Двухтактный усилитель мощности ам-сигнала, работающий в режиме класса а

 

Устройство относится к радиотехнике и, в частности, может найти применение в квазилинейных усилителях мощности электрического сигнала. Цель изобретения - сохранение максимального КПД при расширении динамического диапазона входного сигнала . Для этого в двухтактный усилитель мощности введены два фильтра верхних частот, два сумматора, четыре амплитудных детектора , два инвертора, благодаря чему по каждму из входов выходного двухтактного преобразователя напряжение-ток осуществляется предварительное изменение сигнала , в результате которого выходной двухтактный преобразователь работает в экономичном режиме А. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4804235/09 (22) 08.02.90 (46) 07,08.92. Бюл. № 29 (75) И. А. Романов (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1532996, кл. Н 03 F 3/26, 1987. (54) ДВУХТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ АМ-СИГНАЛА, РАБОТАЮЩИЙ В РЕЖИМЕ КЛАССА А (57) Устройство относится к радиотехнике и, в частности, может найти применение в квазилинейных усилителях мощности электриИзобретение относится к усилительной технике и может быть использовано в линейных усилителях мощности электрических сигналов.

Цель изобретения — сохранение максимального значения КПД при расширении динамического диапазона входного сигнала.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема двухтактного усилителя мощности AM сигнала, работающего в классе А.

Двухтактный усилитель мощности АМ сигнала, работающий в классе А, содержит двухтактный преобразователь 1 напряжение-ток, блок 2 формирования возбуждающих сигналов, выходы которого подключены к блокам 3 и 4 возведения сигнала в квадрат. Выход 5 блока 3 возведения сигнала в квадрат соединен с одним входом сумматора 6 через фильтр 7 верхних частот, „., ЯЦ„,1753581 А1 (51)5 Н 03 F 3/26 ческого сигнала. Цель изобретения — сохранение максимального КПД при расширении динамического диапазона входного сигнала. Дпя этого в двухтактный усилитель мощности введены два фильтра верхних частот, два сумматора, четыре амплитудных детектора, два инвертора, благодаря чему по каждму из входов выходного двухтактного преобразователя напряжение-ток осуществляется предварительное изменение сигнала, в результате которого выходной двухтактный преобразователь работает в экономичном режиме А. 1 з.п, ф-лы, 1 ил. г н

O

Выход фильтра 7 подключен к второму входу сумматора 6 через последовательно соединенные детектор 8 АМ сигнала и инвертор

9. Выход 10 блока 4 возведения сигнала в квадрат соединен с одтнйм входом суммато- (Л ра11черезфильтр12верхнихчастот.Выход 1 фильтра 12 подключен к второму входу сум- у матора 11 через последовательно соединенные детектор 13 АМ сигнала и инвертор 14.

Полярность детекторов 8 и 13 АМ сигнала обратна полярности выходного сигнала со- ф» ответствующих сумматоров 6 и 11. Выходы

15, 16 сумматоров 6, 11 подключены к соответствующим входам двухтактного преобразователя 1 напряжение-ток. Каждый вход преобразователя 1 подключен через соответствующие детекторы 17, 18 огибающей

ВЧ заполнения усиливаемого сигнала к.управляющимм входам регулируемых .источников 19, 20 напряжения питания транзисторов 21, 22 оконечного каскада усилителя.

1753581

Усилитель мощности работает следующим образом.

Максимальный КПД оконечного. каскада квазилинейного усилителя класса А будет в том случае, если транзисторы 21 и 22 5 работают в критическом режиме. Этот режим характеризуетсвя выполнением следующих условий работы; минимальные значения импульсов токов коллекторов обоих транзисторов должны быть равны нулю, 10 максимальное значение импульса тока коллектора должно быть равно току насыщения.

Работа усилителя поясняется эпюрами напряжений, при вхс, ном бигармоническом сигнале: V(sin cui t+ sin а2t), где 15 а2 > >И=Я вЂ” СО, Это напряжение суммируется с напряжениями постоянного смещения: -Uo и +Uo в блоке 2 формирования возбуждающих сигналов. Выходные напряжения блока 2 возводятся в квадрат блоками 3 и 4 возве- 20 дения сигнала в квадрат. При этом напряжения описываются уравнениями:

Uo,to = bid Uo + !! 1!1!! an $1п !!!! t))

= 0o U t) — 0 (т), (1) где b — коэффициент пропорциональности 25 (1/В);

О. = b(02, + 02);

U 1!) = 2bUoU(olfl !lilt + з1п an !), 0 (t) = +0,5 bU (cos 2 в1л + cos 2 са t—

-COS (072 — 601)t + сов (а2 + N))t);

Uo)20.

После фильтрации в блоках 7 и 12 напряжения U5,1Q преобразуются в напряжении

Овых.7,12 = U (t) — U"!т! (2)

Здесь и далее в выражениях Ueb)x.) i — номер блока усилителя.

При условии соблюдения щг > ) Й = cuz — в1 огибающие ВЧ заполнеНИЯ НаПРЯжЕНИй Овых.7,12 бУДУт СИММЕтРИЧ40 ны относительно оси времени t, Выделенные детекторами 13 (8) огибающей ВЧ сигналы отрицательной (положительной) полярности после инвертирования блоками 14 (9) складываются в сумматорах

1 1 (6) с напряжением Овых.12 (Ueb)x.7). Причем !

Овых.9 I= I Овых.7! . Эти напРЯжениЯ обРазуют положительное смещение транзисторов 21 и 22 блока 1, Сумма напряжения

Овых.9 (Ueb)x14) С ЛЮбЫМ МГНОВЕННЫМ ЗНаЧЕнием вершин полуволн ВЧ заполнения положительной (отрицательной) полярности

НаПОЯжЕНИй 0»х 7 (Овых.)2) РаВНа НУЛЮ.

В блоке 1 напряжения преобразуются в 5 токи коллекторов транзисторов 21 и 22 в соответствии с формулами

)к.21 = SUevx.)5 = S(Uebtx.7+ I Овых.9 !), (3)

iK22 = SUeb)x.16 = S(Ueb1x.12 + Овых.14! ), Тогда ток в нагрузке 23 с учетом формул (1) — (3) и равенства I Vebtx.9 I = Овых.14 имеет вид

i23 = !к.21 iK.22 = 4 ЯЬОо0(з!и и)т+ sin К2 t).

Таким образом обеспечивается первое условие достижения критического режима— равенства нулю максимальных значений импульсов токов коллекторов транзисторов

21 и 22. Кроме того, в двухтактном усилителе с симметричными плечами отсутствуют нелинейные искажения усиливаемого сигнала.

Для выполнения второго условия работы оконечного каскада в критическом режиме — равенства максимальных значений импульсов токов коллекторов транзисторов

21 и 22 току насыщения, напряжения питания коллекторных цепей следует изменять синхронно с огибающей ВЧ заполнения напряжений в точках 15 и 16 по закону

Екэ.21,22 = -К Овых.17,18, где К = S(RH+ (1/Sgp) — коэффициент передачи по управляющему входу блоков 19 и 20, Вн — сопротивление нагрузки 23 усилителя, а Sxp — крутизна линии критического режима выходной ВАХ транзистора, Формула для коэффициента получена на основании уравнения для расчета значения тока насыщенного транзистора: ! нвс = Екэ/(н + (1/Икр)).

Выходные напряжения детекторов 17 и

18 повторяют законы изменения огибающих ВЧ заполнений в точках 15 и 16. Таким образом, достигается выполнение второго условия работы оконечного каскада усилителя в критическом режиме. Следовательно, КПД устройства сохраняет максимальное значение при любом уровне входного сигнала.

Формула изобретения

1, Двухтактный усилитель мощности

АМ-сигнала, работающий в режиме класса

А, содержащий выходной двухтактный преобразователь напряжение — ток с соответствующими источниками питания, блок формирования возбуждающих сигналов, первый и второй выходы которого подключены к входам соответственно первого и второго блоков возведения сигналов в квадрат, отличающийся тем, что, с целью сохранения максимального значения КПД при расширении динамического диапазона входного сигнала, введены первый и второй детекторы АМ-сигнала, первый и второй инверторы, при этом выходы первого и второго блоков возведения сигналов в квадрат через первый и второй фильтры верхних ча1753581

Техред М,Моргентал

Корректор В.Петраш

Редактор М.Бланар

Заказ 2774 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 стот подключены к первым входам соответственно первого и второго сумматоров, выходы которых соединены с соответствующими входами выходного двухтактного преобразователя напряжение

-ток, причем первый и второй входы перво- 5 го сумматора соединены через последовательно соединенные первые детектор

АМ-сигнала и инвертор, а первый и вто ой входы второго сумматора-через последовательно соединенные вторые детектор АМ- 10 сигнала и инвертор, 2. Усилитель мощности по и. 1, о т л и ча ю шийся тем, что, с целью повышения

КПД, введены третий и четвертый детекторы

АМ-сигнала, при этом источники питания выходного двухтактного преобразователя напряжение — ток выполнены регулируемыми, входы управления которых соединены с выходами соответственно третьего и четвертого детекторов АМ-сигналов, к входам которых подключены соответствующие входы выходного двухтактного преобразователя напряжение — ток.