Підсилювач потужності
Формула / Реферат
1. Підсилювач потужності, який містить керуючий підсилювач напруги класу А, виходом під'єднаний до акустичного навантаження, і керований підсилювач потужності класу В, обидва підсилювачі під'єднано до загального джерела живлення, який відрізняється тим, що підсилювачі класу А і класу В підключені по змінному струму навантаження послідовно, так що весь струм навантаження тече через обидва підсилювачі, керуючий підсилювач напруги класу А виконаний підсилювачем струму класу А, з підвищеним струмом спокою вихідних каскадів до рівня амплітуди струму навантаження, і в нього введене плаваюче джерело живлення, від якого живляться вихідні каскади підсилювача струму класу А, з напругою живлення вихідних каскадів підсилювача струму класу А, зменшеною до нижньої межі лінійності прохідної характеристики з урахуванням технологічного запасу, керування плаваючим джерелом живлення здійснюється за допомогою керованого підсилювача потужності класу В з напругою на виході, повтореною з напруги на акустичному навантаженні, а виходом під'єднаного до середньої (нульової) шини плаваючого джерела живлення.
2. Підсилювач за п. 1, який відрізняється тим, що підсилювач потужності класу В виконано за схемою повторювача напруги з одиничним коефіцієнтом підсилення напруги, неінвертувальний вхід котрого під'єднано до виводу акустичного навантаження.
3. Підсилювач за п. 2, який відрізняється тим, що одиничний коефіцієнт підсилення напруги керованого підсилювача потужності класу В забезпечується колом негативного зворотного зв'язку з виходу підсилювача на його інвертувальний вхід.
4. Підсилювач за одним із пп. 1,2, який відрізняється тим, що керований підсилювач потужності класу В має два виходи: вихід позитивної півхвилі, під'єднаний до позитивної шини плаваючого джерела живлення, і другий вихід негативної півхвилі, під'єднаний до негативної шини плаваючого джерела живлення, а коло негативного зворотного зв'язку утворено під'єднанням інвертувального входу до середньої (нульової) шини плаваючого джерела живлення.
5. Підсилювач за п. 1, який відрізняється тим, що підсилювач струму класу А виконано двотактним на транзисторах: біполярних або уніполярних, або польових з ізольованим затвором, біполярних або польових зі статичною індукцією, або на лампах, з застосуванням схеми вихідного каскаду відповідно з загальним емітером або з загальним колектором, або з загальною базою, аналогічно з загальним витоком або з загальним стоком, або з загальним затвором, аналогічно з загальним катодом або з загальним анодом, або з загальною сіткою.
6. Підсилювач за п. 1, який відрізняється тим, що підсилювач струму класу А виконано однотактним на транзисторах: біполярних або уніполярних, або польових з ізольованим затвором, або біполярних, або польових зі статичною індукцією, або на лампах, а в коло емітера або витоку, або катода, або колектора, або стоку, або анода під'єднано джерело струму або трансформатор з застосуванням схеми вихідного каскаду з загальним емітером або з загальним колектором, або з загальною базою, аналогічно з загальним витоком або з загальним стоком, або з загальним затвором, аналогічно з загальним катодом або з загальним анодом, або з загальною сіткою.
7. Підсилювач за одним із пп. 1, 5, 6, який відрізняється тим, що підсилювач струму класу А виконано мостовим з двофазним виходом, двома плаваючими джерелами живлення і двома підсилювачами потужності класу В.
8. Підсилювач за одним із пп. 1, 5, 6, 7, який відрізняється тим, що підсилювач струму класу А виконано з високим вихідним опором.
9. Підсилювач за одним із пп. 1, 5, 6, 7, який відрізняється тим, що підсилювач струму класу А виконано з низьким вихідним опором.
10. Підсилювач за одним із пп. 1, 2, 3, 4, який відрізняється тим, що неінвертувальний вхід керованого підсилювача потужності класу В під'єднано до входу вихідного каскаду або передвихідного каскаду підсилювача струму класу А, кожний із котрих виконано по схемі повторювача напруги.
11. Підсилювач за одним із пп. 1-4, який відрізняється тим, що коефіцієнт підсилення напруги керованого підсилювача потужності класу В вибрано у діапазоні від 1,0 до 1,1.
12. Підсилювач за одним із пп. 1-4, який відрізняється тим, що містить друге плаваюче джерело живлення, котре має загальну середню (нульову) шину з першим плаваючим джерелом живлення і від котрого заживлено каскади підсилення напруги і струму, а також джерела струму цих каскадів підсилювача струму класу А, а також перші каскади підсилення підсилювача потужності класу В, друге плаваюче джерело живлення має більшу величину напруги, необхідну для нормального функціонування попередніх каскадів.
13. Підсилювач за п.5, який відрізняється тим, що величину струму спокою вихідних каскадів підсилювача струму класу А вибрано по зламу прохідної характеристики транзисторів або ламп вихідного каскаду.
14. Підсилювач за п.5, який відрізняється тим, що підсилювач струму класу А переведено в режим класу АВ з відносно великим струмом спокою.
15. Підсилювач за п.7, який відрізняється тим, що перше плаваюче джерело живлення або друге плаваюче джерело живлення, або обидва плаваючих джерела живлення виконані стабілізованими.
16. Підсилювач за одним із пп. 1-4, 10-12, який відрізняється тим, що підсилювач класу В виконаний підсилювачем класу В+С.
17. Підсилювач за п.1, який відрізняється тим, що підсилювач класу В виконаний підсилювачем класу D.
Текст
1. Підсилювач потужності, який містить у собі керуючий підсилювач напруги класу А, виходом під'єднаний до акустичного навантаження, і керований підсилювач потужності класу В, обидва підсилювачі під'єднано до загального джерела живлення, котрий відрізняється тим, що підсилювачі класу А і класу В підключені по змінному струму навантаження не паралельно, а послідовно, внаслідок чого весь струм навантаження тече через обидва підсилювачі і керуючий підсилювач напруги класу А виконаний підсилювачем струму класу А, задля чого підвищено струм спокою вихідних каскадів до рівня амплітуди струму навантаження, в схему підсилювача введене плаваюче джерело живлення, від якого заживлені вихідні каскади підсилювача струму класу А, а напруга живлення вихідних каскадів підсилювача струму класу А зменшена до нижньої межі лінійності прохідної характеристики з урахуванням технологічного запасу, а керування плаваючим джерелом живлення здійснено за допомогою керованого підсилювача потужності класу В з напругою на виході, повтореною від напруги на акустичному навантаженні, а виходом під'єднаного до середньої (нульової) шини плаваючого джерела живлення. 2. Підсилювач по п. 1, котрий відрізняється тим, що підсилювач потужності класу В виконано по схемі повторювача напруги з одиничним коефіцієнтом підсилення напруги, неінвертувальний вхід котрого під'єднано безпосередньо до виводу акустичного навантаження. 3. Підсилювач по п. 2, котрий відрізняється тим, що одиничний коефіцієнт підсилення напруги керованого підсилювача потужності класу В забезпечується колом негативного зворотного зв'язку з виходу підсилювача на інвертувальний вхід. 4. Підсилювач по одному з п.п. 1, 2, 3, який відрізняється тим, що керований підсилювач потужності класу В має два виходи: вихід позитивної напівхвилі, під'єднаний до позитивної шини плаваючого джерела живлення другий вихід негативної напівхвилі, під'єднаний до негативної A (54) ПІДСИЛЮВАЧ ПОТУЖНОСТІ 38327 напруги керованого підсилювача потужності класу В вибрано у діапазоні від 1,0 до 1,1. 12. Підсилювач по одному з пунктів 1, 2, 3, 4, який відрізняється тим, що містить друге плаваюче джерело живлення, котре має загальну середню (нульову) шину з першим плаваючим джерелом живлення і від котрого заживлено каскади підсилення напруги і струму а також джерела струму цих каскадів підсилювача струму класу А, а також перші каскади підсилення підсилювача потужності класу В, друге плаваюче джерело живлення має більшу величину напруги, необхідну для нормального функціонування попередніх каскадів. 13. Підсилювач по п. 5, який відрізняється тим, що величину струму спокою вихідних каскадів підсилювача струму класу А вибрано по зламу прохідної характеристики транзисторів, або ламп вихідного каскаду. 14. Підсилювач по п. 5, який відрізняється тим, що підсилювач струму класу А переведено в режим класу АВ з відносно великим струмом спокою. 15. Підсилювач по п. 1, який відрізняється тим, що перше плаваюче джерело живлення або обидва плаваючих джерела живлення виконані стабілізованими. 16. Підсилювач по одному з п.п. 1, 2, 3, 4, 10, 11, 12, який відрізняється тим, що підсилювач класу В виконаний підсилювачем класу В+С. 17. Підсилювач по п. 1, який відрізняється тим, що підсилювач класу В виконаний підсилювачем класу D. Винахід має відношення до галузі звукотехніки і може бути застосовано, переважно, в підсилювачах класу High-End. Відомі підсилювачі, в котрих кінцеві каскади підсилення працюють в режимі класу А. (див. схему Коліна Вонфора - журнал "Радио-хобби". № 2. - 1999. – С. 13, 14, мал. 8, табл. 1). Ці схеми характеризуються малими спотворреннями сигналу, але мають низький коефіцієнт корисної дії. З відомих пристроїв найбільш близьким по сукупності ознак до винаходу є підсилювач фірми Technics у моделях "SE-A1000", "SE-A100", "SUA600 МКЗ", "SU-A700 МКЗ", "SU-A800D", "SUA900D", (див. статтю "Режим класса "АА" в усилителях "Technics" - журнал "Радио". - № 5. - 1998. С. 56, 57. мал. 2, 3). Підсилювач містить у собі підсилювач напруги А1, працюючий в режимі класу А і підсилювач потужності А2, працюючий в режимі класу В. Обидва підсилювача працюють на спільне навантаження ВА1, а їх сумісна робота регулюється завдяки застосуванню мосту. Поєднання обох підсилювачів дозволяє отримати високий коефіцієнт корисної дії і невеликі спотворення сигналу. Недоліками пристрою є; складність балансування мосту у діапазоні частот із-за реактивного характеру навантаження ВА1, негативна дія струму самоіндукції ВА1, вплив на баланс мосту амплітудно-частотних характеристик підсилювачів А1 і А2; а також недостатня власна лінійність підсилювача, що обумовлено наявністю безпосереднього зв'язку між виходом підсилювача потужності А2 і навантаженням ВА1, що і призводить до проникнення спотворень, які вносить підсилювач А2 в навантаження ВА1. Недостатня власна лінійність підсилювача змушує застосовувати для зниження нелінійних спотворень сигналу негативний зворотний зв'язок в обох підсилювачах А1 і А2. Однак, негативний зворотний зв'язок сам по собі виявляється джерелом динамічних спотворень сигналу при роботі підсилювача на реактивне навантаження (див. Корзинин М. "Схемотехника усилителя мощности звуковой частоту высокой верности" - журнал "Радио". - № 8. - 1996. – С. 2427; Соколов А. "От усилителя к громкоговорителю" - журнал "Радио". - № 7. - 1997. - С. 20-21, 49; Храбан О. "Лампы или транзисторы?" - журнал "Радио". - № 2. - 1997. – С. 12-14). В основу винаходу поставлена задача в підсилювачі звукових сигналів вихідні каскади перевести в режим класу А в усьому діапазоні амплітуд струму, а живлення вихідних каскадів забезпечити від низьковольтного плаваючого джерела живлення, напруга на середній (нульовій) шині котрого підтримується рівною величині напруги на акустикному навантаженні, що досягається за допомогою допоміжного потужного підсилювача класу В, підключеного входом до акустичного навантаження, а виходом до середньої (нульової) шини плаваючого джерела живлення, по схемі повторювача напруги і живлячогося від загального джерела живлення, чим і забезпечуються невеликі спотворення сигналу при високому коефіцієнті корисної дії. При застосуванні винаходу, маємо такі суттєві ознаки у порівнянні з прототипом: підсилювачі класу А і класу В підключаються по змінному струму навантаженні послідовно, а не паралельно; через підсилювач класу А тече увесь струм навантаження, а не різницевий струмі спотворень; струм спокою вихідного каскаду підвищується до рівня рівності з амплітудою струму навантаження (приблизно на два порядки); напруга живлення вихідного каскаду підсилювача класу А зменшується до нижньої межі лінійної прохідної характеристики плюс технологічний запас; для живлення вихідного каскаду підсилювача класу А в схему підсилювача вводиться плаваюче джерело живлення; постійний струм спокою вихідного каскаду підсилювача класу А тече лише через плаваюче джерело живлення з невеликою напругою живлення і не тече через загальне джерело живлення, що і забезпечує високу економічність підсилювача при невеликих спотвореннях сигналу; керування плаваючим джерелом живлення відтворюється за допомогою підсилювача потужності класу В; підсилювач потужності класу В має одиничний коефіцієнт підсилення напруги, на відміну від прототипу, де він задається мостом; підсилювач потужності класу В неінвертуючим входом під'єднано безпосередньо до виводу акустичного навантаження, а виходом під'єднано до 2 38327 зростає пропорційно n2/4, де: n - номер гармоніки (див. Майоров А. "Еще раз о динамических искажениях в транзисторных усилителях" – журнал "Радио". - № 5. - 1977. - С. 45-47), в 16-25 разів знижує їх суб'єктивну помітність; висока лінійність вихідного каскаду дозволяє повністю відмовитись від застосування негативного зворотного зв'язку в основному підсилювачі, як засобу поліпшення лінійності підсилювача, котра при роботі підсилювача на реактивне акустичне навантаження сама являється джерелом динамічних спотворень сигналу; невисокі вимоги до якості підсилення допоміжного підсилювача потужності дозволяють застосувати і більш економічні режими підсилення, наприклад, В+С, або класу D, при цьому зростає надійність підсилювача, бо зникає можливість роботи вихідних каскадів в сумісних режимах (граничних по струму і по напрузі); на відміну від прототипу допоміжний підсилювач класу В виповнюється по схемі повторювача напруги, що само по собі, а також те, що до якості допоміжного підсилювача в даному випадку вимагаються значно нижчі вимоги по якості підсилення, все це дозволяє значно спростити схемну реалізацію підсилювача класу В; В окремому випадку застосування винаходу з'являється спроможність ввести в схемну реалізацію друге плаваюче джерело живлення, котре має загальну середню (нульову) шину з першим плаваючим джерелом живлення, а більша величина вихідної напруги цього джерела живлення дозволяє живити від нього передвихідні каскади підсилення напруги і каскади підсилення струму підсилювача струму класу А, а також джерела струму цих каскадів і перші каскади підсилення напруги підсилювача потужності класу В; введення другого плаваючого джерела живлення дозволяє значно знизити нелінійні спотворення вносимі у підсилювальний сигнал передвихідними каскадами підсилення напруги і струму, котрі працюють безпосередньо на вихідні каскади підсилювача класу А, бо при цьому на електродах підсилювальних елементів підтримується постійна напруга і нелінійні параметри елементів будуть незмінними; введення другого плаваючого джерела живлення дозволяє також спростити схему підсилювача потужності класу В, а саме спростити каскади підсилення напруги, зокрема, можливо застосування мікросхеми звичайного операційного підсилювача масового вжитку. У порівнянні з підсилювачами в котрих застосовується класичний режим АВ, застосування винаходу дозволяє на два-три порядки знизити рівень нелінійних спотворень, в чотири-п'ять разів звузити спектр гармонік без застосування негативного зворотного зв'язку в сигнальних колах і при дотриманні високої економічності підсилювача в цілому. Загальна складність реальної конструкції при цьому майже не зростає внаслідок того, що кожний із складових підсилювачів класу А і класу В значно спрощується. У порівнянні з підсилювачами в котрих застосовується класичний режим А застосування винаходу дозволяє отримати високу економічність в цілому, а також, як це не здається дивним і неможливим, значно менші нелінійні спотворення середньої (нульової) шини плаваючого джерела живлення; в другому варіанті реалізації керування плаваючим джерелом живлення підсилювач потужності класу В має два виходи позитивної і негативної напівхвиль під'єднаних до позитивної і негативної шин джерел живлення відповідно, а одиничний коефіцієнт підсилення забезпечується колом негативного зворотного зв'язку, який утворюється під'єднанням інвертуючого входу до середньої (нульової) шини плаваючого джерела живлення; економічність застосованого принципу живлення вихідного каскаду підсилювач класу А, дозволяє величину струму покою вихідного каскаду обирати по ізлому прохідної характеристики вихідних транзисторів; в окремому випадку застосування винаходу в підсилювач вводяться стабілізатори напруги плаваючих джерел живлення; в окремому випадку застосування винаходу в підсилювач вводиться друге плаваюче джерело живлення, котре має загальну середню (нульову) шину з першим плаваючим джерелом живлення і від котрого живляться передвихідні каскади підсилення напруги і струму, і джерела струму цих каскадів підсилювача струму класу А, а також перші каскади підсилення підсилювача потужності класу В, друге плаваюче джерело має більшу величину напруги, необхідну для нормального функціонування попередніх каскадів. При застосуванні винаходу маємо технічний результат: принцип побудови підсилювача виключає необхідність в застосуванні важко балансуємого в діапазоні частот міст, котрий зважаючи на реактивне навантаження і негативну дію струмів самоіндукції гучномовця практично неможливо збалансувати в діапазоні частот; вихідне коло допоміжного підсилювача класу В не має безносередніх зв'язків з акустичним навантаженням на відміну від прототипу внаслідок чого, спотворення допоміжного підсилювача класу В взагалі не потрапляють в акустичне навантаження; висока економічність застосованого принципу живлення вихідного каскаду підсилювача класу А, дозволяє величину струмуспокою вихідного каскаду обирати по зламу прохідної характеристики вихідних транзисторів, не зважаючи на велике значенні цієї величина (такий засіб традиційно застосовується в ламповій техніці, але там відносних величинах він має значно менші значення), завдяки чому досягається потенційно гранична лінійність підсилювача; вихідний каскад основного підсилювача класу А працює в легкому режимі з невеличкою і постійною потужністю розсіювання на електродах, що дозволяє відносно простими засобами вирішити проблему термостабільності підсилювача при його високій ефективності; принцип живлення вихідного каскаду від плаваючого низьковольтного джерела живлення дозволяє підвищити його струм покою на один-два порядки, до рівня порівнянності з амплітудою струму навантаження, внаслідок чого на два-три порядки знижується рівень нелінійних спотворень у порівнянності з підсилювачем класу А прототипу; застосування в вихідному каскаді класу А з великим струмомспокою і з постійною напругою на вихідних електродах дозволяє не тільки зменшити рівень нелінійних спотворень, а і у чотири-п'ять разів звузити спектр гармонік, що, зважаючи на те, що їх суб'єктивна помітність 3 38327 внаслідок того, що на вихідних і передвихідних каскадах підтримується постійна напруга на електродах. Сутність винаходу пояснюється кресленнями на фіг. 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10. На фіг. 1 зображено структурну схему підсилювача з двотактним підсилювачем струму і з підсилювачем потужності керуючим плаваючим джерелом живлення через середню (нульову) шину живлення. На фіг. 2 зображено структурну схему підсилювача з двотактним підсилювачем струму і з підсилювачем потужності в котрому є два виходи позитивної і негативної напівхвиль, кожний із котрих керує позитивною і негативною шинами плаваючого джерела живлення відповідно. На фіг. 3 зображено структурну схему підсилювача з однотактним підсилювачем струму, в котрому непрацююче плече вихідного каскаду замінено генератором струму, а підсилювач потужності, аналогічний фіг. 1. На фіг. 4 зображено двотактний варіант підсилювача по фіг. 3, внаслідок чого введено два плаваючих джерела живлення, два підсилювача потужності і інвертор формуючий сигнал для другого плеча вихідного каскаду підсилювача струму. Керування плаваючими джерелами живлення здійснюється по середній (нульовій) шині. На фіг. 5 зображено підсилювач струму аналогічний фіг. 4, а підсилювач потужності по аналогії з фіг. 2. На фіг. 6 зображено мостовий підсилювач на МОП-структурах по аналогії з фіг. 1, 4. На фіг. 7 зображено підсилювач в котрому неінвертуючий вхід підсилювача потужності під'єднано до попередньої частини схеми підсилювача струму, маючої потенціал виходу. На фіг. 8 зображено підсилювач, в котрому коефіцієнт підсилення напруги підсилювача потужності класу В обрано більше одиниці у діапазоні від 1,0 до 1,1. На фіг. 9 зображено підсилювач, в котрому введено друге плаваюче джерело живлення, котре має загальну середню (нульову) шину живлення з першим плаваючим джерелом живлення і від котрого живляться передвихідні каскади підсилення напруги і струму, а також джерела струму цих каскадів підсилювача струму класу А, а також перші каскади підсилення підсилювача потужності класу В. На фіг. 10 зображено підсилювач потужності з двотактним підсилювачем струму класу А, маючим високий вихідний опір, а підсилювач потужності аналогічний фіг.1. На фіг. 1 зображена структурна схема пристрою, яка включає керуючий підсилювач струму класу А1 з вихідним каскадом 2, виходом під'єднаного до акустичного навантаження 3 і неінвертуючого входу керуємого підсилювача потужності класу В4 Підсилювач потужності 4 має коло негативного зворотного зв'язку 5 у вигляді провідника з'єднуючого вихід з інвертуючим входом, а вихід підсилювача 4 під'єднано до середньої (нульової) шини плаваючого джерела живлення 6, до плюсової і мінусової шини котрого під'єднано шини живлення вихідних каскадів 2 підсилювача струму 1. Шини загального джерела живлення 7 під'єднано до шин живлення керуючого підсилю вача струму 1 і шин живлення керованого підсилювача потужності 4. Пристрій працює таким чином. Сигнал надтодить на вхід керуючого підсилювача струму класу А1, підсилюється каскадами підсилення напруги, які живляться від загального джерела живлення 7. Далі сигнал поступає на вихідні каскади підсилення струму 2, котрі живляться від плаваючого джерела живлення 6. З виходу підсилювача 1, сигнал потрапляє на акустичне навантаження 3. Далі сигнал з акустичного навантаження 3 потрапляє на неінвертуючий вхід підсилювача потужності 4. Зміна напруги на акустичному навантаженні 3 призводить до того, що на виході підсилювача потужності 4, котрий застосовано по схемі повторювача напруги, напруга повністю з високою точністю повторює напругу на акустичному навантаженні 3. Внаслідок чого на вихідних електродах вихідних каскадів підсилення струму 2 підсилювача струму 1 підтримується постійна напруга. Величина напруги живлення плаваючого джерела живлення повинна бути мінімальна, а енергетичні втрати прийнятні. Для біполярних транзисторів це звичайно дорівнює 2-5 вольт, а для уніполярних, польових з ізольованим затвором 410 вольт. Для біполярних, уніполярних, польових з ізольованим затвором транзисторів, струм спокою вихідного каскаду доцільно обирати по ізлому їх прохідної характеристики Звичайно це складає 210 ампер. Такий спосіб вибору струмуспокою застосовувався 6 ламповій техніці, тому пояснень не потребує. Якщо злом прохідної характеристики знаходиться досить низько, то транзистори працюють на великому сигналі в режимі АВ з відносно великим струмомспокою. На фіг. 2 зображена структурна схема пристрою, аналогічного тому, який зображено на фіг. 1, за винятком керуємого підсилювача потужності 4, котрий має два виходи 8 і 9 позитивної і негативної напівхвиль, кожний із котрих під'єднано до позитивної і негативної шин плаваючого джерела живлення відповідно. А коло негативного зворотного зв'язку 5 з'єднує середню (нульову) шину плаваючого джерела живлення з інвертуючим входом підсилювача 4. Робота пристрою по фіг. 2 відрізняється від роботи пристрою по фіг. 1 тим, що керування плаваючим джерелом живлення 6 здійснюється не через середню (нульову) шину живлення, а через позитивну і негативну шини плаваючого джерела живлення. Це потребує застосування двох струмових виходів 8 і 9, кожний із котрих працює на позитивній і негативній напівхвилі відповідно. Негативний зворотний зв'язок 5 забезпечує повну відповідність напруги в середній (нульовій) шині плаваючого джерела живлення 6 напрузі на акустичному навантаженні 3. Як і в схемі по фіг. 1 підсилювач 4 є повторювачем напруги. На фіг. 3 зображена структурна схема підсилювача, аналогічного тому, який зображено на фіг. 1, за винятком вихідного каскаду 2 підсилювача струму 1. Який виповнено однотактним і в котрому непрацююче плече вихідного каскаду замінено генератором струму 10. 4 38327 Взагалі треба підкреслити, що варіантів схемних реалізацій обох підсилювачів 1 і 4 безліч. Елементна база теж може бути різноманітною. Біполярні транзистори, уніполярні, полкові з ізольованим затвором і інші. Принциповим являється лише спосіб забезпечення режиму роботи вихідного каскаду 2 підсилювача струму 1 з відносно великим струмом спокою, завдяки застосуванню низьковольтного плаваючого джерела живлення 6, регулювання котрим забезпечується підсилювачем потужності 4 класу В. На фіг. 4 зображено двотактний варіант підсилювача по фіг. 3, в наслідок чого застосовано два плаваючих джерела живлення (6 і 6'), два підсилювача потужності (1 і 1') з вихідними каскадами (2 і 2'). Підсилювач потужності 1' виповнено у вигляді інвертора сигналу поступаючого з виходу підсилювача потужності 1. На фіг. 5 зображено підсилювач струму аналогічний фіг. 4, а підсилювач потужності по аналогії з фіг. 2. На фіг. 6 зображено мостовий підсилювач на МОП структурах по аналогії з фіг. 1, 4. На фіг. 7 зображено підсилювач, в котрому неінвертуючий вхід підсилювачі потужності 4, під'єднано до попередньої частини схеми підсилювача струму 1, котра має потенціал виходу і живиться від загального джерела живлення. Вихідний каскад 2 в даній схемі є повторювачем напруги, на вхід котрого звичайно потрапляє вхідний сигнал більшої величини ніж знімається з виходу. Застосування цієї властивості дозволяє при значних струмових перевантаженнях підвищувати напругу живлення вихідного каскаду 2 саме у тому плечі вихідного каскаду 2 по котрому іде струмове перевантаження за рахунок зниження напруги живлення менш навантаженого плеча. Взагалі такий засіб під'єднання підсилювача потужності 4 дозволяє підвищити економічність підсилювача в цілому В наслідок того, що з'являється спроможність зменшити напругу плаваючого джерела живлення 6. Різний рівень напруг живлення плаваючого джерела живлення і загального джерела живлення породжує проблему виходу на режим у момент вмикання підсилювача Під'єднання неінвертуючого виходу підсилювача потужності класу В до частини схеми, яка, живиться від загального джерела живлення вирішує це питання найпростішим чином. На фіг. 8 зображено підсилювач в котрому із аналогічних міркувань підвищення економічності, коефіцієнт підсилення напруги керуємого підсилювача потужності 4 класу В обирається у діапазоні від одиниці до один і одної десятої (від 1,0 до 1,1) шляхом добору відповідного резистивного ділителя у колі негативного зворотного зв'язку 5. На фіг. 9 зображена структурна схема окремого випадку застосування винаходу з детальною проробкою структурних компонентів схеми, дозволяючого максимально використати переваги застосованого способу підсилення сигналу. Схема включає керуючий підсилювач струму 1 класу А з передвихідними каскадами 11, до складу котрого входять каскади підсилення напруги і струму, а також джерела струму цих каскадів. До виходу передвихідних каскадів під'єднано вихідний каскад 2, котрий у свою чергу під'єднаний до акустичного навантаження 3 і неінвертуючого входу керуємого підсилювача потужності 4 класу В, з вихідним каскадом 13. Підсилювач потужності 4 має коло негативного зворотного зв'язку 5 у вигляді провідника, з'єднуючого вихід вихідного каскаду 13 з інвертуючим входом підсилювача 4, а вихід підсилювача 4 під'єднано до загальної середньої (нульової) шини двох плаваючих джерел живлення 6 і 12. До плюсової і мінусової шин потужного джерела живлення 6 під'єднано шини живлення вихідних каскадів 2 підсилювача струму 1. До плюсової і мінусової шин джерела живлення 12 під'єднано шини живлення передвихідних каскадів 11, а також перші каскади підсилення підсилювача потужності 4 класу В. Шини загального джерела живлення 7 під'єднано до шин живлення керуючого підсилювача струму 1 і шин живлення вихідного і каскаду 13 керованого підсилювача потужності 4. Пристрій працює таким чином. Сигнал надтодить на вхід підсилювача струму 1 класу А, підсилюється першими каскадами підсилення напруги, які живляться від загального джерела живлення 7. Далі сигнал поступає на вихідні каскади 2, які живляться від плаваючого джерела живлення 6, маючого загальну середню (нульову) шину живлення з плаваючим джерелом живлення 12. З виходу підсилювача струму 1 сигнал потрапляє на неінвертуючий вхід підсилювача 4, перші каскади котрого живляться від плаваючого джерела живлення 12, а вихідні каскади 13 - від загального джерела живлення 7. Плаваюче джерело живлення в передвихідних каскадах підвищує не менш ніж в 100 разів вихідний опір генераторів струму, дозволяє не менш ніж в 100 разів підвищити вхідний опір і зменшити вхідну ємність буферного повторювача напруги, котрий працює безпосередньо на каскад підсилення напруги. Все це загалом підвищує лінійність підсилювача в цілому. Застосований засіб підвищення лінійності значно ефективніше за звичайний негативний зворотний зв'язок в кількісному відношенні і не має його недоліків зв'язаних з виникненням динамічних спотворень при роботі на реальне реактивне акустичне навантаження. На фіг. 10 зображена структурна схема одного з можливих варіантів підсилювача потужності зі струмовим виходом, тобто з високим вихідним опором (п. 8 формули винаходу). Схема включає керуючий підсилювач струму класу А1 з вихідним каскадом 2, виходом під'єднаний до акустичного навантаження 3 і до неінвертуючого входу керуємого підсилювача потужності класу В4, виконаного по схемі повторювача напруги. Усі зв'язки підсилювачів 1, 4 і вихідного каскаду 2 з шинами джерел живлення 6, 7, не відрізняються від фіг. 1. Зміни торкнулися тільки схеми вихідного каскаду 2, котрий виконано по схемі з високим вихідним опором на біполярних комплементарних транзисторах, включених по схемі з загальним емітером і зустрічним динамічним навантаженням. Зв'язок між першими каскадами підсилювача 1 і вихідним каскадом 2 двофазний за допомогою двох струмових виходів. Робота пристрою формально нічим не відрізняється від інших варіантів реалізації. Таким же 5 38327 чином, повторювач напруги 4 підтримує на електродах вихідного каскаду постійну напругу, що і забезпечує працездатність і високі параметри схеми. фіг. 1 6 38327 фіг. 2 фіг. 3 7 38327 фіг. 4 8 38327 фіг. 5 9 38327 фіг. 6 10 38327 фіг. 7 11 38327 Підсилювач потужності Фіг. 8 12 38327 фіг. 9 13 38327 Фіг. 10 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 14
ДивитисяДодаткова інформація
Назва патенту англійськоюPower amplifier
Назва патенту російськоюУсилитель мощности
МПК / Мітки
Мітки: потужності, підсилювач
Код посилання
<a href="https://ua.patents.su/14-38327-pidsilyuvach-potuzhnosti.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Підсилювач потужності</a>
Попередній патент: Інерційний планетарний трансформатор моменту
Наступний патент: Спосіб адаптивної цифрової фільтрації сигналів і пристрій для його здійснення
Випадковий патент: Безалкогольний соковий напій "весняна свіжість"