Усилитель мощности

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 5 Н Н 03 Р 3/26 фф)И".Г ф с ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИН А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ СССР1975. ад 1 усигй каскад 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Конструкторское бюро Главногоуправления сигнализации и связиМПС СССР,(57) Изобретение относится к радиотехнике. Повьппается КПД за счет снижения мощности потерь, Усилитель содержит предварительный каскления, оконечный двухтактньусиления, резисторы 3 и 4 смещения,ключи (Кл) 5 и 6, компараторы (К),7 и 8, транзисторы (Т) 9 и 10 и исЯО 1243085 А 1 точник 11 питания, Под действиемполуволн усиливаемого сигнала поочередно работают К 7 и 8. Под действием положительной полуволны сигнала навыходе К 7 формируется прямоугольныйимпульс напряжения, управляющегозамыканием Кл 5, На выходе К 8 поддействием отрицательной полуволнысигнала формируется другой импульснапряжения, управляющий замыканиемКл 6 в цепи базового смещения Т 10.Длительность управляющих импульсовна выходах К 7 и 8 и продолжительность замыкания Кл 5 и 6 равна длительности соответственно положит. иотрицат. полуволн сигнала. Относительная величина потерь мощности наобеспечение режима АВ в цепи коллектор-эмиттер Т каскада 2 усиления заодин рабочий полупериод сигналасоставляет около 1-2% площади прямоугольного импульса. 2 ил,1 20 30 Изобретение относится к радиотехнике, в частности к усилителяммощности сигналов низких и высокихчастот, и может быть использовано вустройствах громкоговорящей связи иоповещения,Цель изобретения - повышение КПДза счет снижения мощности потерь.Иа Фиг, 1 представлена структурнаяэлектрическая схема усилителя мощности; на Фиг, 2 - временная диаграмма усиливаемого сигнала и тока смещения.Усилитель мощности содержит предварительный каскад 1 усиления, оконечный двухтактный каскад 2 усиления,резисторы 3 и 4 смещения, ключи 5 и6, компараторы 7 и 8, транзисторы 9и 10 и источник 11 питания,Усилитель мощности работает следующим образом,При отсутствии полезного сигналаключи 5 и 6 разомкнуты, смещение натранзисторы 9 и 10 не подается, поэтому их коллекторные и базовые цепине потребляют энергии от источника 11питания, а оконечный двухтактный каскад 2 усиления, находясь в режимеотсечки (режим класса С), закрыт дляшумов и помех низкого уровня,Под действием полуволн усиливаемого сигнала поочередно работаюткомпараторы 7 и 8. При этом на выходеодного компаратора 7 под действиемположительной полуволны сигнала Формируется прямоугольный импульс напряжения, управляющего замыканием ключа 5 в цепи базового смещения транзистора 9, а на выходе другого компаратора 8 под действием отрицательной полуволны сигнала Формируетсядругой прямоугольный импульс напряжения, управляющий замыканием ключа 6в цепи базового смещения транзистора 10. Длительность управляющих импульсов на выходах компараторов 7 и 8 и продолжительность замыкания связанных с этими компараторами ключей 5 и 6 равна (с высокой точностью) длительности соответственно положительной и отрицательной полуволн сигнала в моменты их перехода через нуль. При поочередном замыкании ключей 5 и 6 на транзисторы 9 и 10 соответ"твенно через резисторы 3 и 4 смещеээия подается смещение, обеспечивающее работу оконечного двухтактного каскада 2 усиления на этих транзисторах врежиме АВ. Транзистор 9 переводитсяв режим АВ на время действия положительных полуволн сигнала, а транзистор 10 в такой же режим переводитсялишь на время усиления отрицательныхполуволн сигнала, благодаря поочередной работе компараторов 7 и 8. Коллекторная цепь транзистора 9 и его базовая цепь, замыкающаяся черезключ 5 и резистор 3 смещения, в режиме АВ потребляют ток смещения от источника 11 питания лишь во времядействия каждого положительного полупериода сигнала. Точно также коллекторная цепь транзистора 10 и его базовая цепь, замыкающаяся через ключ 6и резистор 4 смещения, в режиме АВпотребляют ток смещения от источника11 питания лишь во время действиякаждого отрицательного полупериодасигнала. Таким образом, энергия источника11 питания, необходимая для работытранзисторов 9 и 10 в режиме АВ, расходуется в каждом плече основного каскада лишь половину периода усиливаемого сигнала и соответственно,половину времени действия этого сигнала. В пепи коллектор-эмиттер транзистора одного плеча за один полупериод синусоидального сигнала действуют (Фиг. 2) импульс тока одной полуволны усиливаемого сигнала - кривая 12, и прямоугольный импульс 13 тока смещения режима АВ. Так как амплитуда импульса 13 в усилителях с выходной мощностью 50-200 ВА и более составляет незначительную величину - не более 0,2 от амплитуды усиливаемого сигнала, то и искажения Формы этого сигнала (помехи коммутации режима) составляют лишь1 малую величину, определяемую частью площади прямоугольного импульса 13, не совпадающей с площадью, ограниченной кривой 12 полупериода сигнала. Остальная наибольшая часть энергии эыпульса 13 суммируется с импульсом сигнала 12 и эта суммарная энергия отдается в нагрузку. При этом цепь управления смещением, работая строго синхронно с усиливаемым сигналом, обеспечивает дополнительное усиление1243085 Формула из об ретения 1 О Составитель Н. ДубровскаяТехред О.Сопко Корректор С. Шекмар Редактор Н. ЯцолаЗаказ 371 б/55 Подписное Тираж 816 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5/Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул, Проектная. 4 этого сигнала благодаря тому, чтоимпульс тока смещения почти полностьюсовпадает с основанием полуволнысигнала. Мощность источника питания,предназначенная для обеспечениярежима АВ двухтактного каскада, расходуясь в основном на дополнительноеусиление, выделяется в нагрузке ввиде усиленного сигнала, а нетеряется на транзисторах этогокаскада. Относительная величина потерьмощности на обеспечение режима АВ в цепи коллектор-эмиттер транзистора 15 оконечного двухтактного каскада 2 усиления за один рабочий полупериод усиливаемого сигнала составляет лишь неэначительную часть - около 1-2% площади прямоугольного импульса 13. 20 На такую же величину (1-2%) искажается форма усиливаемого сигнала, однако величина этих искажений может быть легко уменьшена с помощью отрицательной обратной связи. Кроме того, эти 25 искажения проявляются в форме гармоник высоких порядков, которые в большинстве случаев применения усилителей могут быть легко отфильтрованы в нагрузке. 30 Усилитель мощности, содержащий последовательно соединенные предвательный каскад усиления, имеющий симметричный выход, и оконечный двухтактный каскад усиления, выполненный на транзисторах, а также два резистора смещения, каждый из которых одним выводом соединен с входом соответ-. ствующего плеча оконечного двухтактного каскада усиления, и цепь управления смещением, вход которой соединен с симметричным выходом предварительногс каскада усиленйя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения КПД за счет снижения мощности потерь, в нем цепь управления смещением содержит два ключа, каждый из которых включен между другим выводом резистора смещения соответствующего плеча оконечного двухтактного каскада усиления и шиной питания оконечного двухтактного каскада усиления, а между входом каждого плеча оконечного двухтактного каскада усиления и входом управления каждого ключа введен соответствующий компаратор, вход каждого из которых является входом цепи управления смещением.