RU2360355C2 - Device for optimal cutoff angle production in output stage of power amplifiers - Google Patents

Abstract

FIELD: electric engineering.

SUBSTANCE: invention relates to devices producing optimal cutoff angle of anode current in the output stages of amplifiers. Such devices can be used in spectrometre of nuclear, magnetic and quadrupole resonance, magnetic resonance tomographs and multi-purpose radio transmitters. The device where asymmetrically charged pulses are generated, contains drive oscillator (1), sinusoidal voltage transformer 1 and 2 (2, 3) into rectangular signals (square signal), adjustable d.c. voltage source (4), modulator (5), matching circuit (6), pre-amplifier (7), output power amplifier (8) and oscillating circuit (9).

EFFECT: increased efficiency factor, reduced overload of output stage.

1 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и может найти применение как в передающих трактах импульсных спектрометров, так и в передатчиках общего назначения.The present invention relates to radio engineering and may find application both in the transmitting paths of pulsed spectrometers and in general-purpose transmitters.

Для обеспечения эффективной работы выходных каскадов усилителей мощности (максимального значения кпд) требуется установка оптимального угла отсечки его тока, который должен быть порядка 90° [1]. При синусоидальной форме напряжения, подаваемого на управляющий электрод выходного каскада, это достигается подбором его смещения. Широкое распространение интегральных микросхем, работающих в ключевом режиме, привело к тому, что форма радиочастотного заполнения импульсов, поступающих на выходной каскад, стала не синусоидальной, а меандрообразной. В результате, создание оптимального угла отсечки путем изменения запирающего напряжения на управляющем электроде выходного каскада стало невозможным.To ensure the effective operation of the output stages of power amplifiers (maximum efficiency), it is necessary to set the optimum cutoff angle of its current, which should be about 90 ° [1]. With a sinusoidal shape of the voltage supplied to the control electrode of the output stage, this is achieved by selecting its displacement. The widespread use of integrated circuits operating in the key mode has led to the fact that the shape of the radio-frequency filling of the pulses arriving at the output stage has become not sinusoidal, but meander-like. As a result, the creation of an optimal cutoff angle by changing the blocking voltage at the control electrode of the output stage has become impossible.

Одним из приемов повышения кпд является так называемый бигармонический (полигармонический) режим, когда последовательно с выходным контуром включаются резонансные контуры, настроенные на высшие гармоники, что снижает интенсивность токов на этих частотах. Но этот способ оказывается довольно неудобным, особенно при необходимости перестройки по частоте.One of the ways to increase efficiency is the so-called biharmonic (polyharmonic) mode, when resonant circuits tuned to higher harmonics are switched on in series with the output circuit, which reduces the intensity of currents at these frequencies. But this method is quite inconvenient, especially if frequency tuning is necessary.

Решение этой проблемы предложено в авторском свидетельстве SU 1706042 А1 «Возбудитель радиопередатчика» от 15.01.92, Бюл. №2 [2]. В нем описана сложная схема, позволяющая создать радиоимпульсы с трапецеидальным заполнением. Основным недостатком этого устройства является невозможность его использования в широком диапазоне частот, так как в него включены интегрирующие и дифференцирующие цепочки.The solution to this problem is proposed in the copyright certificate SU 1706042 A1 “Pathogen of the radio transmitter” from 01/15/92, Bull. No. 2 [2]. It describes a complex scheme that allows you to create radio pulses with trapezoidal filling. The main disadvantage of this device is the impossibility of its use in a wide range of frequencies, since integrating and differentiating chains are included in it.

Технической задачей данного изобретения является снижение перегрузки и увеличение кпд выходного каскада усилителя, созданного с применением интегральных микросхем. Поставленная задача решается за счет того, что устройство формирования оптимального угла отсечки в выходных каскадах усилителей мощности, выполненных с применением интегральных микросхем, дополнительно снабжено вторым преобразователем синусоидальных сигналов в сигналы прямоугольной формыThe technical task of this invention is to reduce overload and increase the efficiency of the output stage of the amplifier, created using integrated circuits. The problem is solved due to the fact that the device for forming the optimal cutoff angle in the output stages of power amplifiers made using integrated circuits is additionally equipped with a second converter of sinusoidal signals into rectangular signals

Структурная схема предлагаемого устройства представлена на чертеже. Устройство состоит из задающего генератора 1, первого преобразователя синусоидального напряжения в сигналы прямоугольной формы 2, второго преобразователя 3, источника регулируемого напряжения постоянного тока 4, модулятора 5, схемы совпадения 6, предусилителя 7, выходного усилителя мощности 8 и колебательного контура 9.The structural diagram of the proposed device is presented in the drawing. The device consists of a master oscillator 1, a first converter of a sinusoidal voltage into square-wave signals 2, a second converter 3, a source of adjustable DC voltage 4, a modulator 5, a matching circuit 6, a preamplifier 7, an output power amplifier 8, and an oscillating circuit 9.

Устройство работает следующим образом. Синусоидальный сигнал с выхода задающего генератора 1 поступает на два преобразователя 2 и 3. В первом преобразователе 2 из него формируются сигналы прямоугольной формы (меандр) с уровнями напряжений, соответствующими логическим уровням нуля и единицы выбранной интегральной логики (ТТЛ или ЭСЛ). В первом случае - это интегральный компаратор КМ597СА2, во втором - КМ597СА1. Один из их входов соединен с нулевой шиной. Второй преобразователь 3 (также КМ597СА2 или КМ597СА1) служит для формирования оптимального угла отсечки. На второй его вход подается регулируемое постоянное напряжение с источника 4. С выхода преобразователя 3 снимаются прямоугольные импульсы, причем их длительность может изменяться от нуля до полупериода синусоидального напряжения задающего генератора. Следовательно, угол отсечки будет находиться в пределах от 0° до 180°.The device operates as follows. A sinusoidal signal from the output of the master oscillator 1 is fed to two converters 2 and 3. In the first converter 2, rectangular signals (meander) are formed from it with voltage levels corresponding to the logical levels of zero and one of the selected integrated logic (TTL or ESL). In the first case, this is the integral comparator KM597CA2, in the second - KM597CA1. One of their inputs is connected to the zero bus. The second converter 3 (also KM597CA2 or KM597CA1) serves to form the optimal cut-off angle. At its second input, an adjustable constant voltage is supplied from source 4. Rectangular pulses are taken from the output of converter 3, and their duration can vary from zero to a half-period of the sinusoidal voltage of the master oscillator. Therefore, the cutoff angle will be in the range from 0 ° to 180 °.

С выхода преобразователя 2 напряжение подается на модулятор 5 и далее на сумматор (схему совпадения) 6. Если в устройстве осуществляется импульсная модуляция, то в качестве схемы совпадения используется логическая схема И (К555ЛИ1) или И-НЕ (К531ЛАЗ). При амплитудной модуляции схема совпадений может быть выполнена по любой стандартной схеме на транзисторах. С выхода схемы совпадения 6 радиоимпульсы с асимметричным заполнением, соответствующим выбранному углу отсечки, поступают на предусилитель 7, в котором они усиливаются по напряжению или току до уровней, необходимых для управления выходным каскадом 8. Нагрузкой выходного каскада служит колебательный контур 9.From the output of the converter 2, the voltage is supplied to the modulator 5 and then to the adder (coincidence circuit) 6. If pulse modulation is performed in the device, then the logical circuit I (K555LI1) or I-NOT (K531LAZ) is used as the coincidence circuit. With amplitude modulation, the coincidence circuit can be performed using any standard transistor circuit. From the output of matching circuit 6, the radio pulses with asymmetric filling corresponding to the selected cutoff angle are fed to the preamplifier 7, in which they are amplified by voltage or current to the levels necessary to control the output stage 8. The output stage is loaded by the oscillatory circuit 9.

В результате работы такой схемы создаются возбуждающие импульсы с асимметричным заполнением.As a result of the operation of such a circuit, exciting pulses with asymmetric filling are created.

Источники информацииInformation sources

1. С.С.Аршинов. Расчет ламповых генераторов. М. - Л., Госэнергоиздат, 1955.1. S.S. Arshinov. Calculation of tube generators. M. - L., Gosenergoizdat, 1955.

2. А.Я.Сергеев, Д.А.Ткаченко, М.А.Уткин. Авторское свидетельство SU 1706042 А1 «Возбудитель передатчика», 15.01.92.2. A.Ya. Sergeev, D.A. Tkachenko, M.A. Utkin. Copyright certificate SU 1706042 A1 “Transmitter causative agent”, 01/15/92.

Claims (1)

Устройство формирования оптимального угла отсечки в выходных каскадах усилителей мощности, выполненных с применением интегральных микросхем, включающее задающий генератор, с выхода которого сигнал поступает на первый преобразователь синусоидальных сигналов в сигналы прямоугольной формы, источник регулируемого постоянного напряжения, предусилитель, в котором радиоимпульсы усиливаются до уровней, необходимых для управления выходным каскадом, нагрузкой которого является колебательный контур, отличающееся тем, что введены второй преобразователь синусоидальных сигналов в сигналы прямоугольной формы, служащий для формирования оптимального угла отсечки и соедененный также с задающим генератором, на второй вход которого подается напряжение с источника регулируемого постоянного напряжения, модулятор и схема совпадений, с выхода первого преобразователя напряжение подается на модулятор, осуществляющий импульсную или амплитудную модуляции, тогда в качестве схемы совпадения, в которой соединяются сигналы с обоих преобразователей, используются логическая схема И или стандартная схема на транзисторах соответственно, с выхода схемы совпадения радиоимпульсы с асимметричным заполнением, соответствующим выбранному углу отсечки, поступают на предусилитель. A device for generating an optimal cutoff angle in the output stages of power amplifiers made using integrated circuits, including a master oscillator, from the output of which the signal is supplied to the first sinusoidal signal converter into square-shaped signals, an adjustable constant voltage source, a preamplifier in which radio pulses are amplified to levels, necessary to control the output stage, the load of which is an oscillating circuit, characterized in that the second pre a generator of sinusoidal signals into rectangular signals, which serves to form the optimal cut-off angle and is also connected to a master oscillator, the second input of which is supplied with voltage from an adjustable constant voltage source, a modulator and a matching circuit; the voltage from the output of the first converter is supplied to a modulator that performs pulse or amplitude modulation, then as a coincidence circuit, in which the signals from both converters are connected, the logical circuit And or the standard transistor circuit, respectively, from the output of the coincidence circuit, the radio pulses with asymmetric filling corresponding to the selected cutoff angle are fed to the preamplifier.