УСТРОЙСТВО ФОРМИРОВАНИЯ ОПТИМАЛЬНОГО УГЛА ОТСЕЧКИ В ВЫХОДНЫХ КАСКАДАХ УСИЛИТЕЛЕЙ МОЩНОСТЕЙ
DEVICE FOR OPTIMAL CUTOFF ANGLE PRODUCTION IN OUTPUT STAGE OF POWER AMPLIFIERS

Предлагаемое изобретение относится к радиотехнике и может найти применение как в передающих трактах импульсных спектрометров, так и в передатчиках общего назначения.
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.
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.
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.
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 формы
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.
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°.
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.
В результате работы такой схемы создаются возбуждающие импульсы с асимметричным заполнением.
Источники информации
1. С.С.Аршинов. Расчет ламповых генераторов. М. - Л., Госэнергоиздат, 1955.
2. А.Я.Сергеев, Д.А.Ткаченко, М.А.Уткин. Авторское свидетельство SU 1706042 А1 «Возбудитель передатчика», 15.01.92.