Усилитель мощности

 

Изобретение относится к электронике . Цель изобретения - уменьшение искажений. Усилитель мощности содержит преобразователь 1 напряжения .в ток, выполненный на усилителе 2 и ; резисторе 3, датчик 4 тока, нагрузку 5 и корректирующий блок 6, выполненный в виде преобразователя напряжения в напряжение на операционном усилителе 7 и резисторах 8 и 9. При наличии 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 крутизне преобразователя 1. Напряжение на нагрузке 5 при наличии датчика 4 линейно зависит от входного напряжения и не зависит от тока иска жений, т0е. корректирующий блок 6 уменьшает искажения. 3 ил.

СООЗ СОВЕТСКИХ

«и

РЕСПУБЛИН

yg)g Н 03 Р f/32

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4130214/09, 4428733/09 (22) 01.10.86 (46) 15.05.91. Бюл. Р 18 (72) А.А.Хазанов (53) 621.375.026(088.8) (56) Заявка ФРГ У 3140654, кл. Н 03 Р 1/32, опублик.24.06.82. (54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ (57) Изобретение относится к электронике. Цель изобретения — уменьшение искажений, Усилитель мощности содержит преобразователь 1 напряжения в ток, выполненный на усилителе 2 и . резисторе 3, датчик 4 тока, нагрузку

5 и корректирукиций блок б, выполнен„. SU„„1649639 A 1

2 ный в виде преобразователя напряжения в напряжение на операционном уси лителе 7 и резисторах 8 и 9. При на-! личин искажений в преобразователе 1, корректирующий блок 6 является шунтом только для тока искажений. Это условие выполняется только в том слу чае, 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. корректирующий блок 6

: уменьшает искажения,. 3 ил.

3 1649639 4

Изобретение относится к электрони— т = () ке.

U=U + т..R=U (1+-) (3)

Н М Н Z

Цель изобретения — уменьшение искажений.

На фиг.,1-3 представлены электри- где R - сопротивление датчика 4 тока, ческие схемы реализаций усилителя Умножая левую и правую части вымощности ражения (2) на Z и подставляя значеУсилитель мощности содержит преоб- ние U из формулы (3), получаем разователь 1 напряжения в ток, выпол- 1О ненный на основном усилителе 2 и ре- ZI = U = ZS (V — U — — R) (4)

Й И и Z o зисторе 3, датчик 4 тока, нагрузку 5, а также корректирующий блок.6, выпол- Решая уравнение (4) относительно ненный на операционном усилителе (ОУ)

7 и резисторах 8 и 9 (фиг.1) ОУ 7 и

Б, получаем резисторах 10-13 (фиг.2), ОУ 7 и резисторах 14-17 (фиг.3).

Усилитель мощности работает следующим образом.

Преобразователь 1 имеет крутизну

S и его выходной ток

ZS" V

"Н = i 1S Z + R) 2О Таким образом, напряжение на нагрузке 5 линейно зависит от входного напряжения Ч и не зависит от тока искажений дТ, т.е. корректирующий блок 6 уменьшает искажения.

5 Выходной ток корректирующего блока 6

I - т — I = S (V-U)

6 Н 1

- (s(v-v)+ дх), (5) 55

Так как ток Хя U>/Z, где Z— полное сопротивление нагрузки 5, напряжение на выходе преобразователя 1

V„= gV +(1-00 (U — I„R), I, = S(V-U) + hI, где V - входное напряжение преобразователя 1, 2

U — выходное напряжение преобразователя 1;

ДХ вЂ” ток искажений преобразователя 1.

На вход корректирующего блока 6 подаются напряжения V и U, а с дат:чика 4 тока — сигнал, пропорциональный току Iн, протекающему .через на-грузку 5. В корректирующем блоке 6 вычисляется разность V -U> которая сравнивается с напряжением на датчике 4. В результате на выходе корректирующего блока 6 появляется напряжение, соответствующее напряжению на выходе преобразователя 1, в слу40 чае отсутствия искажений в этом пре-.

° образователе 1. Если искажения имеются, а это наиболее вероятный режим, то выход корректирующего блока

6 является шунтом только для тока искажений. Это условие может выполняться только в том случае, когда ко эффициент преобразования S корректирующего блока 6 равен крутизне S преобразователя 1. При этом ток нагрузки I

Хн = Б (Ч - ) . (2) .

Если крутизна S преобразователя

1 равна S, то ток Т = — Д?, т.е. равен току искажений с обратным знаком. При этом корректирующий блок 6 только компенсирует искажения тока

I 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 I< = S(V-U)+5I. ОУ 7 подключен вь.ходьмк выходу преобразователя 1. Напряже- ние отрицательной обратной связи (ООС) поступает на инвертирующий вход ОУ 7 с его выхода. Между входом усилителя мощности и точкой сое1 динения нагрузки 5 и дАтчика 4 тока включен делитель напряжения, состоящий из двух последовательно соеди» венных резисторов 8 и 9 (соответственно К и R>. Обозначим К /

/RS + К = 0(° При этом напряжение на нагрузке 5 U< = U — RI<. Тогда напряжение на неинвертирующем входе

ОУ 7

649 539 б 21(<К + К< и R< R«+ К„, для напряжения V на инвертиругощем входе 2

ОУ 7 можно записать

+(1 P)

10 R

<3 откуда

cc(v — U) (1- eC) R (6) т.е. ток нагрузки пропорционален разности, (7-Н) с коэффициентом пропорциональности

K (1 — 0С) R R ° R

Если коэффициент пропорциональности К /R8 К = S, где S — крутизна

20 преобразователя 1, то выходной ток

ОУ 7 -Т = — 6 1, 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 провопом (фиг.2).

Преобразователь 1, как и в предыду-. щей схеме, имеет крутизну.S и его вы-

30 ходной ток Е < = S(V-U)+ )I. ОУ 7 подключен выходом к выходу преобразователя 1. Нагрузка 5 включена последовательно с датчиком 4 тока, Между входом преобразователя 1 и 35

1 общим проводом включен первый делитель напряжения, состоящий из резисторов 10 и 11, включенных последова тельноо. 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 сопротивления

45 резисторов 10, 11, 12, 13 и соответстR«R

ОУ 7

t откуда и о (-<б)К =

К«

R К

<о

R« где 0

<о и

5

Так как напряжение на неинвертирующем входе ОУ 7 равно U и разность напряжений между входами ОУ 7, включенного с ООС, близка к нулю, можно записать следующее равенство: (.ч + (1- g) (u-т„к)-u = О, Если R — согротивление датчика 4 тока, IH — ток нагрузки 5, Z — полное сопротивление нагрузки 5, то при

R (" RI«)+ RI «

2 R<<+ R<> н

Полагая разность напряжений между входами ОУ 7 близкой к нулю, получим Ы V — P u (1-P) RI „= 0 ..

- ели <х P>,ò,е. К<< /К<о+ К<, = R<> /К<2+ R<, это уравнение можно переписать в следующем виде:

PV — PU-(1-P)КТ. „= О, Полученное вь<ражение аналогично выражению (6) для схемы приведенной на фиг.1.

Для снижения выходной мощности ОУ

7 необхопимо. чтобы вь<полнялось у<->п«Не

Г

В усилителе мощности, приведенном на фиг.З„ датчик 4 тока включен между выходом преобразователя 1 и нагрузкой

5. ОУ 7 подключен к выходу преобразователя 1, между выходом которого и общей <пиной 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 pug, где p = R

1649639

При этом

S = (1 — б .)/(P — o2) )

R = К R! ((3 — g ), \

5 (8) (9) При выполнении условий (8) и (9) выходной ток корректирующего блока 6

I = — t5, I, т. е. корректирующий блок 6

6 компенсирует 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 может быть применен маломощный усилитель, обладающий большим коэффициентом усиления и малыми искажениями.

Формула изобретения

Усилитель 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, отличающийся 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

Составитель И.Водяхина

Техред М.дидык Корректор Л.Патай

Редактор А.Лежнина

Заказ 1525 Тираж 460- Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101