Двухтактный усилитель

Союз Советскик Социалистических РеспубликОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ оо 8 О 9491(22) Заявлено 030479 (21) 2744902/18-09с присоединением заявки Мо(51)М лЗ Н 03 Г 3/26 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторыизобретения Г.И.Алексеев, И.Ф.Бурсов и И,И.3 адубовский Институт технической кибернетики АН БелорУеекой ССР(54) ДВУХТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ Изобретение относится к вычислительной технике и может применятьсяв устройствах отображения графической информации с помощью индикаторовна электроннолучевых трубках.Известен двухтактный усилитель сцепью отрицательной обратной связии комплексной нагрузкой, содержащийв каждом иэ плеч последовательно соединенные каскад предварительногоусиления, фазоннверсный каскад икаскад усиления мощности вход которого подключен к первому выходу фазоинверсного каскада, а также ключевой каскад, вход которого подключенко второму выходу фазоинверсного каскада (с 11,Однако известный усилитель потребляет большую мощность.Цель изобретения - уменьшение потребляемой мощности.Поставленная цель достигается тем,что в двухтактном усилителе с цепьюотрицательной обратной связи и комплексной нагрузкой, содержащем в каждом иэ плеч последовательно соединенные каскад предварительного усиления, фаэоинверсный каскад и каскадусиления мощности, вход которого подключен к первому выходу фазоинверс- ЗО ного, каскада, а также ключевой каскад, вход которого подключен ко второму выходу фазоинверсного каскада,ключевые каскады включены между шинами источника питания и выходамикаскадов усиления мощности в каждомиэ плеч двухтактного усилителя, акомплексная нагрузка включена междуточками соединения каскадов усилениямощности и ключевых каскадов.На чертеже представлена структуРная электрическая схема предлагаемого усилителя,Двухтактный усилитель содержитдва плеча 1 и 2, которые состоят изфазоннверсных каскадов 3 и 4, каскадов 5 и 6 усиления мощности, ключевых каскадов 7 и 8 и каскадов 9 и10 предварительного усиления соответственно, входную шину 11, общую шину12, шину 13 источника питания, цепьотрицательной обратной связи, в качестве которой используется резистор14, а на выходе усилителя включенакомплексная нагруэка 15,Предлагаемый двухтактный усилительработает следующим образом,Входной сигнал (в общем случаеэнакопеременный) поступает одновременно на инвертирующий вход каскада+зн 6 06 и 5 е Ииьде Э мплекспитаит ие ая со ной на- По ме у 5 комплекс9 предварительного усиления плеча 1и на неинвертирующий вход каскада10 предварительного усиления, плеча2. Каскады 9 и 10 имеют различныепередаточные характеристики: для каскада 9 - Ивьв = - К ьдля каскада 10 - ИЬыкх = К Ив,где К, К - коэффициенты передачикаскадов 9 и 10 соответственно;О ц- выходное напряжение каскада9; 30Иск- выходное напряжение каскада10.В зависимости от полярности входного сигнала возможны два режима работы схемы.Р е ж и м 1. Входное напряжениеотрицательное, т, е. Ис О, Входнойсигнал отрицательной полярности поступает на неинвертирующий вход каскада 10 плеча 2 и на инвертирующийвход каскада 9 плеча 1. Так как каскады 9 и 10 имеют различные передаточные характеристики, то на входыфазоинверсных каскадов 3 и 4 поступают управляющие сигналы противоположной полярности; положительныйна вход фазоинверсного каскада 3 иотрицательный - на вход фазоинверсного каскада 4. В результате на выходах фазоинверсных каскадов 3 и 4образуются сигналы такой полярностичто ключевой каскад 7 и каскад 6 усиления мощности закрыты для прохождения сигнала, а на других выходах фаэоинверсных каскадов 3 и 4 образуются сигналы, обеспечивающие работукаскада 5 усиления мощности и ключевого каскада 8, При этом ток поступающий в комплексную нагрузку 15,проходит по цепи обратной связи,т, е, через резистор 14. Ток проходящий через резистор 14, создает на 40нем напряжение положительной полярности (напряжение отрицательной обратной связи, приложенное к инвертирующим входам каскадов 9 и 10 и стабилизирующим работу усилителя в данном режиме. При этом потенциалы точекв параллельных ветвях комплекснойнагрузки 15 соответственно равныаит кл 2 з и 1ьзи 01 ,Зин- ток, протекающий в ной нагрузке 15; напряжение источни ния усилителял 1- внутреннее сойроти . ключевого каскада активная составляю противления компле груэки 15Р е ж и м 2. Входное напряжение положительное, т. е,ИЬО. С поступлением сигнала положительной полярности на входы каскадов 9 и 10 на выходе каскада 9 образуется сигнал отрицательной полярности, а на выходе каскада 10 - положительной полярности. Эти сигналы управляют работой фаэоинверсных каскадов 3 и 4; при этом на одних их выходах образуются сигналы, обеспечивающие работу ключевого каскада 7 и каскада б, а на других их выходах - сигналы, препятствующие работе ключевого каскада 8 и каскада 5. В установившемся режиме работы протекает ток в комплексной нагрузке 15. Однако в результате того, что в комплексной нагрузке запасена значительная часть энергии, ток в ней не может мгновенно измениться по величине и направлению и/ поэтому в комплексной нагрузке вырабатывается напряжение, превышающее напряжение источника питания Е ит в К раз. Этот коэффициент определяется выражением г е- индуктивность ко нойнагрузки 15;С - емкость комйлексной нагрузки 15;3 н - ток в комплексной нагрузкедо момента переключения усилителя из режима 1 в режимг;Р - пиковая мощность отклоненияпотребляемая комплекснойнагрузкой и обеспечиваемаяисточником питания.Напряжение является запирающим для ключевого каскада 7 и одновременно является источником дополнительного напряжения вофътодобавкой) для каскада 6 усиления мощности. При этом потенциалы точек в параллельных ветвях комплексной нагрузки 15 соответственно равны падение напряжения на внутреннем сопротивлении каскада усиления мощности в режиме насыщения;выходной ток каскада усиления мощности в режиме насы;щения;сопротивление резистора 14,е уменьшения запасенной вой нагрузке 15 энергии потен6 809491 Заказ 454/7 ВНИИПИ лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,циал точки одной из ветвей О уменьшается и в момент, когда от достигает значения ОП = Виню Р, Зн где н 2 ток в комплексной нагрузке в режиме 2, Р - внутреннее сопротивление ключевого каскада 7 в момент протекания тока 3 н, ключевой каскад раз 5 решает протекание тока в комплексной нагрузке. При этом ток, проходящий через резистор 14, создает на нем напряжение положительной полярности (напряжение отрицательной обратной связи), приложенное к инвертирующим входам каскадов 9 и 10 йредварительного усиления и стабилизирующее работу усилителя в данном режиме,Аналогичные процессы происходятв усилителе при переключении его иэрежима 2 в режим 1. Таким образом, наличие в предла О гаемой схеме усилителя вновь введенных связей позволяет полезно использовать реактивную составляющую энергии, запасенной в комплексной нагрузке, и, как следствие, существенно по-высить коэффициент полезного действия усилителя. формула изобретенияДвухтактный усилитель с цепью отрицательной обратной связи и комплексной нагрузкой, содержащий в каждомиз плеч последовательно соединенныекаскад предварительного усиления,Фазоинверсный каскад и каскад усиления мощносТи, вход которого подключен к первому выходу фазоинверсногокаскада, а также ключевой каскад,вход которого подключен ко второмувыходу фазоинверсного каскада, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения мощности потребления, ключевые каскады включены между шинами источника питания и выходами каскадов усиления мощности вкаждом из плеч двухтактного усилителя, а комплексная нагрузка включена между точками соединения каскадов усиления мощности и ключевыхкаскадов.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Берман В.Р., фролкин В.Г. Генераторы магнитной развертки электроннолучевых индикаторов. М "Советское радио", 197 б, с. 32, рис. 1, 2