SU103677A1 - Способ импульсного усилени электрических сигналов - Google Patents

Description

Триггерные схемы наход т широкое применение в технике, к частности они могут быть испо; ьзованы в качестве весьма эффективных усилителей электрических сигналов. Обсто тельством , ограничивающим области их применени  в качестве усилнтелей ,  вл етс  то, что трнггерные схемы обладают релейным действием . Так, например, при использовании электронных триггерных схем с тетродами тина 6ПЗ разность токов в каждом плече триггера, соответствующа  двум положени м устойчивого равновеси , составл ет приблизительно 60 ма. Разность потенциалов , требуема  дл  перевода такой триггерной схемы из одного положени  устойчивого равновеси  в другое, составл ет величину приблизительно в одни вольт. Таким образом получить эффективную крутизну пор дка 60 ма/в.

Целью описываемого изобретени   вл етс  осуществление импульсного усилени  электрических сигналов различных амплитуд с помощью триггерного устройства, обспечивающего получение высоких эффективных значений крутизны электронно лампы.

Поставленна  задача рещаетс  путем использовани  среднего значени  силы тока или напр жени  импульсов переменной длительности,  в.1 ющегос  функцией мгновенного значени  напр жени  усиливаемого сигнала. В соответствии с изобретением , усиливаемые сигналы подвод тс  к входу триггерного устройства , наход щегос  под возде1 ствием также и генератора электрических ко.чебаний, обеспечпвающих получение is плечах триггерного устройства имнульсно-моду.тированных токов, используемых в нагрузке непосредственно или через промежуточные элементы, например, фильтры , демодул торы импульсно-модулирозанных сигналов и т. п.

Коэффициент уснлени  электрических сигналов может регу,-1нроватьс  путем измененн  амплитуды э.тектрических колебаний, создаваемых генератором и возбуждающих триггерное ycTpoiicTBo.

Получение заданно амплитудной характеристики при усилении напр жени  осуществл етс  путем подбора формы колебаниГ), создаваемых указанным генератором. Дл  получени  необходимо формь этих колебаний могут быть применены два или более С 1нхрон Ю и с 1нфаз о работающих генераторов.

Па фиг. 1 представлена схема триггерного устройства, спользуеМОГО дл  ЛСИЛеНИЯ

электрических сигна/юв; на фц;-. 2 7 - диаграммы, и.ч.пострирующие p iботу этого устройства.

На фиг. 1 буквами Л1 и Л Г обозначены два п.чсча триггерного устройства , в которых могут быть нримеЕ- ены электронные ламны. магнитные усилители и т. д. Это могут сим.метричные и 11ссиммет)ичные устройства, са.мовозвратные, нссамово:5Г ратныс и др.

Один и.ти несколько проводов К осуществл ют обратную св зь между н.чечами триггера. К зажимам Я xptrrrepa нодводитс  нитание.

Только лишь 15 цел х конкретизации носледхчои его описани  н)едио ,1а1аетс , что рассматриваетс  триггерное ycTpoiicTBo симмет})ичн(1с нссамовозвратнос .

Ес;:и на вход В трщтера подано напр жение равное и.ти бо.тьшее EI (фиг. 2), то отиираетс  левое М триггера и ток в этом плече, протекающий через прибор (или нагрузку ) А (фнг. 1), доетигает своего макси.мального значени . ОдновреMciHU ) с этим npaiioe плечо М триггера занираетс  и через прибор (и.тн другую нагрузку) А проходит пп:има .льный ток, в частности, равный нулю. Дл  того, чтобы нронзоше.т переброс тока из .тевого н.леча триггера 15 eio правое гьлечо, необходимо снизить напр жение на входе /i триггера по крайней мере до зиач1 ни  Е.) (фнг. 2); Г5 этом с.тучае ток, протекающий че)ез нрнбо)) (ил)1 наrpy3 iy ) А (фнг. 1), будет иметь минима .тьное значе1П е (и.тн в частнс)стн будет равным нулю), а ток, протекающий через прибор (илн другую нагрузку) А достигнет евоего максимального зиачени .

Таким образом, на входе П триггера должна быть обеспечена разность потенциалов i;e меньще чем EI - Е.2 (фнг. 2) дл  того, чтобы происходил переброс тока кз одного плеча триггера в другое.

В одно из плеч триггера, нанример М , включен электрический геиератор Р. На фиг. 2 показана желательна  фо)ма ко,тебат;ий, создаваемых генератором Р: но оси абсцисс здесь отложено врем  Т, а но оси ординат - напр жегп-ю Е па входе В

триггера. Колебани  генератора Р до,тжны быть периодическими; их период на фиг. 2 обозначен через . Каждое колебание должно состо ть из четырех частей. Нерва  часть , втора  часть и треть  часть E,Ef, должны быть возможно более кратковременными, а четверта  чаеть Ef,Ej должна зани .мать бо.пьшую часть нериода TjTo.

Генератор Р может быть включен в самые разнообразные части схемы плеч М или М трнгге)а: это должна быть така  часть схемы, нанр жение а которой оказывает вли ние на потенциалы Е-, и ; (фиг. 2) срабатывани  триггера. Так, например, проще всего генератор Р может быть соединен последовательно с входом В, или же е источником нитанн , подк.почаемым к зажи.мам И. Однако напр жение генератора Р будет но-разному влн ть на работу триг .1ера 15 зависимости от того, в какое н.течо н в какую цепь данного п,1еча включен этот генератор. По причине, в дальнейшем, говор  о значении напр жени , даваемом генератором Р, то,тько .пишь дл  нростоты рассуждений ноиимаетс  напр жение , нересчнтанное так, как будто генератор Р присоединен последовательно ко входу В триггера.

Пусть середнна четверто части (фиг. 2) колебани  нонадает на п) мую, соответствующую ординате Е-2. Это условие всегда легко зыпо.-;нить, ес.ли в одно из плеч триггера (например, в цепь сетки) гц лючить дополнительное регулируемое HocTosH-nioe с.мещенне соответствующего знака. Ес,ти неносредственно )ед .мо.меитом Т ,тевое п.течо М тр1-нлера бы.то заперто, то под дейvTBHeM первой части з/:4 колебанн  ((|)нг. 2) это н.чечо отопретс  и через прибор А пойдет .максЦ Мальный ток, обозиаченньн через /4.., на фиг. 3, па KOTOpoii но оси абсцпсс отложено р.рем  Г, а по осп ординат ток А, проход щий через прибор А левого плеча М триггера. В течение второй части ко.тебани  левое плечо М триггера будет оставатьс  отпертым. Очевидно, что это плечо будет оставатьс  отпертым и в течение третье/ части E-J.:i; колебани . В начале четвертой части EsE колебани  сохран тьс  услови , при которых левое плечо М триггера остаетс  отпертым: это будет продолжатьс  до тех пор, пока папр жеппе на входе В триггера не понизитс  до значени  Е2 (фиг. 2). В этот момент (Гз) произойдет переброс тока из .чевого плеча М триггера в правое плечо М и показание нрибора А уменьшитс  до минимума (на фиг. 3 показано уменьшение тока до нул ).

Начина  с момента Т-,, весь цикл повтор етс .

Предположим теперь, что на вход В триггера подано посто нное или переменное напр жение /i, которое под.чежит усилению. На фиг. 4( на которой по оси абсцисс отложено врем  Т и по оси ординат напр жение „ на входе В триггера, только дл  простоты показано синусоидальное напр жение. Предполагаетс , что период колебаний, созхтаваемых генератором Р, в несколько раз меньше наиболее короткого нериода колебаний , подлежащих усилению. Рассто ние между соседними вертикальными пунктирными пр мыми на фиг. 4 и на последующих фиг. 5 и б равно периоду TJz колебаний, создаваемых генератором Р.

Очевидно, мгновенное значение напр жени  на входе В триггера будет равно су.мме мгновенных напр жений усиливаемого сигнала (фиг. 4) и колебаний (фиг. 2), создаваемых генератором Р. При положительном значении напр жени  усиливаемого сигнала в напр жение на входе В триггера в течение каждого колебани  будет позже уменьшатьс  до значенн  EZ, т. е. момент запирани  левого п.теча Л1 триггера будет наступать не в момент Гз (фиг. 2), а позже, т. е. в какой-либо момент времени между Гз и Т ,. Таким образом, при положительном значении напр жени  усиливаемого сигнала переброс тока из левого плеча триггера в его правое плечо будет наступать позднее по сравнению с тем моментом, в который произошел бы переброс тока в плечах триггера, если бы отсутствовал усиливаемый сигнал.

Из фиг. 2 легко видеть, что в начале каждого периода колебаний генератора Р об зате.1ьно происходит переброс тока из одного п.леча триггера в другое. Вел11чниа напр жени  , должна быть такова, чтобы переброс тока происходил каждый раз независимо не только от знака уси.шваемого сигнала, но н от амплитуды этого сигнала.

TaKHNr об|5азом. д.1ительность нмнЗльса в левом нлече триггера при положительном значении напр жени  усиливаемого сигпала ,, будет больше, чем при паузе. Таковы имну .чьсы /4.Л., и т. д. на фиг. 5; здесь попрежнему по оси абсцисс отложено врем  Т, а по оси ординат ток А, нро.хсд ший через прибор Л левого плеча М трпггера.

Совершенпо аналогично .чегко убедитьс  в том, что длите.тьность импульса п .icBOM нлече Tj:iHrie ia будет при отрицательном значении нанр жени  усн.1ивае.мого сигнала Е меныне, чем при наузе. Таковы имп .мьсы .411, /412 п т. д.

В правом п.1ече т;)иггсра 1:а)тина будет обратной той. котора  имеет место в левом п.1ече.

Таким образом, в левом плече .If и правом плече .li триггера бхдет иметь место односторонн   врсм и .мну.1ьсна  модул ци .

Ес.гп нагрузка одного н.чи обоих плеч триггера  вл етс  1П-1ерционной, т. е. может следовать за частотой усиливаемых сигналов и не может следовать за частотой колебаний, создаваемых генератором Р. то в этом с.чучае закон ко,тобани | нагрузки (например, громкоговорител ) будет определ тьс  кривой, интерпретирующей закон изменени  среднего значени  тока, нротекающего через нагрузку. На ф;н 6 показана эта крива , из KOTopoii видно, что в зависимости от глубины односторонней врем -импульсной модул ции наибольший размах кривой может быть близок к Лу,.

Нагрузка может быть включена не только непосредственно в одно из плеч триггера, когда она реагирует на изменени  среднего значени  тока , происход щие в соответствии с усиливаемыми сигналами-, по и через посредство любых общеизвестных промежуточных устройств, например,

черс; фильтры, демодул тор нмг мьсно-моду .П1ро 5анных сигпа.юв и т. li.

Г.|ижн   граница гю.юсы частот усиливасмьиХ сигналов начинаетс  с нул , а верхн   граница онредел етс  отношением этой частоты к частоте колебаний, создаваемых генератором Р, возбуждающим триггер. При надлежа дем выборе частоты колебаний генерато 5а Р можно установить верхнюю границу иолосы частот Зсиливаемых сигна.лор в соответствии с требованн мн, нредъ вл емыми в каждом ivOHKpeTHOM случае.

Чувствительность устройства, ноказаиного на фиг. 1, онреде.т етс  наклоном участка (фиг. 2). Чем больн1е иак.чон этого участка, тем меньше чувствительность устройства, и наоборот. Дл  нолученн  нолного размаха тока в нагрузке, равного Л„ (рнс. 6), размах усиливаемого нанр жеии  должен равн тьс  разности ординат точек эта разность может быть меньше, равна или больше разности нанр жений Е н :. Еслн, например, амплитуда /4;, импульса (фиг. 3 и 5) равна 60 ма , а разность ординат точек EsE7 равна 1,5 в, то чувствительность устройства б)дет 40 ма/в. Зависимость чувствительности устройства от наклона участка дает простой способ регулировани  усилени . Уменьше Н1е амплитуды колебаний генератора Р обеспечивает увеличение коэффициента усилени ,и наоборот.

Амплитудна  характеристика зависит главным образом от формы участка EeEj (фиг. 2) и нрактически iie зависит от формы характеристик отде.чьных элементов всего триггера, например, от ха)актернстик электронных ламп. Если, например, жслательио иметь линейную амплитудную характеристику, то в колебани5 (х, создаваемых генератором Р, участок должен быть .тинейным. Внос  любые обшеизвестные изменени  в генератор Р и тем самым измен   форму участка можно нолучить любую наперед заданную амплитудную характеристику. Таким образом, важной особенностью предлагаемого способа  вл етс  получсiH-ie люоо;г наперед заданной амнлитздгю характеристики, в том числе

и .ПН1СЙНО1 Г.

На фнг. 2 ноказана сложна  форма сигна.ла, создаваемого генератором Р. Можно однако предположить, что вместо одного генератора Р имеетс  друго, или несколько других генераторов, каждый из которых создает более простые колебани . Так. наприме), генератор Р, создающий ко.юбапи , форма которых показана на фиг. 2, можно заменить дву.м  генераторами, работающими синхронно и синфазно; один из этих генсраторов создает колебани  пи,лообразной с|юрмы, а другой -- в форrvre очень коротких импульсов. Оба эти )енератора можно соединить не только нос.шдозательно, )ю и включить в разные цепи и даже разные плечн триггера; это также зависит от знаков импульсов н от знаков тангенсов углов наклона кривой генерируемых колебаний.

РаГчуга предлагаемого устройства ог1исана выше применительно к сп -собу односторонней врем -импульсной модул ции. Однако, очевидно, что д.л  работы этого устройства можно использовать и любой другой вид имну.льсной модул ции. Так, например , на фиг. 7 показана ина  форма ко.лебаний, создаваемых генератором Р. В данном случае колебание состоит из двух частей и ЕдЕю, имеющих разные наклоны; одноименные обозначени  на фиг. 2 и 7 сооветственно одинаковы. На фиг. 7 длительность импульса опреде. отрезком Т4Т5.Так как наююны обеих частей и БэЕ различны, то получаетс  несимметрична  имну .тьсна  модзл ци ,  вл юнга с , как ji.BecTHO, более обидим видом и.мпульснсч модул ции.

Нри включении между триггером н нагрузкой промежуточных устройств , напри.мер, демодз-л тора импульсно-модулированных сигналов, возможно использование и таких способов имн льсной модул ции, при которых не происходит изменени  среднего значени  электрического тока в плечах триггера, например, фа о-импульсна  модул ци .

Предмет изобретени 

1. Способ импульсного усилени  электрических сигналов, отличающ п и с   тем, что, с целью использовани  среднего значени  импульсов переменной длительности,  вл ющегос  функцией мгновенного значени  иапр жег1и  усиливаемого сигнала, дл  получени  высокого эффективного значени  крутизны электронной лампы, усиливаемые сигналы подвод т к входу триггерного устройства, наход щегос  под воздействием генератора электрических колебаний, обеспечивающих получение в плечах триггерного устройства импульсномодулированных токов, используемых в нагрузке непосредственно или через промежуточные элементы, например , фильтры, демодул торы импульсно-модулированных сигналов и т. п.

2. Способ импульсного усилени 

э,:ектр11ческих сигналов по п. 1, о тл и ч а ю щи и с   тем. что, с целью регулировани  коэффициента усилени , измен ют амплитуду электрических колебаний, создаваемых генератором и возбуждающих триггерное устройство.

3. Способ импульсного усилени  электрических сигналов по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что дл  получени  заданной амплптудной характеристики при усилении напр жени  соответственно подбирают форму колебаний, создаваемых генератором и возбуждающих триггерное устройство.

т. Прием осуществлени  способа импульсного усилени  электрических сигналов по п. 1, отличающийс  тем, что дл  получени  необходимой формы колебаний, возбуждающих триггерное устройство, примен ют два или более синхронно и синфазно работающих генераторов.

Фиг. 2

/

Фиг. 3

«+

Фиг. 4

Фиг. 6