Хочу рассказать о принципах формирования выходного сигнала в импульсных самогенерирующих усилителях мощности.
Осциллограмма фиолетового цвета это сигнал до выходного фильтра состоящего из выходного дросселя и конденсатора, зелёная же в свою очередь это сигнал после выходного фильтра.
Как видно из осциллограммы выше, в зависимости от выходного напряжения увеличивается длинна импульса в следствии чего изменяется частота генерации.
Рассмотрим еще один пример с разным уровнем сигнала:
Тут очень наглядно видно формирование ШИМ сигнала с помощью обратной связи (ОС) по принципу: сигнал, нарастание вольт, ОС переключение на другое плечо, и обратно. Таким образом усилитель работает как ПИД регулятор (Усилитель на самом деле и представляет из себя ПИД регулятор) который контролирует выходное напряжение с некоторым гистерезисом связанным с задержками в усилителе переключая сигнал то на увеличение, то на уменьшение при помощи выходных ключей удерживая необходимый уровень сигнала на выходе за счёт обратной связи сравнивая входной сигнал и что пришло с делителя выхода. Так формируется ШИМ сигнал, длительность то меньше, то больше.
Прошу заметить что тут нет никаких цифровых сигналов и прочего, это такой-же линейный усилитель мощности как усилители А или АБ класса и их модификаций работающий в импульсном режиме.
Давайте рассмотрим следующую осциллограмму с низким уровнем выходного сигнала:
Как можно заметить при низком уровне выходного сигнала длительность импульсов меняется незначительно, так как выходной сигнал нужно отклонять в более низком диапазоне чем при полной выходной мощности. Длительность импульсов меняется незначительно и генерация происходит на очень высокой частоте, это связано с ограниченной скоростью нарастания выходного сигнала после выходного фильтра.
Попробую это объяснить, предположим унас усилитель может выдавать амплитуду высотой в 100 Вольт на выход усилителя, унас есть ограниченная различными факторами скорость нарастания напряжения, например пусть это будет 10 Вольт в 1 микроСекунду, исходя из этого чтобы на выход выдать 10 Вольт, нам понадобиться время 1 микроСекунда, а для 100 Вольт уже 10 микроСекунд! Отсюда и разница в ширине импульсов, так как регулятору (то-есть усилителю) нужно меньше ждать и переключение выходного каскада происходит раньше чем при большей амплитуде сигнала.
Давайте рассмотрим следующую осциллограмму:
На данном примере приведена осциллограмма без входного сигнала, в таком случае усилитель просто генерирует на максимальной частоте и за счёт выходного фильтра из дросселя и конденсатора на выходе будет отсутствовать как постоянное так и переменное напряжение.
Если рассмотреть усилитель мощности как регулятор, то тут усилитель поддерживает ноль Вольт на выходе, так как на его входе тоже ноль Вольт и он работает постоянно в не зависимости от уровня сигнала (Всегда и постоянно сравнивает вход с выходом).
Давайте далее рассмотрим работу усилителя в режиме перегрузки по уровню сигнала:
Рассмотрим усилитель снова как регулятор для понимания, так как на вход усилителя мы подали сигнал он естественно пытается его усилить и получить на выходе, но сигнал на входе слишком велик чтобы получить его уровень через делитель на выходе усилителя и в итоге мы имеем очень длинный выходной импульс. Данный импульс будет до тех пор пока выходное напряжение не достигнет уставки или не измениться входной сигнал усилителя который будет доступен ему по выходной амплитуде.
Также в таком режиме перегрузки усилитель может быстро выйти из строя, не выдержат его выходные ключи, так как они рассчитаны на работу в импульсном режиме а тут очень долгий линейный режим выходит. Для избежания этого использую лимитеры сигнала, но об этом как-нибудь в другой раз.
Теперь я думаю вы понимаете принцип формирования выходного сигнала у самоосциллирующего (и не только) усилителя мощности, теперь вы знаете что ничего цифрового тут нет и быть не может, это такой же линейный усилитель мощности как и АБ класс который также опирается на сравнение входного и выходного сигналов уравнивая их потенциал.
Спасибо за прочтение!
Надеюсь материал был изложен максимально доступно и понятно, и вы теперь понимаете принцип работы импульсного усилителя мощности по формированию выходного сигнала.
