Усилитель мощности

(1)5 Н 03 Р 1/3 ГОСУД АРСТВЕННЫИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР НОМИТЕТОЧКРЫТИЯ 1 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ 82.(57) Изобретение относится к электрнике. Цель изобретения - уменьшениеискажений, Усилитель мощности содержит преобразователь 1 напряженияв ток, выполненный на усилителе 2 и,резисторе 3, датчик 4 тока, нагрузку5 и корректирукзций блок б, выполнен.БО 1649639 А 2ный в виде преобразователя напряжения в напряжение на операционном усилителе 7 и резисторах 8 и 9. При наличин искажений в преобразователе 1, корректирующий блок 6 является шунтом только для тока искажений. Это условие выполняется только в том случае, когда коэффициент преобразования корректирующего блока 6 равен коутизне преобразователя 1. Напряжение на нагрузке 5 при наличии датчика 4 линейно зависит от входного напряжения н не зависит от тока искажений, т.е. корректирующии блок б уменьшает искажения,. 3 ил.3 1649Изобретение относится к электронике,Цель изобретения - уменьшение искажений.На фиг.,1-3 представлены электрические схемы реализаций усилителямощности,Усилитель мощности содержит преобразователь 1 напряжения в ток, выпол Оненный на основном усилителе 2 и резисторе 3, датчик 4 тока, нагрузку 5,а также корректирующий блок.6, выполненный на операционном усилителе (ОУ)7 и резисторах 8 и 9 (фиг.1)ОУ 7 ирезисторах 10-13 (фиг.2), ОУ 7 и резисторах 14-17 (фиг.3).Усилитель мощности работает следующим образом,Преобразователь 1 имеет крутизну 2 О8 и его выходной ток1 = 8(Ч.-Ц) + М,где Ч - входное напряжение преобразователя 1,25Ц - выходное напряжение преобразователя 1;1 - ток искажений преобразователя 1.На вход корректирующего блока 6подаются напряжения Ч и Ц, а с датчика 4 тока - сигнал, пропорциональный току 1 н, протекающему через на-грузку 5В корректирующем блоке 6вычисляется разность Ч -Ц котораясравнивается с напряжением на датчике 4. В результате на выходе корректирующего блока 6 появляется напряжение, соответствующее напряжению40на выходе преобразователя 1, в случае отсутствия искажений в этом пре-.образователе 1. Если искажения имеются, а это наиболее вероятный режим, то выход корректирующего блока6 является шунтом только для токаискажений. Это условие может выполняться только в том случае, когда кочэффициент преобразования 8корректирующего блока 6 равен крутизне 8преобразователя 1. При этом ток нагрузки 11 = 8 (Ч - ц), (2),Н55Так как ток 1 яЦя/2, где Е - полное сопротивление нагрузки 5, напряжение на выходе преобразователя 1639 ц = ц+ 1.К = ц (1+-) (3)К где К - сопротивление датчика 4 тока,Умножая левую и правую части выражения (2) на Е и подставляя значение ц из формулы (3), получаем 21= ц= К 8(Ч-цИ - "К), (4) Решая уравнение (4) относительноц, получаем 7.8 ЧТаким образом, напряжение на нагрузке 5 линейно зависит от входного напряжения Ч и не зависит от тока искажений 1, т.е. корректирующий блок 6 уменьшает искажения.Выходной ток корректирующего блока 6- 1 = 8 (Ч-Ц) 6 Н 1(5) Ч = О Ч + (1-К) (Ц - 1 К),Если крутизна 8 преобразователя 1 равна 8, то ток 1 = - 61, т.е. равен току искажений с обратным знаком, При этом корректирующий блок 6 только компенсирует искажения тока 1 и не участвует в усилении сигнала, отдавая при этом минимальную мощность.В усилителе мощности, приведенном на фиг.1, нагрузка 5 подключена к выходу преобразователя 1 через датчик 4 тока, Ток преобразователя 1 1 = 8(Ч-ц)+ 61. ОУ 7 подключен выходок выходу преобразователя 1, Напряже-ние отрицательной обратной связи (ООС) поступает на инвертирующий вход ОУ 7 с его выхода. Между входом усилителя мощности и точкой сое 1 динения нагрузки 5 и датчика 4 тока включен делитель напряжения, состоящий из двух последовательно соеди венных резисторов 8 и 9 (соответственно Ко и К 1. Обозначим К / /К + К = К . При этом напряжение на нагрузке 5 ц = Ц - К 1 н, Тогда напряжение на неинвертирующем входе ОУ 7(6) 51Так как напряжение на неинвертирующем входе ОУ 7 равно Ц и разность напряжений между входами ОУ 7, включенного с ООС, близка к нулю, можно записать следующее равенство:К 7 + (1- М) (Ц-ЕК)-Ц = О,649 539 бЕК+ К 1 и Ъск, + К,для напряжения Ч на инвертирующем входе2.ОУ 7 можно записать 2К(1- ) К К . К8Если коэфФициент пропорциональности К/К 8 К = 8, где Б - крутизна20 преобразователя 1, то выходной ток ОУ 7 -Е = - ЬЕ, т.е, ОУ 7 только компенсирует искажения преобразователя 1, не участвуя в усилении сигнала.В усилителе мощности, показанном на фиг.2, датчик 4 тока включен между нагрузкой 5 и общим проводом (Фиг.2). Преобразователь 1, как и в предыду-. щей схеме, имеет крутизну.8 и его вы-30 ходной ток Е= Я (Ч-ц)+ Ь Е. ОУ 7 подключен выходом к выходу преобразователя 1, Нагрузка 5 включена последовательно с датчиком 4 тока, Между входом преобразователя 1 и 35 общим проводом включен первый делитель напряжения, состоящий из резисторов 10 и 11, включенных последовательноо. К точке соединения резисторов 10 и 11 подключен неинвертирующий 40 вход ОУ 7. Инвертирующий вход ОУ 7 подключен к точке соединения резисторов 12 и 13, образующих второй делитель напряжения, включенный параллельно нагрузке 5. Пусть сопротивления45 резисторов 10, 11, 12, 13 и соответственно К, , К, К и К,. Напряжение на неинвертирующем входе ОУ 7 откудаЕ и - (1-) К Полученное выражение аналогичновыражению (6) для схемы приведеннойна фиг.1,Для снижения выходной мощности ОУ7 необхопимо, чтобы вьполнялось условие ЫкцК К 1 о фО и где О1 о и 55 т,е, ток нагрузки пропорционален разности, (7-ц) с коэффициентом пропорциональности15 Если К - согротивление датчика 4 тока, Ен - ток нагрузки 5, Е - полное сопротивление нагрузки 5, то при Полагая разность напряжений между входами ОУ 7 близкой к нулю, получим Ы 7 - (3 Ц-(1-1 Э) КЕ = О..ели Ф 15,т,е. К /К, + Кц = К /К 2+ К 1, это уравнение можно переписать в следующем виде: Ч - ц-(1-р)КЕ = О,г.В усилителе мощности, приведенном на Фиг,3 датчик 4 тока включен между выходом преобразователя 1 и нагрузкой 5. ОУ 7 подключен к выходу преобразователя 1, между выходом которого и общей риной включен первый делитель напряжения, образованный последовательно соединенными резисторами 14 и 15, гочка соединения которых подключена к инвертирующему входу ОУ 7. Между входом преобразователя 1 и точкой соединения нагрузки 5 и датчика 4 тока включен второй депитель напряжения, образованный резисторами 16 и 17, точка соединения которых подключена к неинвертирующему входу ОУ 7. На инвертирующий вход ОУ 7 в корректирующем блоке 6 подается напряжение Р 6, где= К./К, + К На неинвертирующии вход ОУ 7 подается напРЯжение 7 =(1 в Х )ч + С(Ц + Еи К), где 0 = Кб/К 6+ К 1 - ток через датчик 4 тока, ТогдаЧ(1-Ы) + ц(с- Р) С К При этом 1649639 жет быть применен маломощный усилитель, обладающий большим коэффициентом усиления и малыми искажениями,5(9)При выполнении условий (8) и (9) выходной ток корректирующего блока 610 1 = - 1, т.е. корректирующий блок 6 6компенсирует искажения и не участвует .в усилении.Схемы, приведенные на фиг.1-3,15 имеют малые нелинейные искажения и могут применяться как самостоятельно, так и в качестве оконечных каскадов усилителей с общей ООС. Поскольку корректирующий блок 6 включен так,20 что его выходной ток только компенсирует искажения тока преобразователя 1 усилителя мощности, величина выходного тока корректирующего блока 6 для реальных схем составляет единицы процентов тока нагрузки, Поэтому в качестве корректирующего блока 6 моФормула изобретенияУсилитель мощности, содержащий . последовательно соединенные оснорной усилитель и резистор, другой выход которого является выходом усилителя мощности и соединен с выходом корректирующего блока, первый вход которого подключен к входу основного усилителя, при этом корректирующий блок выполнен на преобразователе напряжения и напряжение, входы которого являются соответствующими входами корректирующего блока, а также нагрузку, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью уменьшения искажений, последовательно с нагрузкой введен датчик тока, причем второй вход корректирующего блока подключен к точке соединения нагрузки и датчика тока, а выходом корректирующего блока является выход преобразователя напряжения в напряжение.1649639 тавитель И,В ТехРед М.Дидык инаКорректор Л.Пат актор А.Лежнина роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина аз 1525 Тираж 46 НИИПИ Государственного комитета по 113035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаушская наб., д, 4/5