Преобразователь переменного сигнала

Преобразователь переменного сигнала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область применения

Изобретение относится к электрорадиотехнике, в частности, к преобразователям переменного сигнала, и может быть использовано для электропитания переменным напряжением любой заданной формы сигнала и для других целей.

Уровень техники

Известен преобразователь переменного сигнала, включающий параллельно соединенные каскады усиления переменного сигнала и источник постоянного напряжения (Радиолюбитель, №6, 1999, с.24). Недостатками указанного преобразователя является то, что он имеет невысокую надежность, поскольку выход из строя источника постоянного напряжения приводит к прекращению функционирования всего усилителя, а его выходная мощность ограничена мощностными характеристиками активных элементов (транзисторов, ламп и т.п.), на которых он построен.

Известно параллельное соединение модулей каскадов усиления и преобразования переменного сигнала (А. Колпаков. Особенности конструкции модулей SEMiX, Электронные Компоненты. 2005) По признанию указанного автора, «Параллельная работа ключей (выходных коммутирующих элементов - прим. Заявителя) в импульсных режимах создает массу проблем, главной из которых является необходимость статической и динамической токовой балансировки» [стр.2]. Иными словами, при прямом (непосредственном) соединении нагрузки с выходом устройства необходимы идеальные параметры элементов и источников питания, из которых изготовлено данное устройство, чего достичь невозможно. Это обстоятельство делает невозможным неограниченное увеличение мощности, потому что из-за разницы параметров элементов (каскадов) на один или несколько указанных элементов (каскадов) приходится нагрузка выше допустимой.

Известно также усиление переменного сигнала при помощи парных усилителей поточным методом (европейский патент ЕР 0474930 В1). Недостаток данного устройства заключается в том, что резисторы соединяются последовательно с выходом для того, чтобы нагрузка на каждый усилитель была одинаковой и для компенсации разницы параметров усилителей и источников питания. Указанные резисторы имеют разную величину и подбираются индивидуально. Это ведет к уменьшению мощности и сложной наладке устройства.

Известен патент SU 877781. Основными недостатками указанного изобретения является то, что: 1) оно может быть использовано только в автономных инверторах тока с бестрансформаторным выходом при параллельной работе и питания от общего источника постоянного напряжения, не изменяет сигнал по амплитуде, и на выходе указанного изобретения присутствует сигнал только прямоугольной формы; 2) в нем достигаются оптимальные параметры каждого каскада усиления и преобразования путем выравнивания тока между группами вентилей инверторов, но разница между этими оптимальными параметрами каскадов усиления и преобразования остается. Это значит, что в данном изобретении из-за разницы параметров каскадов усиления и преобразования переменного сигнала при общей номинальной нагрузке нагрузка на один или несколько каскадов усиления и преобразования может стать выше максимальной, что приведет к выходу указанного каскада(ов) из строя, а стабилизировать и перераспределить данную нагрузку между каскадами усиления и преобразования данное изобретение не может. Так как при неограниченном увеличении мощности путем увеличения каскадов усиления и преобразования нагрузка на один или несколько каскадов усиления и преобразования обязательно становится выше максимальной, то данное изобретение не может неограниченно увеличивать мощность путем увеличения каскадов усиления и преобразования.

Известен преобразователь переменного сигнала по патентной заявке US 2004/0233590. Указанный преобразователь имеет следующие основные недостатки: 1) максимальная мощность указанного преобразователя ограничена двумя каскадами усиления и преобразования, 2) амплитуда формы сигнала на выходе не может быть больше амплитуды напряжения питания, 3) нет прямого непосредственного соединения нагрузки с выходом указанного преобразователя, 4) нет стабилизации выходного напряжения.

Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является усилитель переменного сигнала, защищенный патентом РФ на полезную модель №70731, где один и тот же сигнал усиливается несколькими одинаковыми с одними и теми же функциями каскадами усиления, включенными параллельно по входу и через трансформатор по выходу. Недостатком прототипа является то, что мощность свыше 700 Вт в нем создают за счет сигнала прямоугольной формы, поскольку усилить синусоидальный или другой (кроме сигнала прямоугольной формы) сигнал на указанную мощность (свыше 700 Вт) сложно из-за потерь по мощности, по теплу, сопротивлению элементов, характеристик элементов и сложности конструкции.

Предлагаемый преобразователь переменного сигнала не имеет этих недостатков, поскольку выходной сигнал заданной формы составлен из нескольких сигналов.

Отличие от прототипа состоит также в том, что предлагаемый преобразователь переменного сигнала сам вырабатывает сигнал прямоугольной формы и подает его на входы каскадов усиления и преобразования, а на каскадах усиления и преобразования сигналы прямоугольной формы изменяются по длительности и амплитуде. Каскады усиления и преобразования имеют как одинаковые, так и разные параметры преобразования по длительности и амплитуде. Затем сигналы, полученные на каскадах усиления и преобразования, суммируются в сигнал заданной или приближенной к заданной формы. Сигнал любой заданной формы не отличается по техническим характеристикам от сигнала, приближенного к любой заданной форме, используемого для электропитания.

Кроме того, предлагаемый преобразователь переменного сигнала при помощи имеющихся у него схем защит и согласования и схем стабилизации автоматически перераспределяет нагрузку на каждый каскад усиления и преобразования и не допускает, чтобы нагрузка, следовательно и мощность, на каком-либо каскаде или на каких-либо каскадах усиления и преобразования была выше максимальной (и компенсирует разницу параметров усилителей (каскадов усиления и преобразования) и источников питания), поэтому становится возможным неограниченное увеличение мощности. То есть предлагаемый преобразователь переменного сигнала не достигает оптимальных параметров каждого каскада усиления и преобразования, а при помощи имеющихся у него схем защит и согласования и схем стабилизации не допускает, чтобы нагрузка, следовательно и мощность, на каком-либо каскаде или на каких-либо каскадах усиления и преобразования была выше максимальной для указанного каскада или указанных каскадов усиления и преобразования, при этом каскад или каскады усиления и преобразования могут иметь разные параметры. Мощность выше максимальной, которая приходится на указанный каскад или указанные каскады усиления и преобразования, автоматически перераспределяется на каскады усиления и преобразования, не достигшие максимальной мощности. Что касается токовой динамической балансировки (динамических параметров), то необходимость в указанной балансировке отсутствует, так как выходные элементы предлагаемого преобразователя подсоединены к своей обмотке трансформатора и своему питанию.

Технический результат

Предлагаемый преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность при выходе из строя от одного до всех, кроме одного, источников постоянного напряжения и обеспечивает возможность неограниченного увеличения его выходной мощности за счет увеличения количества каскадов усиления и преобразования переменного сигнала и источников постоянного напряжения. При этом на каскадах усиления и преобразования, на выходном согласующем элементе, на выходе каскадов усиления и преобразования, на выходе согласующего выходного элемента (трансформатора) или согласующих выходных элементов (трансформаторов) входной переменный сигнал прямоугольной формы преобразуется в сигнал любой, или приближенный к любой, заданной формы (синус, пила и так далее), а на нагрузку предлагаемого преобразователя переменного сигнала подается оптимальный для этой нагрузки переменный сигнал. Предлагаемый преобразователь переменного сигнала характеризуется высоким КПД, низкими потерями по теплу и мощности, а также низкой себестоимостью.

Реализация изобретения

Указанный технический результат достигается тем, что преобразователь переменного сигнала, включающий N параллельно соединенных каскадов усиления переменного сигнала, где N - натуральное число, в котором имеются два и более источников постоянного напряжения, при этом каждый источник постоянного напряжения является блоком питания своего индивидуального каскада усиления переменного сигнала, отличающийся тем, что преобразователь переменного сигнала имеет прямое (непосредственное) соединение нагрузки с выходом и включает N количество соединенных каскадов усиления и преобразования переменного сигнала из сигнала прямоугольной формы в сигнал любой заданной формы, питание каскадов усиления и преобразования переменного сигнала указанного преобразователя осуществляется от источника напряжения питания, который является общим для любого или любых, или всех каскадов усиления и преобразования переменного сигнала указанного преобразователя или двух и более источников постоянного напряжения, каждый из которых является источником питания своего индивидуального каскада усиления и преобразования переменного сигнала, и с заданным (рассчитанным) по форме выходного задаваемого сигнала напряжением питания своего индивидуального каскада усиления и преобразования переменного сигнала, так же в указанный преобразователь переменного сигнала введены блоки защиты и согласования преобразователя переменного сигнала, автоматически равномерно распределяющие общую нагрузку на каскады усиления и преобразования так, что ток на один или несколько каскадов усиления и преобразования уменьшается, а нагрузка на эти один или несколько каскадов усиления и преобразования перераспределяется на другие каскады усиления и преобразования.

Кроме того, выходной согласующий элемент (трансформатор) на первичных обмотках, подключенных к каскадам усиления и преобразования, имеет количество витков, рассчитанное по форме выходного задаваемого сигнала, при этом на каскадах усиления и преобразования переменный сигнал по форме задаваемого выходного сигнала изменяется по длительности, затем на выходном согласующем элементе (трансформаторе) переменные сигналы, полученные на каскадах усиления и преобразования, суммируются в сигнал любой заданной или приближенной к заданной формы.

Кроме того, два или более каскадов усиления переменного сигнала выполнены с трансформаторным либо иным выходом, исключающим прямой контакт выходов каскадов усиления и преобразования между собой.

Кроме того, в преобразователь введены схемы защиты и согласования преобразователя переменного сигнала, автоматически перераспределяющие общую нагрузку выше максимально допустимой на каскады усиления и преобразования.

Кроме того, выходные согласующие элементы (трансформаторы) имеют рассчитанное по форме задаваемого выходного сигнала усиление (трансформацию) между первичными и вторичной(ми) обмотками, при этом на каждом каскаде усиления и преобразования переменный сигнал прямоугольной формы изменяется по длительности, при этом изменение по длительности происходит по форме задаваемого выходного сигнала.

Кроме того, в преобразователь переменного сигнала введены схемы стабилизации выходного напряжения путем изменения амплитуды и длительности на объединенных входах каскадов усиления и преобразования переменного сигнала.

Кроме того, входящие в состав каскадов усиления и преобразования переменного сигнала диоды, которые объединены между собой по анодам или катодам соединением, осуществляют питание управляющего блока генератора-мультивибратора, причем каждый указанный диод подключен к своему источнику питания постоянного напряжения.

Краткое описание чертежей

На фиг.1-3 изображены функциональные электрические схемы, например, трехкаскадного преобразователя переменного сигнала, объясняющие сущность изобретения. На фиг.1а-3а изображены структурные электрические схемы, например, трехкаскадного преобразователя переменного сигнала, объясняющие принцип его работы.

На фиг.1 изображен вариант трехкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходом каскадов усиления и преобразования.

На фиг.1а изображен принцип работы трехкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходом каскадов усиления и преобразования.

На фиг.2 изображен вариант трехкаскадного преобразователя переменного сигнала с выходными элементами (трансформаторами), каждый из которых соединен со своим каскадом усиления и преобразования и объединен на выходе.

На фиг.2а изображен принцип работы трехкаскадного преобразователя переменного сигнала с выходными элементами (трансформаторами), каждый из которых соединен со своим каскадом усиления и преобразования и объединен на выходе.

На фиг.3 изображен вариант трехкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходным согласующим элементом (трансформатором).

На фиг.3а изображен принцип работы трехкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходным согласующим элементом (трансформатором).

На фиг.4 изображено преобразование и усиление переменного сигнала, где «а» - вид переменного сигнала прямоугольной формы на объединенных входах 2 каскадов усиления и преобразования, «б», «в», «г» - виды переменных сигналов прямоугольной формы на соединении 8 каскадов усиления и преобразования, «д», «е» - виды переменного сигнала на выходе 4 каскадов усиления и преобразования.

На фиг.5 изображено устройство преобразователя переменного сигнала, включающего в себя пять каскадов усиления и преобразования с заданным по форме выходного сигнала напряжением питания каскадов усиления и преобразования и с одинаковым количеством витков первичных обмоток выходного трансформатора.

На фиг.6 изображено устройство преобразователя переменного сигнала, включающего в себя пять каскадов усиления и преобразования с заданным по форме выходного сигнала количеством витков первичных обмоток выходного трансформатора и с одинаковым напряжением питания каскадов усиления и преобразования.

Фиг.5 и 6 являются примерами реализации изобретения.

На фиг.7, 8, 9, 10, 11, 12 изображены графики построения форм выходного сигнала устройств, представленных на фиг.5 и 6.

Осуществление изобретения

На фиг.1 изображен вариант с общим выходом каскадов усиления и преобразования, который имеет несколько принципов работы.

Принцип 1. На блоке 1 вырабатывается переменный сигнал прямоугольной формы, который поступает на входы 2 каскадов усиления и преобразования 3, на которых он по форме задаваемого выходного сигнала изменяется по длительности и амплитуде и одинаково усиливается по мощности. На выходе 4 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, суммируются, и образуется сигнал любой, или приближенной к любой заданной, формы. Питание блока 1 происходит от источников питания 5 через объединенный вход питания 6. Питание каскадов усиления и преобразования 3 происходит от источников питания 5 с одинаковым напряжением. С выхода 4 сигнал обратной связи через соединение 7 поступает на блок 1 для стабилизации переменного сигнала на выходе 4.

Принцип 2. Принцип 2 отличается от принципа 1 тем, что переменный сигнал прямоугольной формы на каскадах усиления и преобразования изменяется только по длительности, а питание каскадов усиления и преобразования 3 происходит от источников питания 5 рассчитанным по форме задаваемого выходного сигнала напряжением, поэтому амплитуда переменных сигналов прямоугольной формы, образованных на каскадах усиления и преобразования 3, изменится также по форме задаваемого выходного сигнала. Затем на выходе 4 образуется переменный сигнал любой заданной формы. Источники питания 5 с рассчитанным по форме задаваемого выходного сигнала напряжением могут иметь как одинаковое, так и разное напряжение.

На фиг.2 изображен вариант трехкаскадного преобразователя переменного сигнала с выходными элементами (трансформаторами), каждый из которых соединен со своим каскадом усиления и преобразования и объединен на выходе со всеми остальными выходными элементами (трансформаторами). Указанный вариант имеет несколько принципов работы.

Принцип 1. На блоке 1 вырабатывается переменный сигнал прямоугольной формы, который поступает на входы 2 каскадов усиления и преобразования 3, на которых он изменяется по длительности и амплитуде и одинаково усиливается по мощности. Изменение сигнала по длительности и амплитуде происходит по форме задаваемого выходного сигнала. Через соединение 8 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, поступают на выходные элементы (трансформаторы) 9, имеющие одинаковое усиление. На выходе 4 выходные элементы (трансформаторы) 9 объединяются между собой с помощью вторичных обмоток (на фиг.2 не указаны). Переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, на выходе 4 суммируются, и образуется сигнал любой заданной формы. Питание блока 1 происходит от объединенного входа питания 6. Питание каскадов усиления и преобразования происходит от источников питания 5 с одинаковым напряжением. С выхода 4 сигнал обратной связи через соединение 7 поступает на блок 1 для стабилизации переменного сигнала на выходе 4.

Принцип 2. Принцип 2 отличается от принципа 1 тем, что переменный сигнал прямоугольной формы на каскадах усиления и преобразования изменяется только по длительности, а выходные согласующие элементы (трансформаторы) 9 имеют заданные по форме выходного сигнала параметры усиления по амплитуде. На выходе 4 выходные элементы (трансформаторы) 9 объединяются между собой с помощью вторичных обмоток 11 и переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, на выходе 4 суммируются, и образуется сигнал любой заданной формы.

Принцип 3. Принцип 3 отличается от принципа 1 и 2 тем, что переменный сигнал прямоугольной формы на каскадах усиления и преобразования изменяется только по длительности, а питание каскадов усиления происходит от источников питания 5 с рассчитанным по форме задаваемого выходного сигнала напряжением, поэтому амплитуда переменных сигналов прямоугольной формы, образованных на каскадах усиления и преобразования 3 изменится также по форме задаваемого выходного сигнала. Затем переменные сигналы прямоугольной формы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3 и на выходных элементах (трансформаторах) 9, на выходе 4 суммируются и образуется сигнал любой заданной формы. При этом выходные элементы (трансформаторы) 9 имеют одинаковое усиление (трансформацию).

На фиг.3 изображен вариант трехкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходным согласующим элементом (трансформатором), который имеет несколько принципов работы.

Принцип 1. На блоке 1 вырабатывается переменный сигнал прямоугольной формы, который поступает на входы 2 каскадов усиления и преобразования 3, на которых он по форме задаваемого выходного сигнала изменяется по длительности и амплитуде и одинаково усиливается по мощности. Через соединение 8 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, поступают на первичные обмотки (на фиг.3 не указаны) выходного элемента (трансформатора) 9, который имеет одинаковое количество витков на первичных обмотках (на фиг.3 не указанны). На вторичной обмотке (на фиг.3 не указанна) выходного элемента (трансформатора) 9 и на выходе 4 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, суммируются, и образуется сигнал любой заданной формы. Питание блока 1 происходит от источников питания 5 через соединение 6. Питание каскадов усиления и преобразования происходит от источников питания 5 с одинаковым напряжением. С выхода 4 сигнал обратной связи через соединение 7 поступает на блок 1 для стабилизации переменного сигнала на выходе 4.

Принцип 2. Принцип 2 отличается от принципа 1 тем, что переменный сигнал прямоугольной формы, который поступает на входы 2 каскадов усиления и преобразования 3, изменяется только по длительности и усиливается по мощности. Через соединение 8 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, поступают на первичные обмотки (на фиг.3 не указанны) выходного согласующего элемента (трансформатора), которые имеют рассчитанное по форме задаваемого выходного сигнала количество витков, поэтому переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, на выходном элементе (трансформаторе) 9 усиливаются по амплитуде также по форме задаваемого выходного сигнала.

Принцип 3. Принцип 3 отличается от принципов 1 и 2 тем, что переменный сигнал прямоугольной формы на каскадах усиления и преобразования 3 изменяется только по длительности и усиливается по мощности. Питание каскадов усиления и преобразования происходит от источников питания 5 с рассчитанным по форме задаваемого выходного сигнала напряжением, поэтому амплитуда переменных сигналов прямоугольной формы на соединениях 8 также образуется по форме задаваемого выходного сигнала. При этом выходной элемент (трансформатор) 9 имеет одинаковое количество витков на первичных обмотках (на фиг.3 не указанны).

На фиг.1а изображены принципы работы трехкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходом каскадов усиления и преобразования, включающего следующие элементы: блок 1 (генератор - мультивибратор), состоящий из схем 1-1, 1-2, 1-3, каскады усиления и преобразования 2, состоящие из блоков преобразования 3п и блоков усиления 3у, диодов 3-3, предохранителей 3-1, переключателей 3-2. Блоки 3п состоят из схем преобразования 3п-1 и схем зашиты и согласования 3п-2. Блоки 3у состоят из схемы усиления 3у-1, усилительно-коммутирующего элемента 3у-2 и резисторов 3у-3. Преобразователь переменного сигнала содержит также источники постоянного напряжения 5.

Преобразователь переменного сигнала работает следующим образом. Блок 1 с помощью схемы 1-1 генерирует переменный сигнал прямоугольной формы, через блок 1-2 переменный сигнал прямоугольной формы поступает на объединенные входы 2 каскадов усиления и преобразования 3. На каскадах усиления и преобразования он изменяется с помощью блоков 3п следующим образом: на схемах 3п-1 переменный П-образный сигнал изменяется по длительности, при этом изменение длительности переменного сигнала прямоугольной формы происходит по форме выходного задаваемого сигнала. Затем переменные сигналы прямоугольной формы поступают на схемы 3п-2, которые работают следующим образом: как только нагрузка на один или несколько каскадов усиления и преобразования становится выше максимально допустимой из-за разницы параметров каскадов усиления и преобразования 3 и источников постоянного напряжения 5, то и ток на этих каскадах усиления и преобразования в этом случае также становится выше максимально допустимого. Указанное явление происходит из-за неограниченного увеличения мощности за счет увеличения количества каскадов усиления и преобразования переменного сигнала и источников постоянного напряжения, а также по причине изменения напряжения в течение времени некоторых видов источников питания (батарей, аккумуляторов). Как только ток на этих каскадах усиления и преобразования становится выше максимально допустимого, токовый сигнал, который образуется на резисторах 3у-3, подается на схемы 3п-2. Затем схемы 3п-2 уменьшают переменный сигнал по длительности и (или) амплитуде. Поэтому ток одного или нескольких каскадов усиления и преобразования уменьшается, а нагрузка на эти один или несколько каскадов усиления и преобразования перераспределяется на другие каскады усиления и преобразования. Если нагрузка и ток становятся выше максимально допустимого на всех каскадах усиления и преобразования, то аналогичным образом начинают работать все каскады усиления и преобразования. Нагрузка в этом случае не может перераспределиться, и на выходе 4 переменный сигнал уменьшается по длительности и (или) амплитуде. После прохождения схем 3п-2 и блока 3п переменные сигналы поступают на блок 3у, состоящий из схем 3у-1, усилительно-коммутирующего элемента 3у-2, резисторов 3у-3, где они по форме задаваемого выходного сигнала изменяются по амплитуде и одинаково усиливаются по мощности по принципу 1 (фиг.1) либо усиливаются по мощности по принципу 2 (фиг.1). Изменение по амплитуде происходит по форме задаваемого выходного сигнала. С помощью схем 3у-1 переменные сигналы преобразовываются по амплитуде и усиливаются по мощности по принципу 1 (фиг.1) либо усиливаются по мощности по принципу 2 (фиг.1). Далее с помощью усилительно-коммутирующего элемента 3у-2 и резисторов 3у-3 переменные сигналы усиливаются по мощности и поступают на выход 4. На выходе 4 переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, суммируются в заданный сигнал. К выходу 4 подключена схема 1-3, которая входит в состав блока 1. Схемы 1-2 и 1-3 служат для стабилизации выходного напряжения на выходе 4. Стабилизация выходного напряжения на выходе 4 происходит следующим образом: как только на выходе 4 выходное напряжение отклоняется от заданного, схема 1-3 по соединению 7 посыпает управляющий сигнал на схему 1-2, которая увеличивает или уменьшает амплитуду и(или) длительность переменного сигнал на объединенных входах 2. Это приводит к тому, что на выходе 4 выходное напряжение стабилизируется.

Питание блока 1 осуществляют входящие в состав каскадов усиления и преобразования диоды 3-2, объединенные между собой анодами или катодами 6, с которых осуществляется питание блока 1, а другой анод или катод диодов 3-2 подключен каждый к своему источнику питания 5, что осуществляет бесперебойное питание блока 1. В преобразователе может использоваться от одного до N количества источников питания, где N - количество каскадов усиления и преобразования.

Питание каскадов усиления и преобразования осуществляют от источников питания 5, имеющих по принципу 1 (фиг.1) одинаковое либо рассчитанное напряжение по принципу 2 (фиг.1). Это напряжение через предохранители 3-1 и переключатели 3-2 подается на блок 1. Предохранители 3-1 и переключатели 3-2, входящие в состав каскадов усиления и преобразования 3, работают следующим образом: переключатели 3-2 переключают каскад или каскады усиления и преобразования 3 с вышедших из строя источников питания 5 на исправные источники питания 5. При этом преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность. При увеличении количества каскадов усиления и преобразования их выходные мощности суммируются, что дает возможность неограниченного наращивания мощности устройства. Предохранители 3-1 отключают вышедшие из строя каскады усиления и преобразования 3 от источников питания 5. Если исправен хотя бы один из всех источников питания 5, преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность. Если исправен хотя бы один каскад усиления и преобразования 3, преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность, но при этом теряется мощность и может искажаться переменный сигнал на выходе 4.

На фиг.2а изображены принципы работы трехкаскадного преобразователя переменного сигнала с выходными элементами (трансформаторами), каждый из которых соединен со своим каскадом усиления и преобразования и объединен на выходе.

Фиг.2а содержит следующие элементы: блок 1 (генератор-мультивибратор), состоящий из схем 1-1, 1-2, 1-3, каскады усиления и преобразования - блоки 2, состоящие из блоков преобразования 3п и блоков усиления 3у, диоды 3-3, предохранители 3-1, переключатели 3-2. Блоки 3п состоят из схем преобразования 3п-1 и схем защиты и согласования 3п-2. Блоки 3у состоят из схемы усиления 3у-1, усилительно-коммутирующего элемента 3у-2, резисторов 3у-3. Преобразователь переменного сигнала содержит также источники постоянного напряжения 5 и согласующие элементы (трансформаторы) 9.

Преобразователь переменного сигнала работает следующим образом. Блок 1 с помощью схемы 1-1 генерирует переменный сигнал прямоугольной формы, через схему 1-2 переменный сигнал прямоугольной формы поступает на объединенные входы 2 каскадов усиления и преобразования. На каскадах усиления и преобразования он изменяется с помощью блоков 3п следующим образом: на схемах 3п-1 переменный сигнал прямоугольной формы изменяется по заданной длительности, при этом длительность переменного сигнала прямоугольной формы задается на каждый каскад усиления и преобразования 3 по форме задаваемого выходного сигнала. Затем переменные сигналы прямоугольной формы поступают на схемы 3п-2, которые работают следующим образом: как только нагрузка на один или несколько каскадов усиления и преобразования становится выше максимально допустимой из-за разницы параметров каскадов усиления и преобразования 3 и источников постоянного напряжения 5, то ток на этих каскадах усиления и преобразования в этом случае также становится выше максимально допустимого. Как только ток на этом одном или нескольких каскадах усиления и преобразования становится выше максимально допустимого, токовый сигнал, который образуется на резисторах 3у3, подается на схемы 3п-2, которые уменьшают сигнал по длительности и (или) амплитуде. Поэтому ток на эти один или несколько каскадов усиления и преобразования уменьшается, а нагрузка на эти один или несколько каскадов усиления и преобразования перераспределяется на другие каскады усиления и преобразования. Если нагрузка и ток становятся выше максимально допустимого на всех каскадах усиления и преобразования, то аналогичным образом работают все каскады усиления и преобразования. Нагрузка в этом случае не может перераспределиться, и на выходе 4 переменный сигнал уменьшается по длительности и (или) амплитуде. После схем 3п-2 и блока 3п переменные сигналы поступают на блок 3у, состоящий из схем 3у-1, усилительно-коммутирующего элемента 3у-2, резисторов 3у-3, где они изменяются по амплитуде и усиливаются по мощности по принципу 1 (фиг.2) либо только усиливаются по мощности по принципам 2 и 3 (фиг.2). С помощью схем 3у-1 переменные сигналы изменяются по амплитуде и усиливаются по мощности по принципу 1 (фиг.2) либо только усиливаются по мощности по принципам 2 и 3 (фиг.2). Изменение амплитуды происходит по форме задаваемого выходного сигнала. Далее переменные сигналы с помощью усилительно-коммутирующего элемента 3у-2 и резисторов 3у-3 одинаково усиливаются по мощности. Затем переменные сигналы по соединению 8 поступают на первичные обмотки 10 согласующих элементов (трансформаторов) 9, при этом вторичные обмотки 11 согласующих элементов (трансформаторов) 9 объединены на выходе 4. Согласующие элементы (трансформаторы) 9 имеют одинаковое по принципам 1 и 3 (фиг.2), либо разное по принципу 2 (фиг.2) усиление (трансформацию). На вторичных обмотках 11 согласующих элементов (трансформаторов) 9, объединенных на выходе 4, переменные сигналы, образованные на каскадах усиления и преобразования 3, суммируются в заданный сигнал. К выходу 4 подключена схема 1-3, которая входит в состав блока 1. Схемы 1-2 и 1-3 служат для стабилизации выходного напряжения на выходе 4. Стабилизация выходного напряжения на выходе 4 происходит следующим образом: как только на выходе 4 выходное напряжение отклонится от заданного, схема 1-3 по соединению 7 посылает управляющий сигнал на схему 1-2, которая увеличивает или уменьшает амплитуду и(или) длительность переменного сигнала на объединенных входах 2. Это приводит к тому, что на выходе 4 выходное напряжение стабилизируется.

Питание блока 1 осуществляют входящие в состав каскадов усиления и преобразования диоды 3-2, объединенные между собой по анодам или катодам соединением 6, с которого осуществляется питание блока 1, а другой анод или катод этих диодов подключен каждый к своему источнику питания 5, что осуществляет бесперебойное питание блока 1. В преобразователе могут использовать от одного до N количества источников питания, где N - количество каскадов усиления и преобразования.

Питание каскадов усиления и преобразования осуществляют от источников питания 5, имеющих одинаковое по принципам 1 и 2 (фиг.2) либо рассчитанное по принципу 3 (фиг.2) напряжение. От источников питания 5 через предохранители 3-1 и переключатели 3-2 это напряжение подается на схемы 3п-1, 3п-2, 3у-1, усилительно-коммутирующий элемент 3у-2, резисторы 3у-3. Предохранители 3-1 и переключатели 3-2, входящие в состав каскадов усиления и преобразования 3, работают следующим образом: переключатели 3-2 переключают каскад или каскады усиления и преобразования 3 с вышедших из строя источников питания 5 на исправные источники питания 5. При этом преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность. При увеличении количества каскадов усиления и преобразования их выходные мощности суммируются, что дает возможность неограниченного наращивания мощности устройства. Предохранители 3-1 отключают вышедшие из строя каскады усиления и преобразования 3 от источников питания 5. Если исправен хотя бы один из всех источников питания 5, преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность. Если исправен хотя бы один каскад усиления и преобразования 3, преобразователь переменного сигнала сохраняет работоспособность, но при этом теряется мощность и может искажаться переменный сигнал на выходе 4.

На фиг.3а изображен принцип работы трехкаскадного преобразователя переменного сигнала с общим выходным согласующим элементом (трансформатором).

Фиг.3а содержит следующие элементы: блок 1 (генератор - мультивибратор), состоящий из схем 1-1, 1-2, 1-3, каскады усиления и преобразования - блоки 2, состоящие из блоков преобразования 3п и блоков усиления 3у, диоды 3-3, предохранители 3-1, переключатели 3-2. Блоки 3п состоят из схем преобразования 3п-1 и схем защиты и согласования 3п-2. Блоки 3у состоят из схемы усиления 3у-1, усилительно-коммутирующего элемента 3у-2, резисторов 3у-3. Преобразователь переменного сигнала содержит также источники постоянного напряжения 5 и выходной согласующий элемент (трансформатор) 9.

Преобразователь переменного сигнала работает следующим образом. С помощью схемы 1-1 блок 1 генерирует переменный сигнал прямоугольной формы, через блок 1-2 переменный сигнал прямоугольной формы поступает на объединенные входы 2 каскадов усиления и преобразования. На каскадах усиления и преобразования он изменяется с помощью блоков 3п следующим образом: на схемах 3п-1 переменный сигнал прямоугольной формы изменяется по заданной длительности. Изменение длительности переменного сигнала прямоугольной формы происходит по форме задаваемого выходного сигнала. Затем переменные сигналы прямоугольной формы поступают на схемы 3п-2, которые работают следующим образом: если из-за возможной разницы параметров каскадов усиления и преобразования 3 и источников постоянного напряжения 5 нагрузка на один или несколько каскадов усиления и преобразования становится выше максимально допустимой, то и ток в этом случае также становится выше максимально допустимого. Как только ток на этих каскадах усиления и преобразования становится выше максимально допустимого, токовый сигнал, который образуется на резисторах 3у-3, подается на схемы 3п-2. Затем схемы 3п-2 уменьшают сигнал по длительности и (или) амплитуде. Поэтому ток на эти один или несколько каскадов усиления и преобразования уменьшается, а нагрузка на эти один или несколько каскадов усиления и преобразования перераспределяется на другие каскады усиления и преобразования. Если нагрузка и ток становятся выше максимально допустимого на всех каскадах усиления и преобразования, то аналогичным образом работают все каскады усиления и преобразования. В этом случае нагрузка не может перераспределиться и на выходе 4 переменный сигнал уменьшается по длительности и (или) амплитуде. После прохождения схем 3п-2 переменные сигналы поступают на блок 3у, состоящий из схем 3у-1, усилительно-коммутирующего элемента 3у-2, резисторов 3