Широтно-импульсный усилитель

(50 4 Н 03 К 7/О Е ИЗОБРЕТЕН ОП детекторы 4вычитающийраторы 9 и20 мостовог индуктивную компаратора инвертора 16 22 позволяет тока через н увеличивающим жительного отрицательным, увеличивающимся помодулю при отрицательном входномсигнале. Пр том при малых входныхнапряжениях длительность импульсовнанагрузке значительно больше постоянной времени индуктивной нагрузки,Благодаря этому уменьшаются искажения импульсов в нагрузке, что повышает на несколько порядков точностьработы усилителя в районе малых сигналов, 2 ил. и э ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГИИ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельство СССР В 614536, кл. Н 03 К 7/08, 17,05.76Авторское свидетельство СССР У 849482, кл. Н 03 К 7/08, 06.07.79 (54) ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНЬЙ УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение может быть использовано в ключевых усилителях низкой частоты, в управляемых электроприводах и других системах автоматического регулирования, Цель изобретения - повышение точности преобразования входного аналогового сигнала в широтно-импульсный при малых уровнях входного сигнала. Усилитель содержит генератор 1 прямоугольных импульсов, формирователи 2 и 3 пилообразного напряжения, амплитудные и 5, суммирующий блок 6,лок 7, инвертор 8, компаО, ключевые элементы 17 выходного каскада инагрузку 21. Введение11, резисторов 12-15,и резистивного делителяиметь среднее значениеагрузку положительным,ся при увеличении половходного напряжения, иИзобретение относится к импульсной технике и может быть использовано в ключевых усилителях низкойчастоты в управляемых электроприводах и других системах автоматическогорегулирования,Цель изобретения - повышение точности преобразования входного аналогового сигнала в широтно-импульсныйпри малых уровнях входного сигнала.На фиг.1 приведена функциональная схема широтно-импульсного усилителяф на фиг.2 - временные диаграммы его работы.Широтно-импульсный усилитель содержит генератор 1 прямоугольныхимпульсов, формирователи 2 и 3 пилообразного напряжения, амплитудныедетекторы 4 и 5, суммирующий блок6, вычитающий блок 7, инвертор 8,компараторы 9-11, резисторы 12-15,инвертор 16, ключевые элементы 17-20мостового выходного каскада, индуктивную нагрузку 21, резистивный делитель 22, Выход генератора 1 прямоугольных импульсдв соединен свходом формирователя 2 пилообразного напряжения и через инвертор 8 свходом формирователя 3 пилообразного напряжения, выходы которых соединены соответственно с входами ам"йлитудных детекторов 4 и 5 и первымивходами суммирующего и вычитающегоблоков 6 и 7, вторые входы которыхсоединены с входной шиной а выходысоответственно - с неинвертирующимивходами компараторов 9 и 10, инвертирующие входы которых соединенысоответственно с выходами амплитудных детекторов 4 и 5, а выходы -соответственно через резисторы 12и 14 с входами компаратора 11, сэтими же входами которого через резисторы 13 и 15 соединены соответ"ственно выходы инвертора 8 и резистивного делителя 22, входы которого подключены к источнику питания,Выход компаратора 11 соединен суправляющими входами ключевых элементов 17 и 18 и через инвертор16 с управляющими входами ключевыхэлементов 19 и 20 мостового каскада,причем между объединенными выводами ключевых элементов 17, 19, и 20,18 включена индуктивная нагрузка21, а объединенные выводы ключевыхэлементов 17, 20 и 19, 18 подключенык источнику питания.Э 5 каскада поступают импульсы (25,фиг,2), включая эти элементы, на управляющие входы ключевых элемен-, тов 19 и 20 поступают импульсы (23, фиг.2) с выхода инвертора 16, открывая их в другой полупериод. Таким образом, в нагрузке при отсутствии входного напряжения течет переменный ток (28, фиг.2), положительное направление которого на фиг.1 показано стрелкой, Среднее значение этого тока за период равно О.При поступлении на входную вину устройства переменного напряжения (29, фиг.2) оно в суммирующем блоке 6 суммируется с выходным сигналом (24, фиг.2) формирователя 2 пилообразного напряжения, а в вычитающем блоке 7 вычитается из сигнала (26, фиг.2) формирователя 3 пилообразного напряжения. На выходах суммирующего блока 6 и вычитающего блока 7 образуются напряжения (30 и 31 соот 5 1 б 15 20 25 ЭО Широтно-импульсный усилитель работает следующим образом.Импульсы (23, фиг.2) генератора 1 прямоугольных импульсов запускают формирователь 2 пилообразного напряжения и через инвертор,8 (24, фиг.2) формирователь 3 пилообразного напряжения, в которых вырабатываются пилообразные напряжения (фиг.2, 25 и 26 соответственно). Эти пилообразные напряжения поступают на входы амплитудных детекторов 4 и 5 где вырабатываются постоян" ные напряжения.При отсутствии на входной шине напряжения на инвертирующие входы компараторов 9 и 10 поступают положительные напряжения (27, фиг.2) с выходов амплитудных детекторов 4 и 5, а на неинвертирующие входы - пилообразные напряжения (24 и 26, фиг.2) с выходов суммирующего и вычитающего блоков 6 и 7. На выходах компараторов 9 и 10 устанавливаются нулевые напряжения, которые поступают соответственно через резисторы 12 и 14 на входы компаратора 11. Одновременно на первый вход .компаратора 11 поступают импульсы (25, фиг.2) с выхода инвертора 8. На выходе компаратора 11 формируется импульсный сигнал (25, фиг.2). На управляющие входы ключевых элементов 17 и 18 мостового выходноговетственно, фиг.2). Эти напряжения поступают на неинвертирующие входы компараторов 9 и 10, на инвертирующие входы которых поступают постоянные напряжения (27, фиг.2) с выходов 5 амплитудных детекторов 4 и 5.На выходах компараторов 9 и 10 вырабатываются напряжения (32 и 33, соответственно, фиг,2), Эти напряжения с выходов инвертора 8 и резистивного делителя 22 через резисторы 12, 14, и 13, 15 соответственно поступают на входы компаратора 11, попарно суммируются и вырабатывают на его выходе напряжение 34, 15 фиг.2), которое поступает на управляющие входы ключевых элементов 17 и 18 и через инвертор 16 на управляющие входы ключевых элементов 19 и 20 мостового выходного каскада. 20 Напряжение на нагрузке представлено на диаграмме 35 (фиг.2).Таким образом, среднее значение тока через нагрузку положительное и увеличивается при увеличении поло жительного входного напряжения и отрицательное и увеличивается по модулю при отрицательном входном сигнале,При этом при малых входных напряжениях длительность импульсов ЗО на нагрузке значительно большаяпостоянной времени индуктивной нагрузки и тем самым уменьшаются искажения импульсов в нагрузке, что приводит к повышению точности рабо- З ты усилителя в районе малых сигналов на несколько порядков.Формула из обре тенияШиротно-импульсный усилитель,содержащий генератор прямоуголь ных импульсов, выход которого подключен к входу первого формирователя пилообразного напряжения ичерез первый инвертор к входу втЬрого формирователя пилообразногонапряжения, причем выходы формирователей пилообразного напряженияподключены соответственно к входампервого н второго амплитудных детекторов и первым входам суммирующегои вычитающегое блоков, вторые входыкоторых подключены к входной шине,а выходы - соответственно к первымвходам первого и второго компараторов, вторые входы которых подключены соответственно к выходам первого и второго амплитудных детекторов, и мостовой выходной каскад наключевых элементах, к одной диагонали которого подключен источникпитания, а к другой - индуктивнаянагрузка, о т л и ч а ю щ и й .с ятем, что, с целью повышения точности, в него введены четыре резистора,третин компаратор резистивный делитель и второй инвертор, причем выходы первых компаратора и инверторачерез первый и второй резисторы соединены с первым входом третьего компаратора, второй вход которого через третий и четвертый резисторысоединены соответственно с выходамивторого компаратора и резистивногоделителя, входы которого подключенык источнику питания, а выход третьего компаратора соединен с управляющими входами ключевых элементов одной диагонали мостового выходногокаскада и через второй инвертор суправляющими входами ключевых элементов другой диагонали мостовоговыходного каскада.1246356 оставитель Е. Борзовехред,Л.Олейник Коррект Эрдейи нно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная зво дактор В. Пе каз 402/55 Тираж 816 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж"35, Раушская наб, д,