Прецизионный
О П И СА Н И Е
ИЗОБРЕТЕНИЯ
354525
Союз Советских
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Зависимое стт авт. свидетельства №
Заявлено 20.|.1970 (№ 1390450/26-9) с присоединением заявки №
Приоритет
Опубликовано 09.Х.1972. Бюллетень № 30
Дата опубликования описания 27.Х.1972
М. Кл. Н 03f 1/34
Комитет па делам изобретений и открытий при Сапате Министров
СССР
УДК 62! .375.132(088.8) Авторы изобретения
B. М. Егоров, В. П. Долженко, Л. P. Афицинский, Э. Д. Аваков, В. В, Афанасенко, В. П. Семенов, И. А. Сорокопуд, А. С. Булдаков и А, А. Загидулин
Конструкторско-технологическое бюро
Заявитель
ПРЕЦИЗИОННЪ|Й УСИЛИТЕЛЪ МОЩНОСТИ ПЕРЕМЕННОГО
ТОКА
Изобретение относится к области радиотехники, измерительной техники, автоматики и вычислительной техники, где используются прецизионные электронные усилители мощности переменного тока.
Известны прецизионные усилители мощности переменного тока, содержащие и усилителей с целями 100%-ной отрицательной обратной связи и последовательно синфазно включенными выходами, причем вход каждого последующего усилителя включен между общим входом и выходом предыдущего.
B известных схемных решениях составляющие усилители собраны по схемам эмиттерных (катодных) повторителей, В связи с этим выходное сопротивление каждого составляющего усилителя достаточно велико и принципиально не может быть получено близким к нулю, коэффициент нелинейных искажений с учетом реакции напрузки не может быть близким к нулю, а частотные и фазовые характеристики усилителя в рабочем диапазоне частот— близкими к идеальным.
Е1ель изобретения — получение выходного сопротивления и коэффициента нелинейных искажений, близких к нулю, частотных и фазовых характеристик в рабочем диапазоне частот, близких к идеальным, при обеспечении коэффициента усиления по напряжению, близкого к единице, при изменении нагрузки от нуля до максимума.
Достигается это тем, что общая точка цепи питания первого усилителя соединена с массой, общая точка каждого последующего усилителя — с потенциальной выходной клеммой предыдущего усилителя, а потенциальная выходная клемма каждого усилителя — с входной клеммой через цепь обратной связи.
На чертеже приведена блок-схема п редлагаемого устройства.
Прецизионный усилитель мощности переменного тока содержит и усилителей: 1 — первый, 2 — второй, 8 — третий, 4 — и-й усилитель. Количество усилителей зависит от задаваемой величины точности приближения к единице общего динамического коэффициента усиления по на пряжению и задаваемой величи ны приближения к нулю выходного сопро20 тивления. Каждый из составляющих усилителей представляет собой электронный усилитель с коллекторными (анодными) нагрузками и 100 -ной отрицательной обратной связью по напряжению, который собран по
25 простейшей схеме. Величина статического коэффициента его усиления по напряжению должна удовлетворять единственному требованию — исключить самовозбуждение в динамическом режиме (с замкнутой петлей обрат30 ной связи) в заданном диапазоне частот.
354525
Usx1: т1вх 1вых, °
Обычно берут малые статические коэффициенты усиления (порядка нескольких десятков единиц). "îëüøàÿ разность (порядка нескольких процентов) между входным и выходным,напряженпями сигнала у каждого составляющего усилителя не имеет существенного значения, так как эту ошибку отрабатывают последующие усилители.
Выходная мощность первого усилителя примерно равна общей выходной мощности, а выходная мощность каждого последующего составляющего усилителя — на два,порядка меньше выходной мощности предыдущего составляющего усилителя, Входное напряжение сигнала U)3x приложено к входным клеммам 5 и б. Клемма 5— общая потенциальная клемма всех составляющих усилителей, а клемма б — общая точка цепи питания первого усилителя, соединена с массой. Клеммы 7 — 10 — это входные клеммы составляющих усилителей, на которые подаются напряжения отрицательных обратных связей каждого усилителя, а клеммы 11 — 18— выходные клеммы усилителей 1 — 4. Клеммы
11, 18, 15 и 17 в точках 19 — 22 соединены с общими точками питания (шинами питания) соответствующих составляющих усилителей, а клеммы 12, 14, 16, 18 являются потенциальными выходными клеммами этих составляющих усилителей.
Составляющие усилители имеют индивидуальные источники 28 — 2б питания. Мощность каждого источника питания определяется необходимой мощностью потребления каждого соответствующего составляющего усилителя. Общая точка цепи питания первого усилителя в точке 19 соединена с массой, потенциальные выходные клеммы каждого усилителя (клеммы 12, 14, 16, 18) — соответственно с входными клеммами 7 — 10 обратных связей. Все выходные клеммы составляющих усилителей синфазны для их выходных напряжений сигнала и включены последовательно, Для трехрядного усилителя выходное напряжение С,ых снимается с выходных клемм 27, аз которых клемма 27 соединена с массой, а клемма 28 с потенциальной выходной клеммой 16 третьего составляющего усилителя.
Для и-рядного усилителя потенциальная выходная клемма 28 должна быть соединена с потенциальной выходной клеммой 18 n-ro составляющего усилителя.
Предлагаемое устройство работает следующим образом.
При наличии на общем входе (на клеммах
5, б) входного напряжения сигнала U,x на выходных клеммах 11, 12 составляющего усилителя 1 действует выходное напряжение сигнала U,,, Так как все выходное напряжение Увых, подается по цепи отрицательной обратной связи на вход усилителя 1, то на его входе действует напряжение U„x,, равное
4
Величина напряже ия U,,„ïðè указанных выше невысоких значениях статических коэффициентов усиления по напряжению составляет практически сотые доли от величины U„„ ошибку между величинами напряжения с1вх 1 вых, °
Так как выходные напряжения всех составляющих усилителей (соответственно Увых, U, „,, U,,,..., U»„) складываются арифметически в фазе, то можно записать выражения для на пряжений ошибок п-рядного усилителя:
U... =U., (U., +U. ); 1вх,: UBx (1вых, + 1вых, + вых, ) ь
Uâx — 1вх (1вых, + живых, + вых, + "° +
+ 1выхв °
Поскольку каждый последующий усилитель отрабатывает ошибку предыдущих усилителей, уменьшая ее, то с увеличением числа п разность между входным и выходным,напряжениями многорядного усилителя становится все меньше и меньше, т. е. общий динамический коэффициент усиления системы по напряжению приближается к единице (при уменьшении до нуля выходного сопротивления системы) .
Несмотря на то, что каждый составляющий усилитель охвачен 100О1О-ной отрицательной обратной связью по напряжению, с увеличением количества п обратные связи системы становятся все более глубокими, приводящими к малым величинам выходного сопротивления многорядного усилителя. Из этого следует, что предлагаемое устройство приближается по своим характеристикам к характеристикам идеального усилителя мощности.
Предмет изобретения
1. Прецизионный усилитель мощности переменного тока, содержащий п усилителей с цепями 100 /О-ной отрицательной обратной связи и последовательно синфазно включенными выходами, причем вход каждого последующего включен между общим входом и выходом предыдущего, отличающийся тем, что, с целью получения выходного сопротивления и коэффициента .нелинейных искажений, близких к нулю, а также частотных и фазовых характеристик в рабочем диапазоне частот, близких к идеальным, при обеспечении коэффициента у.силения по напряжению, близкого к единице, при изменении нагрузки от нуля до максимума, общая точка цепи питания первого усилителя соединена с массой, общая точка каждого последующего усилителя — с потенциальной выходной клеммой, предыдущего усилителя, а потенциальная выходная клемма каждого усилителя соединена с входной клеммой через цепь обратной связи.
2. Усилитель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности, первый усилитель имеет выходную мощность, 354525 мощность, на два порядка меньшую выходной мощности предыдущего усилителя.
Составитель Н. Герасимова
Техред Т. Курилко
Редактор И. Грузова
Заказ 3583/12 Изд. Ке 1469 Тираж 406 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Типография, пр. Сапунова, 2 равную общей выходной мощности, а каждый последующий усилитель имеет выходную
27 /йх
Корректоры: Л. Кириллова и Е. Сапунова
