Способ импульсного усиления электрических сигналов

П. Г. Тагер СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО УСИЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВТриггерные схемы находят широкое применение в технике, в частности они могут быть использованы в качестве весьма эффективнык усилителей электрических сигналов. Обстоятельством, ограничивающим области их применения в качестве усилителей, является то, что триггерные схемы ооладают релейным действием. Так, например, при цспользова. нии электронных триггернык сксм с тетродами типа бПЗ разность токов в каждом плече триггера, соответствующая двум положениям устойчивого равновесия, составляет приблизительно бО ла. Разность потенциалов, требуемая для перевода такой триггерной схемы из одного положения устойчивого равновесия в другое, составляет величину приблизительно в один вольт. Таким образом можно получить эффективную крутизну порядка бО ма/в,Целью описываемого изобретения является осуществление импульсного усиления электрических сигналов различных амплитуд с помощью триггерного устройства, обспечивающего получение высокик эффективных значений крутизны электронной лампы.Поставленная задача решается путем использования среднего значения силы тока или напряжения импульсов переменной длительности, 51 вляющеося фхцкццец мГновсцнОГО значения напряжения усиливаемого сигнала. В соответствии с цзооретенцем, усилцваемые сигналы подводятся к входу триггсрного устройства, находящегося под воздействием также и генератора электрических колеоаций, обеспешвающ 1 гк получсш;с в плечак трцггерцого устройства импульсно-модулцроваццык токов, испо.ъз емык в нагрузке непосредственно цлц через промежуточные элементы, например, фильтры, демодуляторы импульсно-модулированнык сигналов и т. и.1 хоэффццисг 1 т усиления электрических сигналов может регу;шроваться путем изменения амплитуды электрических колсоанцй, создаваемык генератором и возбуждающих триггерцое устройство.Получение заданной амплитудной характеристики прц усилении напряжения осуществляется путем подоора формы колеоаццй, создаваемык указан."1 ьм генератором. Г 1 ля получения цсобкодцмоц формы этик колебаний могут быть применены два и:1 и более синхронно ц сцнфазцо работающих генераторов.На фиг. 1 представлена скема триггерного устройства, используемого для импульсного усиленияэлскт)ичсских СРПцагОВ; цн фиг.7 - диаграммы, иллюстрирующие ряооту этоп устройства.На фиг. 1 буквами .И и .И" обозцачецы два плеча триггерцого устройства, в которых могут быть примспсцы электрош ыс лампы, магнитные усилители и т. д. Это могут бьть симметричцыс и цссимметричцье устройства, самовозвратцыс, цссамоВозврятць и д),Одиц ил Исско,ько проводов К осуществляют ооратцук) связь между плечами триггера. К зажимам О триггера подводится питацие.Голы(0 лип)ь В целях коцкрстизнции пос 1 с лоцсГО Описаци 51 пр(.полагается, что рассматривался триггсрцос устройство СРмметри цис цс- С Я МОВО:ВРс 1 ТЦОС.Г;ели ця вход ) трцггсра н;ацо цапрякецис рявцос и,) Оогьшсс Е, (фцг. 2), то отпирастся левое плечо .И триггера ц ток В этом плече, протекаощий через прибор (илц цагрузку) Л (фиг. 1), достигает своего максимальцого:шачспия. Одцоврсмспцо с этим правое плечо Л" триггера запирается и через прибор (или другук нагрузку) Л" проходит мш иМагЬЦЫй ТОК, В ЯСТЦОСТИ, РсРИ 111 Й цул 10. Дл 5 ТОГО, 1 тбы и)Ои.г)цсг ПЕРСОЭОС ТОКЯ ИЗ ЛЕВОГО П 1 СЧс) ТР 11 - гера и его правое плечо, цсобходцмо сциз)ть напряжсццс ца входе Л трипера по крайцси .,Срс;О зцачсция Е (фиг. 2); В этом случае ток, протскаюециц через прибор (илц нагрузку) А (фиг, 1), будет иметь мццимяльш)е зцачешс (или в астцости оудет равы 1 цуло), а ток, протекающий через прибор (и;ш другуо нагрузку) Л" достигцст своего максималыого зцачспия.Таким образо 1, па входе Л триггера должца быть Обеа счсца разность потспциалов 1 с меньше чем Е 1 - Е (фц. 2) л 5 ТОГО. ТООЬ происходил переброс тока цз одного плеча триггера в др тос.В одно из плеч триггера, например И, включсц элсктрисеский гскратор Р. На фиг. 2 показана желательная форма колсбапий, создаваемых генератором Р: по оси аосци(с здесь отложсцо время 7, н по оси ординат -- пяпэя)кспис Е ця Входс 6 триггера. Колебания генератора Р должны быть периодическими; их период ца фиг. 2 ооозцачец через Т - 7. Каждое колеоацис должцо состоять цз четыре.; частей. Первая неть Е,Е 4, вторая часть Е 4 Ез и третья часть ЕЯЕ должны быть возможю оолее кратковремеццыми, а четвертая часть Е 6 Е 7 должца зяццма.гь оольшую часть периода Т,Т,.Гсцератор Р может оыть включен в снмые разнообразные части схемы плеч Л 1 или М" триггера: это должна быть такая часть схемьк цапряжсцие ца которой оказывает влияпис ца потсцциалы Е и Е (фиг. 2) срабатывация трич сря. Так, например, проще всего генератор Р может быть сое;ицец последоватсльцо с в(одом Л, цли жс с источником питация. Од(л 1 очяемым к зяжимям И. Одцнко цапряжецис гецсратора Р будет по-разному влиять ца работу тршгсра и зависимости от того, в какое 1 осо и В какую цепь данного и,еча включсч этот генератор. По этой причине, в дальцеппем, говоря о зцачсции папряжеция, даваемом гецсратором Р, только лишь для простоты рнссукде)шй цоцимастся цапряи(спце, цсрссчитяццос тяк, кяк будто генератор Р прцсоедицсц послсдоватсльцо ко входу Л триггера.Пусть ссредца четвертой части Е;,ЕЕ Иг. 2) колсбация попадает ця прямую, соответствующую орди ятс Е. Это ус;,и:вие всегда легко вь:полшггь, сели в одцо из плеч трцгсрн (цапримср в цепь сетки) и(люиГь дополццтсльпос регулируемое посто)шос смещецис (оответс.вуюц( го знака. Гели цспосрсдствеццо цсрс, омспто)Ссвое 1 геч 0 7 И триггера было заперто, то под дей,твисм первой части Е;,Г) колебания (фцг. 2) это плечо отопрется и черсз прибор Л пойдет максимальный ток, обозцспешый через Л, ца фиг, 3, ца которой цо осц абсцисс отлоэкецо Врсм 51 Т, я ПО оси Оэдинят ток Л, проходящий через прибор Л левого плеча .И триггера. В течение второй части Е 4 Г: колебания левое плечо Л трцп ера будет оставаться отпертым. Очевидно, что это плечо будет оставаться отпертым и в течецие третьей части Е)Е колебания. В начале четвсртой части ЕЕ 7 колебания бу;1 ут сохраняться условия, при которых левое плечо ЬГ триггера остается отпертым: это будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на входе В триггера не понизится до значения Е 2 (фиг. 2). В этот момент (Тэ) произойдет переброс тока из левого плеча 1 Г триггера в правое плечо .ц" и показание прибора Л уменьшите до минимума (на фцг. 3 показа;10 уменьшение тока до нуля).Начиная с момента Твесь цикл повторяется.Предположим теперь, что на вход В триггера подано постоянное илц переменное напряжение Е которое подлежит усилению. На фиг. 4( ца которой по оси абсцисс отложею время Т и по оси ординатацряжс - цис Ена входе В триггера, только для простоты показано синусоидальное напряжение. Предполагается, что период Т,Т, колебаний, создаваемых генератором Р, в несколько раз меньше наиболее короткого перода колебаний, подлежащих усилению. Расстояние между соседними вертикальными пунктирными прямыми ца фиг. 4 и ца последующих фиг. 5 ц 6 равно псриоду ТТ колебаний, создаваемых генератором Р.Очевидно, мгновенное значение напряжения ца входе В триггсра оудет равно сумме мгновенных напряжений усиливаемого сигнала 1 фцг. 4) и колебаний (фиг. 2), создаваемых генератором Р. При положителыюм значении напряжения усиливаемого синала Енапряжение на входе В триггсра в течение каждого колебания будет позже уменьшаться до значения Е т. е. момент запирания левого плеча .1 Г триггера будет наступать не в момент Т; (фиг. 2), а позже, т. с. в какой-либо момент времени между Тз и Т. Таким образом, при положительном значении напряжения усиливаемого сигнала переброс тока из левого плеча триггера в его правое плечо будет наступать позднее по сравнению с тем моментом. в которьш произошел бы переброс тока в плечах триггера, если Оы отсутствовал усцливаемьй сигнал.Из фиг. 2 легко видеть, что в нача,че каждого периода колебаний ге 1 Сраторы Р 005 затс,ы 0 происходит переброс тока из одного плеча триггера в другое, Величца напряжения Е.Е, должна оыть таковы, чтобы переброс тока происходил каж;1 ый раз независимо цс только от знака усигц 1 васмоГО сццал 2, но и от амцлтуды этого сипала.Таким ооразом, длительность импульса в левом плсц триггера црц юложцтсльцом зцачсцц напряжения усцлцваемого сигнала Ебудет юльшс, чем при паузе. Таковы цмцульсь Л,.;.1, и т. д. на фцг. 5; здесь попрсжнему по осц аосццсс отложено время Т, 2 по осц ординат ток Л, цроходящш через прибор Л левого цсча .Г триггера.Совершенно аналогично легко убедиться в том, то длительность импульса в левом плече трцп.сра оудет црц от. цательюм зцачецц цацря сИя усцгиваемого сигнала Емецьпс, чем црц паузе. Таковы ими)ль" ы Л 1, Л и т. д.В правом плече тршгера 1 артца будет обратной той, которая цмсст место В левом плече.Таким образом, в левом и;цчс .1 Г и 1 р 2 вом Глсче .11 трцггерс Оу ст иметь место односторонняя 1 рсмя- имцУ,ьсц 25 мОдУл 51 цця.Всгц цагр 5 зка одного цлц обоих плеч триггера является инерционной, т. с, может следовать за частотой усцгиваемых сигналов и це может слс;овать за частотой колсбанш, создаваемых генератором Р. то в этом случас закон кол; башгй цаГРУзкц (1 апРмеР, ГРом:,ОГОВОРцте- ,15 ) (ГГДСТ ОПРСДСЛЯТЪС 51 КРИВО.,1, ЦЦ- тсрпрстцрующсй закон цзмецс:1 гя среднего значения тока. цротекающе. Го ерсз нагрузкх На ф 1 цх 6 показана эта кривая, цз которой видно, что в зависмости от глубиць одностороцСй Врсм 51-цмпульсноц модуляции наибольший разма крцвоц может быть близок к Л,.Нагрузка может быть включена це только непосредственно в одно цз 1 леч триггера, когда оца реапруст ца измецецця среднего значения тока, происходящие в соответствии с х СИ.ШВВЕМЬМИ СЦГНВЛВМЦ, ЦО И ЧЕРЕЗ посредство любых общеизвестных промежуточны устройств, например, через фильтры, демодулятор цм- пульсРо-модулрован 1 ыс игнлов 1)ижняя граница по, цгсы частот усс И наемыс 1 Гцяс 108 1 аиРЯст 051 с нул 51, и Берц 5,5 )яциця Опрс;сляс- с 51 Отцошсц нем это"ястоты к частоте колес)апий, создаваемых генератором Р, г)озбуждающим триггер, 1 ри надлежащем выборе частоты колебаний генератора Р можно установить Веркиною границу полосы частот усиливасмых сигналов В соответствии с 1 рсбовацпямц, предъявлясмылп В каждом коцкретнол случае.)-1 увствисльность устройства, показанного на фиг, 1, определяется наклоном участка Ес;Ет (фиг. 2). Чсл) ООГыпс пак 10 н этОГО м 1 ястка, тсл меньше л Вствитсльцость лстр 01 ства, и ня 0001)от. Для Г 1 олусРия полного размаха тока в нагрузке, равного Л (рис. 6), размах усиливасмого напряжения должен раьпяться разности ординат точек Е 61. эта разносВ может быть мсцьшс, равна или больше разности напряжений Е, и Е . Гс.и, например, амплитуда Лимпульса (фиг. 3 ц 5) равна 6)0 лсс, а разность ординат точек Е 6 Е; равна 1,5 в, то чувствительцость устройства будет 40,51 а/в. Зависимость чувствительности устройства от наклона участка ЕЕ 7 дает простой способ регулирования усиления. Умсцьшснпс Ями;итуды колеоаий Гсцсратоа Р обеспечивает увеличение коэффициента усиления, и наоборот.ЛмпсИтудная характеристика зави. сит главным образом от формы участка ЕвЕ 7 (фиг. 2) и практически не зависит от формы характеристик отдельных элемсцтов всего триггера, например, от характеристик электронных ламп. Если, например, желательно иметь линейную амплитудную арактсристику, то в колсоаниях, создаваемых генератором Р, участок Е,Е, должен быть линейным. Внося люоые общеизвсстныс изменения В генератор Р и тем самым изменяя форму участка Е,Е-, можно )к)- л. Ить ю)ую наперед заданную амплитудную характеристику. Таким образом, важной особенностью предлагаемого способа является получсцис любоп наперед заданной амплитудно; характеристики, в том числе ц линейной.1-1 Я фиг. 2 юказа)а сложная форма сигпаса, создаваемого геперато)Ом Р. Можно однако предположить, то Вмссто од 1 юГО Гснерятора Р имеется другой, или несколько других генераторов, каждый из которых создаст более простьк. колеоания. Так, цап)Илер, генератор Р, создающий кол бш;ия, форма которых показана 1 фи, 2, можно заменить двумя гссраторами, раоотающими синроцо и синфазно; один из этих генц раторов создаст колебания пилоос)разной формы, а другой -- в форИе очень коротких импульсов. Оба эти генератора можно соединить це ТОЛЬКО ПОССЕДОВЯТСЛЪЦО, ПО И ВКЛ 10- чить В разные цепи и даже разные плечи тритсра, это также зависит ог знаков импульсов и от знаков тангенсов углов наклона кривой генерируемых колебаний.1)б)та предлагаемого устройства ) Исаи Вьпнс применительно к сп- собу односторонней время-импульсной модуляции. Однако, очевидно, что для работы этого устройства мож о использовать и любой другой цид импульсной модуляции. Так, напрнлср, па фиг. 7 показана иная форм колебаний, создаваемых генетором Р. В да)шом случае колебацис состоит из двух частей Ес)Е 9 и ЕЕО, имеющих разные наклоны; од- )Рлс нные обозначения на фиг. 2 и 7 соовстственпо одинаковы. На фиг. 7 длительность импульса определи тся отрезком Т 4 ТьТак как накло 1 ы обеих частей ЕЗЕ) и ЕЭЕ 1, различны, то получается несимметричная пмцул; сная модуляция, являющаяся, ка 1 1 РВсстно, Оолсс Об)цим В 1 дом цмГульсОй лОдуляции.Пр) Включении между триггером и нагрузкой промежуточных устройств, например, демодулятора импульсно-модулировацнысигналов, возмо)кцо использование и таких способов импульсной модуляции, прн которых пс происходит изменения среднего значения электрического тока В плечах триггера, например, фа: о-импульсная мо;уляция.Предмет изобретения1. Способ импульсного усиления электрических сигналов, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью использованич среднего значения импульсов переменной длительности, являющегося функцией мгновенного значения напряжет ия усиливаемого сигнала, для получения высокого эффективного значения крутизны электронной лампы усиливаемые сигналы подводят к входу триггерного устройства, находящегося под воздействием генератора электрических колебаний, обеспечивающих получение в плечах триггерного устройства импульсно- модулированных токов, используемых в нагрузке непосредственно или через промежуточные элементы, например, фильтры, демодуляторы импульсно-модулированных сигналов и т. п.2. Способ импульсного усиления э,тсктрнческих сигналов по п. 1, о тл и ч а ю щи й с я тем. что, с целью рет улированпя коэффициента усиления, изменяют амплитуду электрических колеоаннй, создаваемых генератором и возбуждающих трпггернос устропство.3. Способ импульсного усиления электрических сигналов по пп. 1 и 2, отл и ч а ю щи йс я тем, что для получения заданной амплитудной характеристики при усилении напряжештя соответственно подбирают форму колебаний, создаваемых генератором и возбуждающих триггернос хстроиство.4. Прием осуществления способа ттмтт льсного силенття электрттческих снтналов по п. 1, отл и ч а ю щи йс я тем, что для получения необходимоп формы колебаний, возбуждающих трпггерное устройство, применяют два или более синхронно и сннфазно работающих генераторов.