Усилитель класса д

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 949774 Союз СоветскихСоциалистическихРеспубликОпубликовано 07.08.82. Бюллетень29Дата опубликования описания 07.08.82 пе лелем нзееретеннй н еткрмтнй(54) УСИЛИТЕ,ЛЬ К,ЛАССА Д 1Изобретение относится к радиотехнической промышленности и может быть использовано в усилительных устройствах средней и большой мощности, например в гидроакустических усилителях мощности, громкоговорящих установках и других устройствах подобного назначения.Известен усилитель класса Д, содержащий транзисторы, включенные по мостовой схеме, в диагональ которой последовательно включены дроссель и нагрузка, шунтированная конденсатором, причем транзисторы верхних плеч моста шунтированы встречно включенными диодами, их базы соединены с источником усиливаемого сигнала, а базы транзисторов нижних плеч соединены с широтно-импульсным модулятором 11.Недостатком усилителя является наличие сквозных токов через непосредственно соединенные транзисторы верхних и нижних плеч.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является усилитель класса Д, содержащий транзисторы, включенные по мостовой схеме, эмиттеры транзисторов подключены к соответствующим шинам источника питания, а коллекторы соединены 2между собой через дроссели, между коллекторами транзисторов верхних плеч моста включена нагрузка, коллекторы транзисторов нижних плеч моста соединены с эмиттерами транзисторов верхних плеч моста 5 через диоды, включенные в обратном направлении, базы транзисторов нижних плеч моста соединены с источником ШИМ сигнала, а базы транзисторов верхних плеч моста соединены с источником усиливаемого сиг,в нала 121Недостатком известного усилителя является низкий коэффициент усиления по мощности, что обусловлено наличием достаточно мощного источника усиливаемого сигнала, необходимого для возбуждения 15 транзисторов верхних плеч моста. В то жевремя формирование сигнала с широтно- импульсной модуляцией не требует мощного источника усиливаемого сигнала и может быть осуществлено на малом уровне мощности с последующим ключевым усилением для возбуждения транзисторов нижних плеч моста. Цель изобретения - повышение коэффициента усиления по мощности.с базой транзистора 4 через параллельно соединенные цепи, одна из которых интегрирующая 14, а другая дифференцирующая 5 с последовательно соединенным диодом 16. Шины источника 17 питания соединены с соответствующими эмиттерами транзисторов 1 - 4.Усилитель работает следующим образом.На базу транзистора 1 поступает последовательность широтно-модулированных импульсов в один полупериод усиливаемого сигнала, а на базу транзистора 2 - в другой полупериод, Рассмотрим работу усилителя на примере усиления одной полуволны сигнала, поскольку усиление другой полуволны происходит аналогично. 45 50 55 3Поставленная цель достигается тем, что в усилителе класса Д, содержащем транзисторы, включенные по мостовой схеме, эмиттеры транзисторов подключены к соответствующим шинам источника питания, а коллекторы соединены между собой через 5 дроссели, между коллекторами транзисторов верхних плеч моста включена нагрузка, коллекторы транзисторов нижних плеч моста соединены с эмиттерами транзисторов верхних плеч моста через диоды, включенные в обратном направлении, базы транзисторов нижних плеч моста соединены с источником ШИМ сигнала, коллектор каждого транзистора нижнего плеча моста соединен с базой транзистора противоположного плеча через параллельно соединенные цепочки, одна 15 из которых интегрирующая, а другая дифференцирующая с последовательно соединенным диодом.Такой усилитель позволяет повысить коэффициент усиления по мощности, так как20 возбуждение транзисторов верхних плеч осуществляется через интегрирующие и дифференцирующие цепи от источника ШИМ сигнала и тем самым отпадает необходимость в мощном источнике усиливаемого сигнала, 25На чертеже представлена принципиальная электрическая схема усилителя класса Д,Усилитель класса Д содержит транзис-, торы 1 - 4, включенные по мостовой схеме. Между коллекторами транзисторов верхних и нижних плеч включены дроссели 5 и 6. Коллекторы транзисторов 1 и 2 соединены соответственно с эмиттерами транзисторов 3 и 4 через обратно включенные диоды 7 и 8. Нагрузка 9 включена между коллекторами транзисторов 3 и 4, Базы транзисторови 2 соединены с источником 10 ШИМ сигнала. Коллектор транзистора 2 соединен с базой транзистора 3 через параллельно соединенные цепочки, одна из которых интегрирующая 11, а другая дифференцирующая 12 с последовательно соединенным диодом 13, Коллектор транзистора 1 соединен 4При поступлении отпирающего импульса одной последовательности на базу транзистора 1 последний открывается, что вызывает перепад напряжения на входе интегрирующей и дифференцирующей цепей 14 и 15, приводящий к отпиранию транзистора 4 Тем самым через нагрузку 9 транзисторы 1, 4 и дроссель 5 начинает протекать ток.После окончания отпирающего импульса на базе транзистора 1 последний закрывается. При этом диод 16 предотвращает запирание транзистора 4 импульсом дифференцирующей цепи 15, а наличие интегрирующей цепи 14 обусловливает поддержание открытого состояния транзистора 4 до прихода следующего отпирающего импульса той же последовательности на базу транзистора 1 и, следовательно, протекание тока через нагрузку 9, а также дроссель 5, транзистор 4 и диод 7.После прихода следующего отпирающего импульса последовательности на базу транзистора 1 процесс повторяется. Транзисторы 2 и 3 во время поступления импульсов на транзистор 1 закрыты и не оказывают влияние на протекание процесса.Сравнительные испытания предлагаемого усилителя с известным показали, что коэффициент усиления по мощности у предлагаемого усилителя примерно на 40 дБ больше, чем у известного. Формула изобретенияУсилитель класса Д, содержащий транзисторы, включенные по мостовой схеме, эмиттеры транзисторов подключены к соответствующим шинам источника питания, а коллекторы соединены между собой через дроссели, между коллекторами транзисторов верхних плеч моста включена нагрузка, коллекторы транзисторов нижних плеч моста соединены с эмиттерами транзисторов верхних плеч моста через диоды, включенные в обратном направлении, базы транзисторов нижних плеч моста соединены с источником ШИМ сигнала, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента усиления по мощности, коллектор каждого транзистора нижнего плеча моста соединен с базой транзистора противоположного плеча через параллельно соединенные цепочки, одна из которых интегрирующая, а другая дифференцируюшая с последовательно соединенным диодом.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР159200, кл. Н 03 Г 3/20, 1962.2. Авторское свидетельство СССР359739, кл. Н 03 Г 1/06, 1971 (прототип),Составитель В. Шевардалкин Редактор И.Михеева Техред А. Бойкас Корректор Е. Рошко Заказ 5494/45 Тираж 959 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4