Способ импульсного усиления электрических сигналов

Способ импульсного усиления электрических сигналов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Класс 21а, 1811„ № 103677

С1 С1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

П. Г. Тагер

СПОСОБ ИМПУЛЬСНОГО УСИЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ

Заявлено 12 мая 1952 г, aa ¹ 15G71452712 в Министерство кинематограф«и СССР

Триггерные схемы находят широкое применение в технике, в частности они могут быть использованы в качестве весьма эффективных усилителей электрических сигналов. Обстоятельством, ограничивающим ооласти их применения в качестве усилителей, является то, что триггерные схемы ооладают релейным действием. Так, например, при использовании электронных триггерных схем е тетродами типа бПЗ разность токов в каждом плече триггера. соответствующая двум положениям устойчивого равновесия, составляет приблизительно бО л1а. Разность потенциалов, требуемая для перевода такой триггерной схемы из одного положения устойчивого равновесия в другое, составляет величину приблизительно в один вольт. Таким образом можно получить эффективную крутизну порядка бО ма/в.

Целью описываемого изобретения является осуществление импульсного усиления электрических сигналов различных амплитуд с помощью триггерного устрОистВа, обспечивающего получение высоких эффективных значений крутизны электронной лампы.

Поставленная задача решается путем использования среднего значения силы тока или напряжения импульсов переменной длительности, Я(3 IBIOIIILI OC31 фХ НКЦНЕН МГНОВЕННОГО значения напряжения ус«ли«аемого сигнала. В соответствии с нзооретением. усиливаемые сигналы подводятся и входу триггерного устройст«а, находящегося под воздейст«нем также и генератора электрически х колеоа, 1ий, обеспе швающих получение 13 плечах трнггерного устройства импульсно-модулированных

ТОКО«, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В HBI P3 3! .Е НЕ— посредственно илн через промежуточные элементы, например. фильтры, демод1 лято1ры импульсно-мод лиро«анных сигналов II т. п.

1,оэффициент уш1лення электрических сигналОВ может pal )clèpÎaÿT«cÿ путем изменс1шя амплитуды электрических колсоаннй, создаваемых генератором и возбуждающих триггерное х.стройство.

Получение заданной амплитудной характеристики при усилении напряжения осуществляется путем подоора формы колеоаннй, создаваемых указан11ым генератором. 11ля получения необходимой формы этих колебаний могут быть применены два или более синхронно и сннфазно работающи; генераторов.

На фиг. 1 представлена схема триггерного устройства. используемого для импульсного усиления

М 1036!7 эл«ктричс«ких cèÃII аг!ОI3; Ilя фиг. 2 7 — диаграммы, иллюстрирующие раооту этоп) устройства.

На фиг. 1 буквами .И и И" обозначены два плеча триггерного устройства, з которых могут быть применены электрош)ыс лампы. магнитные усилители и т. д. Это могут б)ыть

«ИММ«TPHiIHbIC )t НС«ИММЕТРИ IHblC устройства, самовозвратныс, нс«амоi3O с)РЯТ)!Ы«И

Один li;IH нсско.)ько IIJ)t)I3oдов К осуществляют ооратнук) связь между плечами триггера. К зажимам Н триггера подводится питан)яе.

To, 1ы 0 лишb 11 целях Оltкрстизн—

Ill! H ПО«.1« Л).IОЩСГО ОП!1«с)НИХ! IIJ)C 1110,1ai a«re что рассматривался триггсрнос устройство «имметрн нн)с )кс Я МОВО:)E)j) aTIIOE. .

Г;сли ня вход Л триггера )н)лаш) няп!)я)ке)1ис pяl)но!. и !H 00.1ьшс«E; (фнг. 2), то отпирается левое пл«10 . И триггера н То» В этом плеч«, протекающий через прибор (или пагрузку) Л (фиг. 1), достигает своего максимального значения. Одновр«мс)шо с этим пра )ос плечо Л! " тршГсра запирается и черс;3 прибор (1!л1!

ДР,:ГL К) IIat!)3 ЗК ) с!" ПРОХОДИТ МИ1 Има Ihilhlll ток, н частности. равный

It3 ЛIО. )I,.,Iß ТОГО. Iтооы II J)Oila30øt.,

11PPPt)POC TOI(a ИЗ ЛСВОГО П IСЧсl ТРI) i rcpa 13 его правое Иле!0, нсобходимо напряжение на I)xo;",c Л трипера по крайнси мере; ) знач!— ния L (фиг. 2); в этом «луча«ток, протекающий через приоор (и,ш нагрузку) А (фиг. 1), будет иметь i„ и;lнимяльнос значсни«(илн и частности будет равны.1 нулю), а ток, протекающий через прибор (и.ш другую нагрузку) 1" достигнет своего максималы)ого значения.

Таким об)разо!1, на 13:Оде Л триггера должна бь т1. обеспечена разность потепциа 1013 I с меньше чем

Г 1 — Г. (Ef) Ill . 2 ) происходил псребро тока из одного плеча триггера в др тос.

В одно из плеч триггера, например И, включен электрический гс1кратор P. На фиг. 2 показана желательная форма колебаний, создаваемых генератором P; Iio оси аб)сцисс здесь отложено время 7,

71 — 7 . Каждое колеоанис должно состоять из четыре.;. частей. Первая

Iасть Е,Е4. вторая часть Е4Е;, и третья часть Е;.,Е;, должны быть возмож!ю более кратковременными, а

1етвертая часть Е!)Е) должна 3aIIHма гь оольшую часть периода TiT..

Генератор Р может оыть включен в снмые разнообразные части схемы плеч И или М" триггера: это должна быть такая часть схемы, напряжспие

ita которой оказы!)ает влияние на потенциалы Е и L. (фиг. 2) срабатывания три)ч «ра. Так, например, проще всего генератор Р может быть соединен последоватслы)о с «ходом

Л, нли жс с и«точником питания. .I0 tIEл1ОчЯемым Ii . 3ажил1Я)! И. Одн!1ко напряжение 1 prrcpaTopa P будет

Il0-разному влиять на работу трш.Гсра 13 зависимости от того. в какое

11лс .0 и H какую II«ïü данного плеча вкг!ючен этот генератор. По этой причине, в дальнейшем, го!зоря о зня IcHHil напряжения,;làâàåìîì генератором Р, только лишь для простоTbt рнссу)кдений понимается напряже)ше. пересчитанное так, как будто генератор Р присоединен послсдоват«льно ко вход3 Л триггера.

Пусть ссред)н)а четвертой части

Г.;Е-, (tj)HI. 2) колебания попадает

iia прямую. Соответствующую орлиiiarc Е . Это условие всегда легко

;3h:пол! ить, сели В одно из плеч тригI «j)с! 1 IIaIi1)iI .ilCJ), 13 IIE .Ïb СОТКИ) 131 ЛIО ч!)г);!оно,шитслы;ос регулируемо« но«то iitlioc смещ«нис соответствуюнп! го знака. Гели нспоср«лственно

Неj)C;t )10МСНТОМ ),, iCBOC 11, IP !О il1 тригг«ра было заперто, то под дей;твисм первой части Г;,Г)4 колебания (фиг. 2) это плечо отопрется и через прибор А поидет максимальный ток, ОбОЗ)ШЧЕ1НЫй ЧЕРЕЗ с1,, На фИГ. 3, На кот!)рой по осп абсцисс отложено

Врсмя Т, я по оси О!рдинят ток Л, прохочящий через прибор Л левого

itлсча И триггера. В течение второй части Е4Г:„ колебания левое плечо Л трип «ра будет оставаться отпертым.

Очевидно, что это плечо будет оставаться отпертым и в течение третьей

:асти Е)Е;; колебания. В нача,лс четМ 1031»77 всртой части L»E> колебания бу»ут сохраняться условия, при которы.; левое плечо И триггера остается отпертым: это будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на вход

В триггера не понизится до значения

Е (фиг. 2). В этот момент (Т») произойдет переброс тока из левого плеча 5Г триггера в правое плечо .1Г и показание прибора Л уменьшите»» до минимума (на фиг. 3 пока»2:tf) уменьшение тока до нуля).

Начиная с момента T âñcü цикл повторяется.

Предположим теперь, что на вход

В триггера подано постоянное или переменное напряжение E„êîòîðîå подлежит усилению. На фиг. 4(i»2 которой по оси абсцисс отложе»»о время Т и по оси ординат напряжс— нис Е„на входе В триггера, только для простоты показано синусоидальное напряжение. Предполагается, To период Т,Т., колебаний, создаваемых генератором Р, в несколько раз меньше наиболее короткого пер»»ода колебаний. подлежащих усилению.

Расстояние между соседними вертикальными пунктирными прямыми на фиг. -l и»а последующих фиг. 5 и 6 равно псриоду Т»Т колебаний. со:— даваемых генератором P.

Очевидно, мгновенное значение напряжения на входе В триггера оудет равно сумме мгновенных напряжений усиливаемого сигнала (фиг. 4) и колебаний (фиг. 2), создаваемых генератором P. При положительном значении напряжения усиливаемого си»нала Е„напряжение на в;оде В триггсра в течение каждо,о колебания будет позже уменьшаться до значения Е>, т. е. момент запирания левого плеча .И триггера будет наступать не в момент Т; (фиг. 2), а позже. т. с. в какой-либо момент времени между Тз и Т,. Таким образом, при положительном значении напряжения 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 оы отсутствовал усиливаемый сигнал, Из фиг. 2 легко видеть, что в нача,че каждого периода колебаний re»»ераторя P ооязатсльно 1»роис. одит переорос тока из одного плеча триггера в другое. Be ii»lit«a напряжения Е.Е, должна obtTb таковы, чтобы переброс тока происходил каж;Гый ряз независимо пс только от знака

vcH.1иВ2смого си»112,12, но ll от амllëèTóäû этого сигнала.

Таким ооразом, длительность импульса в левом 1»лс 11 триггера при

»»оложитсльном значсн»и напряжения ус»»ff»2evoto сигнала Е„оудет

»юльшс, чем при паузе. Таковы имi1ульсь1 Л,.;-1 и т. д. на фиг. 5; здесь попрсжнему по оси аосцнсс отложено время Т, 2 по оси орд»шат ток Л, проходящш» через прибор Л левого

i!. fc«2 .»Г триггера.

Совершенно аналогично легко убедиться в том, »то длительность импульса и левом плече триггера оудет

iIlili от .:и;Гятсль»»ом зна»е»н»и напря51»с»»ия усиливаемого сигнала Е „ меньиle, чем при паузе. Таковы иM:» cIt-.cû 4„, Л», и т. д.

Б правом плече тршГгсра 1 арГш»а б Гдет обратной той, которая имеет место в левом плече.

Таким образом, в левом и:цче .».Г

И Г»Р2ВОМ Гl, tCLIÐ .11 TP!II I CP2 Оx CT иметь место односторонняя врсмяим 1 IУГI bC!12 Я МОДУЛ Л51 Ц1!5» .

Ес, и, нагрузка одногo или обоих плеч триггера является 1»нсрционной. т. с. може-. следовать за частотой усигп»ваемых сигналов и lie может следовать за частотой колсбанш», создаваемых генератором P. то в этом случае закон кол; б! t»I!»i нагрузк»1 (например, громкоговорителя) (й дст оп»»сдсляться 1:.риво.l, IIHтсрпрстнрующсй закон измене:» »я среднего значения тока. протекающего через нагрузку. На фиг. 6 показана эта кривая, из которой видно, что в заи»снмости от глубинь» односторон»(е!I время-импульснои мод ляцни наибольший размах кривоп может быть близок к Л,,.

Нагрузка может быть включена

I1e только непосредствсш»о в одно из

1»леч триггера, когда она »реагирует на изменеш»я среднего значения тока., происходящие в соответствии с усиливаемыми сигналами, Но 11 через посредство любых общеизвестных промежуточных устройств, например, М 03!)7 через фильтры, демодулятор I I ìny«1ьсно-модулированпы««игп»лов пт. и.

I! Ижняя граница полосы частот у«!!«1 И Баем ы« «II гнал оп I l B Iинас7 ся «

H).1sI. и Верхняя I )B!Ièöa 01!рс. rtoësi(тcsi Отпошс((ием это ча«тоты и ча()тотс колсоапий. создаваемых генератором Р, возбу)кдающи1,! триггер. Г1ри падле)кащем выборе частоты колебаний генератора P можно установить вер«п!Ою 1раницу полосы частот усиливасмых «игпалов в соответствии с 7рсбованпями, предъявляем(,!м В каждом конкретном слу.-la(..

)-1увствитсльпость устройства, показанного на фиг. 1, опредс, Isi(.T«я наклоном участка Е(;Е-,, (фиг. 2). Чем

ОО !ыпс II»K,70H этОГО L частка, тсм меньше % вствитс;Iьность Устроиства, и на000рОт. Для получения полнОГО размаха тока в нагрузке, равного Л„ (рис. 6), разма усиливасмого напряжения должен раьпяться разности ординат точек F6E .7, эта разно«.и может быть меньше, рав!!а или больше разности напряжений Ll и Е .

Гс.!и, например, амплитуда Л„импульса (фиг. 3 и 5) равна 60 ли, а разность ординат точек Е6Е; равна 1,5 в, то чувствительность устройства будет 40 ла/в. Зависимость чувствительности устройства or наклона участка ErE> дает простой способ регулирования усиления. Уменьшение ам!7,1итуды ко.!eoa1!ии Гснератора Р обеспечивает увеличение коэффициента усиления, и наоборот.

) )III!;!my,7,!!asI характеристика зависит главным образом от формы участка ErEr (фиг. 2) и практически пе зависит от формы характеристик

Отдельных элементов всего триггера, например, от характеристик электронных ламп. Если, например, )кслательно иметь линейную амплитудную «арактсристику, то в колсоаниях, создаваемых генератором Р, участок ErEr должен быть линейным.

I)h0csI любые общеизвсстныс изменения I: генератор Р и тем самым изменяя форму участка ErL- можно (и)лучить любую наперед заданную амплитудную характеристику. Таким образом, важной особенностью пред.чагаемого способа является полу Icнис любой наперед заданной амплитудно!; характеристики, в том числе

l! линейной.

1-1а фпг. 2 !юказа!(а сложная форма сиг11а«!а, создаваемого геператоlt()xl P. (1ож!!о o;IIIBKo предположить, ITo вместо О (ного Гсне1)атора Р НМеется другой, или несколько других гспсраторон, каждый из которых создаст более прость(с колеоапия. Так, нап1)имер, генератор Р, создающий колсбш:ия, форма которых показана

1Г» фи,-. 2, можно заменить двумя

"сч!сраторами, работающими син«р iI;IIO и «инфазно; один из этих ге-! н ратороВ (оздаст колебания пилообразной формы, а другой — — в фор. t«о (снь коротких импульсов. Оба эти генератора можно соединить не тол1-ко последовательно, 110 и вклюгить в разные цепи и даже разные плс-ll. трштсра, это также зависит

or знаков импульсов и от знаков тангенсов углов наклона кривой генерируемых колебаний.

1)»:)0 ra предлагаемого устройства

<)! И«ана Вь)шс применительно к сн":.обу односторонней время-импульснои модуляции. Однако, очевидно, то для работы этого устройства мож о использовать и любой другой

Вид !!мпульсной модуляции. Так, наI!pl!a!op. Па фиг. 7 показана иная форм» I.orlåoàíèé, создаваемых генератором P. В да)п1ом случае колебапис состоит из двух частей EqEe u

Е.EI(), имеющих разные наклоны; од-! (оимс нные обозначения на фиг. 2 и 7 соовстственпо одинаковы. На фиг. 7 длительность импульса опрсде.!s:(тся отрезком T„T;.Так как накло.i i обеих частей ЕЗЕ() и Е Е!О различны, то получается несимметричная пмII)r1 сная модt ës!öèsl, являюlцаяся, каl Ir IIccTHo, 00.7сс Общим видом имГульсп ll модуляции.

При:!ключении между триггером и нагрузкой промежуточных устройств, например, демодулятора импульсно-модулированны« сигналов, возмо)кно использование и таких способов импульсной модуляции, пр которых нс происходит изменения

«рслнсго значения электрического тока В плечах триггера, например, фа: о-импульсная модуляция.

Х 1036((Предмет изобретения

1. Способ импульсного усиления электрических сигналов, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью использованич среднего значения импульсов переменной длительности, являющегося функцией мгновенного значения напряжет ия усиливаемого сигнала, для получения высокого эффективного значения крутизны электронной лампы усиливаемые сигналы подводят к входу триггерного устройства, находящегося под воздействием генератора электрических колебаний, обеспечивающих получение в плечах триггерного устройства импульсномодулированных токов, используемых в нагрузке непосредственно или через промежуточные элементы, например, фильтры, демодуляторы импульсно-модулированных сигналов и т. п.

2. Способ импульсного усиления электрических сигна; ов по п. 1, о тл и ч а ю щи и с я тем. что, с целью ре, улирования коэффициента усиления, изменяют амплитуду электрических колеоаннй, создаваемых генератором и возбуждающих трпггернос устронство.

3. Способ импульсного усиления электрических сигналов по пп. 1 и 2, отличающийся тем, чтодля получения заданной амплитудной характеристики при усилении напряженпя соответственно подбирают форму колебаний, создаваемых генератором и возбуждающих триггернос устройство.

4. Прием осуществления споcîáà импульсного усиления электрических снпалов по п. 1, отличающийс я тем, что для получения необхо.tèüþtI формы колебаний, возбуждающих трпггерное устройство, применяют два или более синхронно и сннфазно работающих генераторов.