичных обмоток (на фиг.2 не указаны). Переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, на выходе 4 суммируются, и образуется сигнал любой заданной формы. Питание блока 1 происходит от объединённого входа питания 6. Питание каскадов усиления и преобразования происходит от источников питания 5 с одинаковым напряжением. С выхода 4 сигнал обратной связи через
соединение 7 поступает на блок 1 для стабилизации переменного сигнала на выходе 4.
Принцип 2. Принцип 2 отличается от принципа 1 тем, что переменный П - образный сигнал на каскадах усиления и преобразования изменяется только по длительности, а выходные согласующие элементы (трансформаторы) 9 имеют заданные по форме выходного сигнала параметры усиления по амплитуде. На выходе 4 выходные элементы (трансформаторы) 9 объединяются между собой с помощью вторичных обмоток 11 и переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, на выходе 4 суммируются, и образуется сигнал любой заданной формы. Принцип 3. Принцип 3 отличается от принципа 1 и 2 тем, что переменный П - образный сигнал на каскадах усиления и преобразования изменяется только по длительности, а питание каскадов усиления происходит от источников питания 5 с рассчитанным по форме задаваемого выходного сигнала напряжением, поэтому амплитуда переменных П - образных сигналов, образованных на каскадах усиления и преобразования 3 изменится также по форме задаваемого выходного сигнала. Затем переменные П - образные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3 и на выходных элементах (трансформаторах) 9, на выходе 4 суммируются и образуется сигнал любой заданной формы. При этом выходные элементы (трансформаторы) 9 имеют одинаковое усиление (трансформацию). На фиг.З изображён вариант трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходным согласующим элементом (трансформатором), который имеет несколько принципов работы.
Принцип 1. На блоке 1 вырабатывается переменный П - образный сигнал, который поступает на входы 2 каскадов усиления и преобразования 3, на которых он по форме задаваемого выходного сигнала изменяется по длительности и амплитуде и одинаково усиливается по мощности. Через соединение 8 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, поступают на первичные обмотки (на фиг.З не указанны) выходного элемента (трансформатора) 9, который имеет одинаковое количество витков на первичных обмотках (на фиг.З не указанны). На вторичной обмотке (на фиг.З не указанна) выходного элемента (трансформатора) 9 и на выходе 4 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, суммируются, и образуется сигнал любой заданной формы. Питание блока 1 происходит от источников питания 5 через соединение 6. Питание каскадов усиления и преобразования происходит от источников питания 5 с
одинаковым напряжением. С выхода 4 сигнал обратной связи через соединение 7 поступает на блок 1 для стабилизации переменного сигнала на выходе 4. Принцип 2. Принцип 2 отличается от принципа 1 тем, что переменный П - образный сигнал, который поступает на входы 2 каскадов усиления и преобразования 3, изменяется только по длительности и усиливается по мощности. Через соединение 8 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, поступают на первичные обмотки (на фиг.З не указанны) выходного согласующего элемента (трансформатора), которые имеют рассчитанное по форме задаваемого выходного сигнала количество витков, поэтому переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, на выходном элементе (трансформаторе) 9 усиливаются по амплитуде также по форме задаваемого выходного сигнала. Принцип 3. Принцип 3 отличается от принципов 1 и 2 тем, что переменный П - образный сигнал на каскадах усиления и преобразования 3 изменяется только по длительности и усиливается по мощности. Питание каскадов усиления и преобразования происходит от источников питания 5 с рассчитанным по форме задаваемого выходного сигнала напряжением, поэтому амплитуда переменных П - образных сигналов на соединениях 8 также образуется по форме задаваемого выходного сигнала. При этом выходной элемент (трансформатор) 9 имеет одинаковое количество витков на первичных обмотках (на фиг.З не указанны). На фиг. Ia изображены принципы работы трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходом каскадов усиления и преобразования, включающего следующие элементы: блок 1 (генератор - мультивибратор), состоящий из схем 1-1, 1-2, 1-3, каскады усиления и преобразования 2, состоящие из блоков преобразования Зп и блоков усиления Зу, диодов 3-3, предохранителей 3-1, переключателей 3-2. Блоки Зп состоят из схем преобразования Зп-1 и схем защиты и согласования Зп-2. Блоки Зу состоят из схемы усиления Зy-1, усилительно- коммутирующего элемента Зy-2 и резисторов Зy-3. Преобразователь переменного сигнала содержит также источники постоянного напряжения 5.
Преобразователь переменного сигнала работает следующим образом. Блок 1 с помощью схемы 1-1 генерирует переменный П - образный сигнал, через блок 1-2 переменный П - образный сигнал поступает на объединенные входы 2 каскадов усиления и преобразования 3. На каскадах усиления и преобразования он изменяется с помощью блоков Зп следующим образом: на схемах Зп-1 переменный П - образный
сигнал изменяется по длительности, при этом изменение длительности переменного П - образного сигнала происходит по форме выходного задаваемого сигнала. Затем переменные П - образные сигналы поступают на схемы Зп-2, которые работают следующим образом: как только нагрузка на один или несколько каскадов усиления и преобразования становится выше максимально допустимой из-за разницы параметров каскадов усиления и преобразования 3 и источников постоянного напряжения 5, то и ток на этих каскадах усиления и преобразования в этом случае также становится выше максимально допустимого. Как только ток на этих каскадах усиления и преобразования становится выше максимально допустимого, токовый сигнал, который образуется на резисторах Зy-3, подаётся на схемы Зп-2. Затем схемы Зп-2 уменьшают переменный сигнал по длительности и (или) амплитуде. Поэтому ток одного или нескольких каскадов усиления и преобразования уменьшается, а нагрузка на эти один или несколько каскадов усиления и преобразования перераспределяется на другие каскады усиления и преобразования. Если нагрузка и ток становятся выше максимально допустимого на всех каскадах усиления и преобразования, то аналогичным образом начинают работать все каскады усиления и преобразования. Нагрузка в этом случае не может перераспределиться и на выходе 4 переменный сигнал уменьшается по длительности и (или) амплитуде. После прохождения схем Зп-2 и блока Зп переменные сигналы поступают на блок Зу, состоящий из схем Зy-1, усилительно- коммутирующего элемента Зy-2, резисторов Зy-3, где они по форме задаваемого выходного сигнала изменяются по амплитуде и одинаково усиливаются по мощности по принципу 1 (фиг.l) либо усиливаются по мощности по принципу 2 (фиг.l). Изменение по амплитуде происходит по форме задаваемого выходного сигнала. С помощью схем Зy-1 переменные сигналы преобразовываются по амплитуде и усиливаются по мощности по принципу 1 (фиг.l) либо усиливаются по мощности по принципу 2 (фиг.l). Далее с помощью усилительно-коммутирующего элемента Зy-2 и резисторов Зy-3 переменные сигналы усиливаются по мощности и поступают на выход 4. На выходе 4 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, суммируются в заданный сигнал. К выходу 4 подключена схема 1-3, которая входит в состав блока 1. Схемы 1-2 и 1-3 служат для стабилизации выходного напряжения на выходе 4. Стабилизация выходного напряжения на выходе 4 происходит следующим образом: как только на выходе 4 выходное напряжение отклоняется от заданного, схема 1-3 по соединению 7 посылает управляющий сигнал на схему 1-2, которая увеличивает или уменьшает амплитуду и(или)
длительность переменного сигнал на объединённых входах 2. Это приводит к тому, что на выходе 4 выходное напряжение стабилизируется.
Питание блока 1 осуществляют входящие в состав каскадов усиления и преобразования диоды 3-2, объединённые между собой анодами или катодами 6, с которых осуществляется питание блока 1, а другой анод или катод диодов 3-2 подключён каждый к своему источнику питания 5, что осуществляет бесперебойное питание блока 1. В преобразователе может использоваться от одного до N количества источников питания, где N - количество каскадов усиления и преобразования.
Питание каскадов усиления и преобразования осуществляют от источников питания 5, имеющих по принципу 1 (фиг.l) одинаковое либо рассчитанное напряжение по принципу 2 (фиг.l). Это напряжение через предохранители 3-1 и переключатели 3-2 подаётся на блок 1. Предохранители 3-1 и переключатели 3-2, входящие в состав каскадов усиления и преобразования 3, работают следующим образом: переключатели 3- 2 переключают каскад или каскады усиления и преобразования 3 с вышедших из строя источников питания 5 на исправные источники питания 5. При этом преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность. При увеличении количества каскадов усиления и преобразования их выходные мощности суммируются, что дает возможность неограниченного наращивания мощности устройства. Предохранители 3-1 отключают вышедшие из строя каскады усиления и преобразования 3 от источников питания 5. Если исправен хотя бы один из всех источников питания 5, преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность. Если исправен хотя бы один каскад усиления и преобразования 3, преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность, но при этом теряется мощность и может искажаться переменный сигнал на выходе 4. На фиг.2a изображены принципы работы трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала с выходными элементами (трансформаторами), каждый из которых соединён со своим каскадом усиления и преобразования и объединён на выходе.
Фиг. 2а содержит следующие элементы: блок 1 (генератор - мультивибратор), состоящий из схем 1-1, 1-2, 1-3, каскады усиления и преобразования - блоки 2, состоящие из блоков преобразования Зп и блоков усиления Зу, диоды 3-3, предохранители 3-1, переключатели 3-2. Блоки Зп состоят из схем преобразования Зп-1 и схем защиты и согласования Зп-2. Блоки Зу состоят из схемы усиления Зy-1, усилительно-коммутирующего элемента Зy-2, резисторов Зy-3. Преобразователь
переменного сигнала содержит также источники постоянного напряжения 5 и согласующие элементы (трансформаторы) 9.
Преобразователь переменного сигнала работает следующим образом. Блок 1 с помощью схемы 1-1 генерирует переменный П - образный сигнал, через схему 1-2 переменный П - образный сигнал поступает на объединенные входы 2 каскадов усиления и преобразования. На каскадах усиления и преобразования он изменяется с помощью блоков Зп следующим образом: на схемах Зп-1 переменный П - образный сигнал изменяется по заданной длительности, при этом длительность переменного П - образного сигнала задаётся на каждый каскад усиления и преобразования 3 по форме задаваемого выходного сигнала. Затем переменные П - образные сигналы и поступают на схемы Зп-2, которые работают следующим образом: как только нагрузка на один или несколько каскадов усиления и преобразования становится выше максимально допустимой из-за разницы параметров каскадов усиления и преобразования 3 и источников постоянного напряжения 5, то ток на этих каскадах усиления и преобразования в этом случае также становится выше максимально допустимого. Как только ток на этом одном или нескольких каскадах усиления и преобразования становится выше максимально допустимого, токовый сигнал, который образуется на резисторах ЗуЗ, подаётся на схемы Зп-2, которые уменьшают сигнал по длительности и (или) амплитуде. Поэтому ток на эти один или несколько каскадов усиления и преобразования уменьшается, а нагрузка на эти один или несколько каскадов усиления и преобразования перераспределяется на другие каскады усиления и преобразования. Если нагрузка и ток становятся выше максимально допустимого на всех каскадах усиления и преобразования, то аналогичным образом работают все каскады усиления и преобразования. Нагрузка в этом случае не может перераспределиться и на выходе 4 переменный сигнал уменьшается по длительности и (или) амплитуде. После схем Зп-2 и блока Зп переменные сигналы поступают на блок Зу, состоящий из схем Зy-1, усилительно-коммутирующего элемента Зy-2, резисторов Зy-3, где они изменяются по амплитуде и усиливаются по мощности по принципу 1 (фиг.2) либо только усиливаются по мощности по принципам 2 и 3 (фиг.2). С помощью схем Зy-1 переменные сигналы изменяются по амплитуде и усиливаются по мощности по принципу 1 (фиг.2) либо только усиливаются по мощности по принципам 2 и 3 (фиг.2). Изменение амплитуды происходит по форме задаваемого выходного сигнала. Далее переменные сигналы с помощью усилительно-коммутирующего элемента Зy-2 и
резисторов Зy-3 одинаково усиливаются по мощности. Затем переменные сигналы по соединению 8 поступают на первичные обмотки 10 согласующих элементов (трансформаторов) 9, при этом вторичные обмотки 11 согласующих элементов (трансформаторов) 9 объединены на выходе 4. Согласующие элементы (трансформаторы) 9 имеют одинаковое по принципам 1 и 3 (фиг.2), либо разное по принципу 2 (фиг.2) усиление (трансформацию). На вторичных обмотках 11 согласующих элементов (трансформаторов) 9, объединённых на выходе 4, переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, суммируются в заданный сигнал. К выходу 4 подключена схема 1-3, которая входит в состав блока 1. Схемы 1-2 и 1-3 служат для стабилизации выходного напряжения на выходе 4. Стабилизация выходного напряжения на выходе 4 происходит следующим образом: как только на выходе 4 выходное напряжение отклонится от заданного, схема 1-3 по соединению 7 посылает управляющий сигнал на схему 1-2, которая увеличивает или уменьшает амплитуду и(или) длительность переменного сигнал на объединённых входах 2. Это приводит к тому, что на выходе 4 выходное напряжение стабилизируется.
Питание блока 1 осуществляют входящие в состав каскадов усиления и преобразования диоды 3-2, объединённые между собой по анодам или катодам соединением 6, с которого осуществляется питание блока 1, а другой анод или катод этих диодов подключён каждый к своему источнику питания 5, что осуществляет бесперебойное питание блока 1. В преобразователе могут использовать от одного до N количества источников питания, где N - количество каскадов усиления и преобразования.
Питание каскадов усиления и преобразования осуществляют от источников питания 5, имеющих одинаковое по принципам 1 и 2 (фиг.2) либо рассчитанное по принципу 3 (фиг.2) напряжение. От источников питания 5 через предохранители 3-1 и переключатели 3-2 это напряжение подаётся на схемы Зп-1, Зп-2, Зy-1, усилительно- коммутирующий элемент Зy-2, рез'исторы Зy-3. Предохранители 3-1 и переключатели 3- 2, входящие в состав каскадов усиления и преобразования 3, работают следующим образом: переключатели 3-2 переключают каскад или каскады усиления и преобразования 3 с вышедших из строя источников питания 5 на исправные источники питания 5. При этом преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность. При увеличении количества каскадов усиления и преобразования их выходные мощности суммируются, что дает возможность неограниченного наращивания мощности устройства. Предохранители 3-1 отключают вышедшие из строя каскады
усиления и преобразования 3 от источников питания 5. Если исправен хотя бы один из всех источников питания 5, преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность. Если исправен хотя бы один каскад усиления и преобразования 3, преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность, но при этом теряется мощность и может искажаться переменный сигнал на выходе 4.
На фиг.За изображён принцип работы трёхкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходным согласующим элементом (трансформатором).
Фиг. За содержит следующие элементы: блок 1 (генератор - мультивибратор), состоящий из схем 1-1, 1-2, 1-3, каскады усиления и преобразования - блоки 2, состоящие из блоков преобразования Зп и блоков усиления Зу, диоды 3-3, предохранители 3-1, переключатели 3-2. Блоки Зп состоят из схем преобразования Зп-1 и схем защиты и согласования Зп-2. Блоки Зу состоят из схемы усиления Зy-1, усилительно-коммутирующего элемента Зy-2, резисторов Зy-3. Преобразователь переменного сигнала содержит также источники постоянного напряжения 5 и выходной согласующий элемент (трансформатор) 9.
Преобразователь переменного сигнала работает следующим образом. С помощью схемы 1-1 блок 1 генерирует переменный П - образный сигнал, через блок 1-2 переменный П - образный сигнал поступает на объединенные входы 2 каскадов усиления и преобразования. На каскадах усиления и преобразования он изменяется с помощью блоков Зп следующим образом: на схемах Зп-1 переменный П - образный сигнал изменяется по заданной длительности. Изменение длительности переменного П - образного сигнала происходит по форме задаваемого выходного сигнала. Затем переменные П - образные сигналы поступают на схемы Зп-2, которые работают следующим образом: если из-за возможной разницы параметров каскадов усиления и преобразования 3 и источников постоянного напряжения 5, нагрузка на один или несколько каскадов усиления и преобразования становится выше максимально допустимой, то и ток в этом случае также становится выше максимально допустимого. Как только ток на этих каскадах усиления и преобразования становится выше максимально допустимого, токовый сигнал, который образуется на резисторах ЗуЗ, подаётся на схемы Зп-2. Затем схемы Зп-2 уменьшают сигнал по длительности и (или) амплитуде. Поэтому ток на эти один или несколько каскадов усиления и преобразования уменьшается, а нагрузка на эти один или несколько каскадов усиления и преобразования перераспределяется на другие каскады усиления и преобразования.
Если нагрузка и ток становятся выше максимально допустимого на всех каскадах усиления и преобразования, то аналогичным образом работают все каскады усиления и преобразования. В этом случае нагрузка не может перераспределиться и на выходе 4 переменный сигнал уменьшается по длительности и (или) амплитуде. После прохождения схем Зп-2 переменные сигналы поступают на блок Зу, состоящий из схем Зy-1, усилительно-коммутирующего элемента Зy-2, резисторов Зy-3, где они изменяются по амплитуде и одинаково усиливаются по мощности в соответствии с принципом 1 (фиг.З) либо только одинаково усиливаются по мощности в соответствии с принципами 2 и 3 (фиг.З). С помощью схем Зy-1 переменные сигналы изменяются по амплитуде и усиливаются по мощности в соответствии с принципом 1 (фиг.З) либо усиливаются по мощности в соответствии с принципами 2 и 3 (фиг.З). При этом изменение по амплитуде переменного сигнала происходит по форме задаваемого выходного сигнала. Далее переменные сигналы с помощью усилительно- коммутирующего элемента Зy-2 и резисторов Зy-3 одинаково усиливаются по мощности. Затем по соединению 8 переменные сигналы поступают на первичные обмотки 10 согласующего элемента (трансформатора) 9, при этом вторичная обмотка 11 согласующего элемента (трансформатора) 9 соединена с выходом 4. Согласующий элемент (трансформатор) имеет одинаковое количество витков на первичных обмотках 10 по принципам 1 и 3 (фиг.З) либо рассчитанное по форме выходного сигнала количество витков на первичных обмотках 10 по принципу 2 (фиг.З). На вторичной обмотке 11 согласующего элемента (трансформатора) 9 и на выходе 4 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, суммируются в сигнал любой заданной формы или приближённой к любой заданной формы. К выходу 4 подключена схема 1-3, которая входит в состав блока 1. Схемы 1-2 и 1-3 служат для стабилизации выходного напряжения на выходе 4. Стабилизация выходного напряжения на выходе 4 происходит следующим образом: как только на выходе 4 выходное напряжение отклонится от заданного, схема 1-3 по соединению 7 посылает управляющий сигнал на схему 1-2, которая увеличивает или уменьшает амплитуду и(или) длительность переменного сигнал на объединённых входах 2. Это приведёт к тому, что на выходе 4 выходное напряжение стабилизируется.
Питание блока 1 осуществляют входящие в состав каскадов усиления и преобразования диоды 3-2, объединённые между собой по анодам или катодам соединением 6, с которого осуществляется питание блока 1, а другой анод или катод диодов 3-2 подключён каждый к своему источнику питания 5, что
осуществляет бесперебойное питание блока 1. В преобразователе могут использовать от одного до N количества источников, где N - количество каскадов усиления и преобразования.
Питание каскадов усиления и преобразования осуществляют от источников питания 5, имеющих одинаковое по принципам 1 и 2 (фиг.З), либо заданное по форме выходного задаваемого сигнала по принципу 3 (фиг.З), напряжение. От источников питания 5 через предохранители 3-1 и переключатели 3-2 осуществляется питание постоянным напряжением схем Зп-1, Зп-2, Зy-1, усилительно-коммутирующего элемента Зy-2 и резистора Зy-3. Предохранители 3-1 и переключатели 3-2, входящие в состав каскадов усиления и преобразования 3, работают следующим образом: переключатели 3-2 переключают каскад или каскады усиления и преобразования 3 с вышедших из строя источников питания 5 на исправные источники питания 5. При этом преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность. При увеличении количества каскадов усиления и преобразования их выходные мощности суммируются, что дает возможность неограниченного наращивания мощности устройства. Предохранители 3-1 отключают вышедшие из строя каскады усиления и преобразования 3 от источников питания 5. Если исправен хотя бы один из всех источников питания 5, преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность. Если исправен хотя бы один каскад усиления и преобразования 3, преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность, но при этом теряется мощность и искажается переменный сигнал на выходе 4.
На фиг. 4 изображено преобразование и усиление переменного сигнала. На фиг. 4 «a» изображён вид переменного П - образного сигнала на объединённых входах 2 каскадов усиления и преобразования. На фиг. 4 «6», 4 «в», 4 «г» изображены виды переменных П - образных сигналов на соединении 8 каскадов усиления и преобразования.
На фиг. 4 «д», 4 «e» изображены виды переменного сигнала на выходе 4 каскадов усиления и преобразования.