Разработка теории и принципов построения аналого-дискретных усилителей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.12.04, доктор технических наук Догадин, Николай Борисович

• Догадин, Николай Борисович
• доктор технических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор технических наук Догадин, Николай Борисович

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. КПД АНАЛОГО-ДИСКРЕТНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ.

1.1. Современное состояние применения энергетически высокоэффективных усилителей звуковых частот.

1.2. Энергетическая обобщенная математическая модель аналого-дискретных усилителей.

1.3. Математические модели используемых испытательных сигналов.

1.3.1. Обобщенные виды сигналов.

1.3.2. Гармонический и речевой сигналы.

1.3.3. Музыкальный сигнал.

1.4. КПД усилителей с произвольным числом каналов.

1.5. Исследование КПД одно, двух и трехканальных усилителей при речевых и музыкальных сигналах.

Выводы.

Глава 2. УСИЛИТЕЛИ С АНАЛОГОВЫМ РЕЖИМОМ РАБОТЫ И

ИСКУССТВЕННЫМИ ИСТОЧНИКАМИ ПИТАНИЯ КАНАЛОВ.

2.1.Особенности режимов работы коммутирующих элементов.

2.2. Усилители с искусственным источником питания второго канала.

2.3. Усилители с искусственным источником питания первого канала.

2.4. Несимметрично-дроссельный усилитель.

Выводы.

О Глава 3. УСИЛИТЕЛИ СМЕШАННОГО РЕЖИМА.

3.1. Анализ мощностей потерь в транзисторах и диодах усилителей смешанного режима.

3.2. Энергетическая эффективность усилителя смешанного режима при гармонической форме колебания.

3.3. Энергетическая эффективность усилителя смешанного режима при речевом сигнале.

3.4. Энергетическая эффективность усилителя смешанного режима при музыкальном сигнале.

3.5. Максимально возможные мощности потерь на элементах усилителя и их учет при практическом проектировании устройств.

3.6. Усилитель смешанного режима с адаптивным источником питания.

3.6.1. КПД усилителя смешанного режима с адаптивным источником питания.

3.6.2. Максимальные мощности потерь, рассеиваемые в основных элементах усилителя.

Выводы.

0 Глава 4. КАЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ УСИЛИТЕЛЕЙ.

4.1. Частотная характеристика усилителя.

4.2. Нелинейные искажения в усилителях.

4.3 Субъективная (экспертная) оценка качества разработанного усилителя режимаВС.

Выводы.

Глава 5. ОСОБЕННОСТИ СХЕМОТЕХНИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ И ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА ЭНЕРГЕТИЧЕСКИ

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ.

5.1. Способы построения энергетически эффективных оконечных и предварительных каскадов.

5.1.1. Автотрансформаторный полумостовой усилитель.

5.1.2 Бестрансформаторные усилители режима ВС.

5.1.3 Способы повышения коэффициента использования напряжения питания.

5.1.4. Устройство управления параллельными каналами с постоянным входным сопротивлением.

5.1.5. Усилители мощности с регулируемым питанием.

5.2. Методика расчета усилителей.

5.3. Практическая реализация аналого-дискретных усилителей.

5.3.1 Трансформаторные усилители мощности.

5.3.2. Несимметрично-дроссельный усилитель.

5.3.3. Бестрансформаторные усилители.

5.3.4. Аналого-дискретный усилитель для источника бесперебойного питания.

Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка теории и принципов построения аналого-дискретных усилителей»

Актуальность темы исследования. Диссертация «Разработка теории и принципов построения аналого-дискретных усилителей» посвящена вопросам теории и практической реализации устройств, энергетическая эффективность которых для сигналов с большим пик-фактором (например, вещательных) значительно (вдвое и более) выше, чем в аналогичных моделях, выпускаемых в настоящее время промышленностью в условиях массового производства.

Вопросы повышения энергетической эффективности радиоэлектронных устройств постоянно являются предметом интенсивных исследований специалистов. В радиовещательной аппаратуре наибольшее энергопотребление происходит, как правило, в усилителях звуковой частоты (УЗЧ), причем, как показывают исследования, в условиях реальных сигналов КПД наиболее широко распространенных усилителей режима В не превышает 24%. В этом случае только 24% мощности, потребляемой от источника питания, идет на формирование полезного сигнала, а подавляющая ее часть (76%) создает бесполезные потери в активных элементах усилителей, разогревая их и ухудшая условия эксплуатации. Усилители звуковой частоты являются одним из наиболее часто встречающихся устройств в радиоэлектронной аппаратуре. Они используются в радиовещательной и связной аппаратуре, в качестве модуляторов радиопередатчиков, в устройствах автоматики, источниках питания и так далее. В переносных устройствах именно ими, как правило, определяется срок работы батарей питания и массогабаритные показатели аппаратуры. Поэтому вопросы снижения мощности потерь в активных элементах УЗЧ и повышения их КПД являются весьма актуальными.

Характерной особенностью исследованных усилителей является значительное снижение мощности потерь в их активных элементах. Это имеет два важных следствия, каждое из которых даже в отдельности обусловливает необходимость проведения исследований в этой области. Во-первых, оно приводит к снижению нагрева активных элементов. Благодаря этому удается 4 значительно уменьшить или полностью исключить радиаторы, что позволяет не только улучшить массогабаритные показатели аппаратуры, ее тепловой режим, но и существенно экономить как металл, так и затрачиваемые на его обработку материальные и трудовые ресурсы. ,q Во-вторых, уменьшение мощности потерь приводит к повышению КПД устройства, что создает возможность экономии электроэнергии (как сырья) и снижает затраты на эксплуатацию оборудования. Отсюда видно, что решение этой проблемы имеет важное не только техническое, но и хозяйственное значение, позволяет экономить сырьевые, материальные, топливно-энергетические ресурсы. Причем по некоторым параметрам (например, энергопотреблению) получаемый выигрыш не только достигает, но и превышает двойной.

Такие усилители наиболее эффективно могут быть применены при разработке устройств с ограниченными массогабаритными показателями, предназначенных, например, для использования в условиях, когда о усилительная установка переносится оператором или находится на автономном движущемся объекте (корабле, самолете, лодке, спутнике) в качестве устройства аварийного оповещения, как модулятор радиопередатчика и т.д. Кроме того, их использование имеет принципиальное значение при микроминиатюризации аппаратуры, так как позволяет разрабатывать и производить аналоговые радиотехнические устройства значительной мощности в интегральном исполнении.

В технике звуковоспроизведения в настоящее время известны несколько способов повышения энергетической эффективности аналоговых усилителей. Наиболее распространенные из них в своем составе используют усилители режима D. В его исследовании и развитии большой вклад внесли крупные советские ученые Д.В. Агеев, В.В. Маланов, А.Д. Артым, В.Ф. Дмитриков, М.А. Сивере, А.А. Алексанян, К.К. Никитин, Э.В. Сырников и многие другие. Такие усилители, обладая высоким КПД (в идеальном случае стремящимся к единице), имеют ряд особенностей, которые затрудняют, а иногда делают 5 невозможным их использование в радиоэлектронной аппаратуре, предназначенной для воспроизведения широкополосных сигналов произвольной формы с большим динамическим диапазоном. Именно к ним относятся сигналы, используемые в радиовещании и телевидении. Характерное для усилителя режима D преобразование входного аналогового сигнала в модулированную по длительности последовательность импульсов (ШИМ), усиление ее с высоким КПД и восстановление в нагрузке исходного сигнала сопровождаются рядом недостатков. Рассмотрим последовательно эти этапы и особенности их работы.

При преобразовании аналогового сигнала длительность формируемого импульса ШИМ устанавливается пропорционально мгновенному значению колебания в момент выборки, и после ее окончания, вплоть до следующей, (т.е. в течение паузы ШИМ) любые изменения входного сигнала оказываются потерянными. Это не играет решающей роли при формировании или усилении периодических сигналов и колебаний известной формы, но может иметь неприятные последствия в случае обработки одиночных или высокоточных сигналов произвольной формы, например, существующих в медицине (кардиограмма и др.), измерительной технике (осциллографы и т.д.), в высококачественном звукоусилении и других приложениях. Спектр формируемой последовательности широкополосен. Возникающие при этом гармонические и комбинационные составляющие могут попасть в рабочий диапазон частот аппаратуры, расположенной поблизости, и создавать помехи ее работе. Как показывает опыт, требуемая для ослабления этого экранировка усилителей не всегда эффективна и увеличивает габариты и вес аппаратуры.

В формируемой последовательности минимальная длительность импульса конечна, что устанавливает как порог зоны чувствительности преобразователя, так и его динамический диапазон. Для компенсации этого тактовую частоту ШИМ желательно понижать. Однако в этом случае при диапазонной работе усилителя ухудшается ее фильтрация, возникает экстраполяционная неточность восстановления сигнала. Кроме того, из-за 6 соизмеримости тактовой и рабочих частот в усилителе создается возможность возникновения эффекта «дробления импульса», когда в тактовый период формируется более одного импульса. Это затрудняет формирование в нагрузке колебания, полностью повторяющее входное. Указанные особенности приводят к увеличению искажений восстановленного сигнала и заставляют выбирать тактовую частоту в десятки раз большей верхней граничной частоты диапазона усиливаемых колебаний. А ее увеличение, в свою очередь, может приводить к расширению спектра излучаемых помех и смещению его в область диапазона радиочастот. Наличие порога чувствительности преобразователя затрудняет использование режима D для неискаженного воспроизведения сигналов большого динамического диапазона, в устройствах с оперативной регулировкой уровня выходного колебания (например, снабженных регулятором громкости), при селекции слабых сигналов и т.д.

Для уменьшения указанных недостатков были предложены некоторые разновидности ШИМ (адаптивная, смешанная), а также использование нескольких каналов ШИМ, работающих при разных амплитудах входного сигнала. Однако, не устраняя полностью указанных выше недостатков, такие решения из-за непостоянства в них тактовой частоты приводят к обогащению спектра результирующего колебания.

При усилении сформированной импульсной последовательности активный элемент усилительного каскада (транзистор, тиристор или другой) работает в ключевом режиме, что предполагает значения КПД, стремящиеся к единице. Как известно, любой элемент инерционен и обладает, кроме того, паразитными реактивностями. Поэтому в нем из-за конечного времени переключения возникают динамические потери, возрастающие с повышением тактовой частоты. Кроме того, конечные значения фронта и среза импульсов не позволяют сделать его длительность сколь угодно малой и ограничивают возможный динамический диапазон преобразования сигнала. При ключевом режиме, когда через транзистор во время каждого импульса протекает максимальный ток, величина динамических потерь для каждого импульса

ШИМ остается примерно постоянной. Следовательно, при уменьшении амплитуды усиливаемого колебания, сопровождающееся сокращением длительности импульсов (а значит, уменьшением полезной мощности), степень влияния мощности динамических потерь на ухудшение КПД возрастает. Это особенно существенно при воспроизведении сигналов с большим пик-фактором, когда средние значения амплитуд значительно меньше максимально возможной. К таким сигналам относятся, например, вещательные, в которых пик-фактор речевого сигнала превышает значения 17=6, а для музыкального может быть еще больше.

Кроме динамических, в активных элементах возникают и статические потери, обусловленные наличием остаточных напряжений на транзисторах и пороговых напряжений на рекуперативных диодах. Для уменьшения влияния первых из них напряжение источника питания усилителя стремятся повысить. Они, как и динамические потери, особенно существенно сказываются при уменьшении выходной мощности. Все это приводит не только к тому, что КПД усилителя режима D с уменьшением амплитуды входного сигнала уменьшается, стремясь в пределе к нулю, но и является источником дополнительных искажений усиливаемого сигнала.

В отличие от аналоговых усилителей в ключевых к источникам питания должны предъявляться особые требования к величине напряжений пульсаций. Возникающая при их наличии дополнительная амплитудная модуляция обогащает спектр сигнала и ухудшает точность его воспроизведения.

Восстановление первоначальной формы колебания (цифро-аналоговое преобразование) в усилителях режима D происходит, как правило, при прохождении усиленного ШИМ-сигнала через фильтр нижних частот (ФНЧ). Для улучшения подавления составляющих тактовой частоты стараются либо увеличить число его звеньев, либо применить специальные виды фильтров. В этом случае в ФНЧ могут не только возрастать потери, но и становится нелинейной его фазовая характеристика. Компенсация и того и другого приводит к увеличению массогабаритных показателей фильтра. Как отмечают 8 специалисты (например, Бакалов В.П., Дмитриков В.Ф., Сергеев В.В. Новый метод синтеза реактивных фильтров // Электросвязь. 2001. №1. С. 33 - 36) применяемые сейчас в ключевых усилителях фильтрующие устройства, построенные традиционными методами, могут составлять 50-70% общей массы 0 и габаритов аппаратуры.

Эффективность работы фильтрующих систем снижается и при использовании асинхронных видов ШИМ (адаптивной и смешанной). В них тактовая частота зависит от амплитуды и частоты усиливаемого сигнала и изменяется при их изменении. Это ухудшает фильтрацию и приводит к увеличению искажений восстанавливаемого колебания. Еще одним источником искажений является работа на нелинейную нагрузку. В этом случае изменяются параметры ФНЧ, а значит, и степень подавления им частот полосы задержания.

Для улучшения качественных показателей усилителей режима D его охватывают отрицательной (для восстанавливаемого в нагрузке сигнала) О обратной связью (ООС), подаваемой с выхода ФНЧ на формирователь широтно-импульсной последовательности. Как отмечают исследователи, наличие в сигнале обратной связи составляющих тактовой частоты формирователя и его комбинационных с усиливаемым сигналом продуктов (которые по отношению к входному колебанию имеют значительные фазовые сдвиги) ухудшают линейность формирователя, способствуют появлению дополнительных искажений и нарушают устойчивость усилителя, ограничивая глубину вводимой отрицательной обратной связи. В некоторых случаях при различных видах модуляции (например, адаптивной с синхронизацией по фронту и срезу), области устойчивой работы усилителей различны и зависят от уровня подаваемого колебания. Поэтому усилители строятся как двухканальные и в зависимости от величины входного сигнала усиление происходит каналом с устойчивой работой.

Многоканальность используется и для снижения нелинейных искажений. В этом случае при малых уровнях сигнала усилители работают в режима AD, 9 который по сравнению с другими разновидностями ключевых усилителей обладает меньшими искажениями колебания.

Таким образом, при наличии высокой энергетической эффективности усилители режима D обладают рядом особенностей, которые затрудняют, а иногда - исключают возможность использования их в высоколинейных, широкодиапазонных устройствах, работающих совместно с чувствительной мобильной аппаратурой и использующих для питания низковольтные источники. Положение осложняется тем, что с развитием новых видов связи и резким увеличением числа передающих и приемных устройств эффективное использование спектра выделенных частот, электромагнитная совместимость оборудования и его экономичность приобретают особую актуальность. Рабочая полоса частот является национальным достоянием. Решение этих проблем возможно в сочетании использования цифровых и аналоговых радиоэлектронных устройств, каждое из которых должно быть применено в областях его наиболее целесообразного использования. Это позволяет рассматривать создание экономичных усилителей с отсутствием или существенным снижением указанных недостатков как важную народнохозяйственную задачу.

Отличительной особенностью приведенных в предлагаемом исследовании усилителей является резкое снижение, а в некоторых случаях отсутствие указанных недостатков. В них используется несколько работающих поочередно на общую нагрузку усилительных каналов, переключение которых происходит в зависимости от величины мгновенного значения сигнала. Первый из каналов (используемый при малых мгновенных значениях сигнала) всегда работает в аналоговом режиме; все остальные могут быть также аналоговыми усилителями, либо работать в режиме D. Реальные вещательные сигналы обладают большим пик-фактором, поэтому работа первого канала превалирует. Она не требует широтно-импульсного преобразования колебания, а значит, в усилителе недостатки режима D отсутствуют или оказываются значительно ослабленными, даже если второй канал работает в ключевом режиме. При

10 использовании в переключаемых каналах только аналоговых режимов работы усилитель обладает КПД, превышающим вдвое и более КПД усилителя режима В. Сочетание такого энергетического выигрыша с простотой схемной реализации при низких требованиях к параметрам и частотным свойствам используемых компонент, а также других положительных качествах выгодно отличает эти усилители от вариантов, построенных на основе иных способов повышения экономичности.

Впервые способ построения усилителей, использующий переключение каналов, предложил советский радиоспециалист Х.М. Виленский (1940 г.) [1], но подробное исследование и практическое использование таких усилителей началось с 70-х г. 20 в. В это время практически одновременно специалистами СССР, НРБ, ФРГ, Японии и США был опубликован ряд работ, посвященных этому вопросу. Различные способы построения усилителей, использующих при формировании выходного напряжения два и более поочередно работающих на общую нагрузку аналоговых усилительных каналов, были исследованы в работах В.Н. Ногина, Н.Б. Петяшина, В.М. Кибакина, Л .Я. Венчацкого, А.В. Попова, А.И. Скокова, Л.В. Бессчетновой, Х.Д. Шинева (НРБ), В.Б. Василева (НРБ), В.М. Софиянски (НРБ), Г.И. Кръстева (НРБ) и других. В настоящее время такие усилители продолжают разрабатываться и серийно выпускаться ведущими зарубежными фирмами, например, Yamaha Corporation.

Однако исследователи, рассматривая различные способы построения усилителей, использовали индивидуальные подходы. Это породило многочисленную классификацию, усложняющую анализ и оценку потенциальных энергетических возможностей различных способов построения экономичных усилителей. Поэтому назрела необходимость введения обобщенной энергетической математической модели экономичных усилителей, позволяющей с единых позиций не только рассматривать различные, известные способы построения усилителей, но и на основе анализа модели разрабатывать новые способы, позволяющие иными схемотехническими решениями И реализовывать модель. Все это требует обобщения и развития теории построения таких усилителей.

Одним из основных энергетических показателей усилителя является его КПД. До работ автора величина КПД была рассчитана только при усилении гармонического колебания и лишь в отдельных случаях - для идеального речевого сигнала. Однако гармоническое колебание, обладая многочисленными известными достоинствами, к сожалению, не отражает энергетические характеристики аппаратуры, получаемые в условиях реальной эксплуатации, т.е. при усилении ею радиовещательных программ. Это не позволяет объективно рассчитывать энергетические ресурсы аппаратуры и выбирать площади теплоотводящих радиаторов. Объективный анализ может быть произведен только с использованием моделей повседневно встречающихся сигналов: речевого и музыкального. Известно несколько аппроксимаций идеальных речевого и музыкального сигналов, предложенных разными авторами в разное время и для различных целей. Все они различаются между собой, что не позволяет априорно использовать одну из них, и требует уточнения вероятностных моделей сигналов, предназначенных для энергетических исследований усилителей.

Кроме того, на практике использование для энергетического исследования моделей идеальных сигналов часто оказывается недостаточным. При прохождении по каналам связи сигналы, как правило, подвергаются амплитудному ограничению, величина которого значительно влияет на энергетические характеристики аппаратуры. Поэтому для анализа энергетических показателей усилителей необходимо использовать математические модели вещательных сигналов, позволяющие учитывать его реальные изменения.

Следующими важнейшими параметрами рассматриваемых усилителей являются оптимальное число каналов усиления и уровень их переключения: мгновенное значение сигнала, при котором подключается очередной канал. Их необходимые величины могут быть объективно обоснованны только при

12 комплексном подходе с учетом как схемотехнических возможностей, так и моделей реально воспроизводимых сигналов. Оптимизация этих параметров является одной из основных задач, позволяющих получать максимальную эффективность от использования экономичных усилителей.

Выпускаемые в настоящее время промышленностью усилители с переключением поочередно работающих каналов предназначены для использования в стационарных условиях при питании от электрической сети. В них разновеликие питающие напряжения создаются с помощью отдельных выпрямителей. Однако в переносной аппаратуре применение для питания каналов нескольких отдельных батарей нежелательно. Это связано как с необходимостью использования числа гальванических элементов, кратного количеству каналов, так и эксплуатационными неудобствами, обусловленными неодинаковостью разряда батарей. Поэтому одной из первоочередных задач является разработка схемотехнических эквивалентов источников питания каналов и их плеч, позволяющих получать с высоким КПД от общей батареи несколько разновеликих напряжений. При этом их технические решения не должны приводить к значительному усложнению аппаратуры. Это особенно актуально в бестрансформаторных усилителях, где использование искусственных источников питания кроме повышения экономичности может привести и к увеличению максимально достижимой амплитуды напряжения на нагрузке, а значит, и выходной мощности. Каждый из таких способов построения требует энергетического анализа его реализации и подтверждения эффективности работы искусственного источника при любой форме колебаний.

Одними из основных параметров переносной аппаратуры являются ее массогабаритные показатели. Они приводят к необходимости ограничения числа используемых элементов, и заставляют искать варианты, позволяющие достигать заданные характеристики устройства при ограниченном числе примененных транзисторов, конденсаторов и т.д. Требуемая для этого схемотехническая оптимизация устройства является одной из наиболее актуальных проблем, на ее решение направленно большинство предлагаемых в

13 настоящее время схемных реализаций. Применение для питания ограниченного числа гальванических элементов, необходимость получения наибольшей энергетической эффективности и т.д. заставляют рассматривать проблемы уменьшения остаточных напряжений на активных элементах, повышения эффективности работы вольтодобавки, функциональное совмещение использованных компонентов и другие варианты оптимизации способов реализации экономичных усилителей.

Таким образом, недостаточное теоретическое исследование потенциальных и реальных энергетических характеристик усилителей с поочередно работающими каналами, ограниченное число способов их построения, неопределенность в оптимизации числа используемых каналов и уровней переключения, небольшое количество разработанных схемотехнических решений и т.д. не позволяло до сих пор в полной мере выявить особенности работы рассматриваемых усилителей и области их наилучшего применения, наиболее полно использовать все достоинства каждого из способов построения экономичных усилителей. Это не только сдерживает развитие таких усилителей, но и препятствует возможности их широкого применения.

Все это требует развития теории таких усилителей, дальнейшей разработки новых принципов их построения, реализации и подробного исследования. Актуальность этой работы подтверждается и интересом к ней ведущих зарубежных фирм, постоянно патентующих свои технические решения по этой проблематике: Yamaha Corporation, Alcatel, Kabushiki Kaisha Toshiba, Telefonaktiebolaget Lm. Ericsson, Sanyo Electric Co. Ltd. и другие.

Цель и основные задачи диссертации. Целью работы является обобщение и развитие теории, принципов и методов построения аналого-дискретных усилителей для достижения в них в условиях вещательных сигналов высокого КПД при резком снижении или устранении недостатков, присущих режиму D.

Достижение поставленной цели предусматривает решение следующих основных задач:

1. Разработка обобщенной математической модели аналого-дискретных усилителей для их энергетических исследований.

2. Разработка новых принципов построения аналого-дискретных усилителей, позволяющих наиболее полно реализовать присущие им преимущества.

3. Уточнение математических моделей реальных речевого и музыкального сигналов, предназначенных для энергетических исследований усилителей и учитывающих изменения сигналов, возникающие при их прохождении по реальным каналам связи.

4. Анализ на основе разработанных математических моделей предельных и реальных энергетических характеристик аналого-дискретных усилителей, определение оптимального числа требуемых каналов и соотношения их напряжений питания.

5. Исследование с использованием обобщенной модели аналого-дискретного усилителя и особенностей построения, анализ предельных и реальных энергетических характеристик:

- двухканальных усилителей с аналоговым режимом работы переключаемых каналов и искусственными источниками питания первого, либо второго каналов;

- усилителей смешанного (линейно-ключевого) режима с фиксированным источником питания первого канала;

- предложенного усилителя смешанного режима с адаптивным источником питания первого канала.

6. Анализ предельных возможностей предложенного метода построения экономичных усилителей, в которых коэффициент передачи изменяется синхронно с напряжением питания усилителя.

7. Анализ и исследование качественных показателей аналого-дискретных усилителей.

Методы исследования. При решении поставленных задач используются методы теории электрических цепей, ряды Фурье, математический аппарат дифференциального и интегрального исчислений, теории случайных процессов, математической статистики, численного моделирования на ЭВМ. Достоверность Ф полученных результатов обоснована совпадением теоретических и экспериментальных исследований.

Научная новизна полученных результатов. Наиболее значимые новые научные результаты диссертационной работы заключаются в следующем:

1. Предложена и разработана обобщенная математическая модель аналого-дискретных усилителей, предназначенная для их энергетических исследований. В ней напряжение и ток питания усилителей являются: одно (любое) непрерывной, а другое — дискретной функцией представления усиливаемого колебания. Такая модель описывает все известные в настоящее время способы построения аналого-дискретных усилителей, о 2. Уточнены и обобщены математические модели речевого и музыкального сигналов, предназначенные для энергетических исследований усилителей. Они учитывают изменение уровня сигналов, подаваемых на вход усилителя мощности, и их амплитудные ограничения как наиболее характерный вид искажений, возникающих в реальных каналах связи. Это необходимо для оптимального проектирования аналого-дискретных усилителей (выбора числа уровней квантования сигнала, соотношения напряжения питания каналов и т.д.) и позволяет объективно оценивать их энергетические характеристики в условиях реальной эксплуатации.

3. Предложены, разработаны и исследованы новые методы построения ф энергетически высокоэффективных усилителей, учитывающие статистические свойства реальных вещательных сигналов и условия эксплуатации усилителей:

- смешанного режима с адаптивным источником питания первого канала;

- с регулируемым источником питания, напряжение которого изменяется синхронно и пропорционально коэффициенту передачи усилителя.

4. На основе обобщенной модели аналого-дискретных усилителей с учетом специфики построения устройств разработаны математические модели:

- двухканальных усилителей с аналоговым режимом работы переключаемых каналов и искусственными источниками питания; о - усилителей смешанного (линейно-ключевого) режима с фиксированным источником питания первого канала;

- усилителей смешанного (линейно-ключевого) режима с адаптивным источником питания первого канала.

5. Исследован КПД различных типов усилителей (включая режимы В и D) при реальных сигналах. Изучено влияние на него уровней ограничения сигналов, режимов работы и т.д. Выбраны оптимальные режимы работы аналого-дискретных усилителей. Даны рекомендации по их инженерному проектированию. Полученные результаты подтвердили перспективность применения таких усилителей. В ряде из их типов КПД достигает 90%, при этом большую часть времени сигнал передается без специфических искажений, о присущих режиму D, что позволяет существенно повысить качество звукоусиления.

6. Рассмотрены причины снижения и разработаны методы повышения качественных показателей усилителей при сохранении их высокой энергетической эффективности.

Таким образом, введение обобщенной математической модели аналого-дискретных усилителей, а также уточнение и обобщение моделей речевого и музыкального сигналов, предназначенных для энергетических исследований, привели к разработке теории таких усилителей, позволяющей с единых позиций целенаправленно разрабатывать принципы их построения,

Ф рассчитывать оптимальные режимы работы усилителей, исследовать энергетические характеристики при гармоническом и вещательных сигналах, выбирать оптимальными число и соотношения напряжения источников питания каналов и т.д.

Практическая ценность диссертации

1. В результате выполненных исследований определены оптимальные режимы и области наиболее целесообразного использования каждого из типов аналого-дискретных усилителей. Разработана методика их инженерного расчета. q 2. Разработано более 30 технических решений, позволяющих в зависимости от требований, задаваемых при проектировании усилителей, оптимизировать варианты их построения (использовать трансформаторные или бестрансформаторные усилители, применять искусственные источники питания первого или второго каналов и т.д.) для наиболее полного использования достоинств, присущих данным усилителям. Двадцать из разработанных технических решений признаны изобретениями, на которые выданы авторские свидетельства СССР или патенты РФ и одно подтверждено свидетельством РФ на полезную модель.

3. Из рассмотренных в диссертации типов усилителей 12 доведены до практических схем реализации, испытаны экспериментально и подтвердили о свою высокую экономичность. В них выигрыш в КПД по сравнению с режимом

В не только достигает, но и превышает двойной, некоторые из которых внедрены, остальные могут быть рекомендованы для промышленного производства.

4. Показано, что аналого-дискретные усилители могут быть эффективно использованы в источниках бесперебойного питания.

Использование полученных в диссертационной работе результатов.

Выполненное исследование статистических свойств речевого сигнала использовано при разработке «Устройства автоматического контроля уровня вещательных программ». Последнее изготовлено и успешно эксплуатируется в Волгоградском областном радиотелевизионном передающем центре (ОРТПЦ). За эту разработку автор награжден Золотой медалью ВДНХ СССР. Разработанные энергетически высокоэффективные усилители применены в контрольных, звуковых агрегатах, эксплуатируемых Волгоградским ОРТПЦ; в

18 устройстве аварийного оповещения Волгоградского радиоцентра, в разработках ООО «Лаборатория лазерной метрологии»; в оборудовании, используемом в Управлении связи, спецтехники и автоматизации Главного управления внутренних дел Санкт-Петербурга и Ленинградской области, а также в Главном 0 управлении по делам ГО и ЧС Санкт-Петербурга.

Экономичный усилитель для электромегафона использован ОАО «ИРГ1А им. А.С. Попова» при разработке мегафонов различного назначения (аварийного авиационного, для нужд МВД и т.п.). Разработанный энергетически высокоэффективный усилитель применен в выпускаемой серийно ПО «Весна» (г. Днепропетровск) сигнально-громкоговорящей установки СГУ-100М. Результаты выполненных исследований и предложенные варианты экономичных усилителей использованы в ряде методических разработок по соответствующим дисциплинам, предназначенных для обучения студентов радиотехнических специальностей вузов, а также применены в учебных процессах Нижегородского государственного технического и о Волгоградского государственного педагогического университетов, что подтверждается соответствующими актами. Некоторые результаты использованы при написании учебника Павлова В.Н., Ногина В.Н. «Схемотехника аналоговых электронных устройств» (М.: Радио и связь, 1997, 2001,2002, рекомендованного для студентов радиотехнических специальностей вузов РФ).

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Обобщенная математическая модель аналого-дискретных усилителей для исследования их энергетических характеристик и разработанные на ее основе с учетом специфики принципов построения устройств модели:

- двухканальных усилителей с аналоговым режимом работы переключаемых каналов и искусственными источниками питания; усилителей смешанного (линейно-ключевого) режима с фиксированным источником питания первого канала;

- усилителей смешанного (линейно-ключевого) режима с адаптивным источником питания первого канала.

2. Обобщенные математические модели речевого и музыкального сигналов, предназначенные для энергетического исследования усилителей.

3. Разработанные принципы и предложенные методы построения усилителей:

- с искусственными источниками питания каналов;

- с адаптивным источником питания первого канала в усилителе смешанного режима;

- с регулируемым источником питания, напряжение которого изменяется синхронно и пропорционально коэффициенту передачи усилителя по напряжению.

4. Результаты исследования энергетической эффективности и качественных показателей аналого-дискретных усилителей, использующих различные принципы и методы построения.

5. Рекомендации по выбору режимов работы и областей применения рассмотренных устройств.

6. Предложенные схемотехнические варианты энергетически высокоэффективных усилителей, реализующие их достоинства, практическая реализация усилителей.

Апробация работы. Основные результаты и положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на международных конференциях: «100-летие начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождения радиотехники», М. 1995; 1-st IEEE International Conference On Circuit And Systems For Communication (ICCSC-2002), SPb, 2002; всероссийских конференциях: «Радиоприем и обработка сигналов», Н.Новгород, 1993; «Перспективы и развитие радиоприемной, электроакустической, студийной и звукоусилительной техники», СПб, 1993;

20

Информационные системы и технологии (ИСТ-2001)», Н.Новгород, 2001; «Состояние и перспективы развития энергетики связи (СПРЭС-2001)», СПб, 2001; «Методы и средства измерений», Н.Новгород, 2002; региональных конференциях: НТК, посвященная Дню радио, Ростов-на-Дону, 1992; 54 и 55 НТК СПбГУТ. СПб, 2002, 2003.

Публикации. Результаты выполненных автором теоретических и экспериментальных исследований опубликованы в 73 работах, среди которых 1 монография, 30 статей, 21 авторских свидетельств СССР, патентов и свидетельств РФ.

Основное содержание работы.

Первая глава посвящена обобщению и развитию теории построения аналого-дискретных усилителей. В ней на основе анализа известных и предложенных автором технических решений разработана обобщенная математическая модель аналого-дискретного усилителя. Выполнены исследования и анализ статистических свойств реальных речевого и музыкального сигналов, которые позволили уточнить и обобщить их математические модели, предназначенные для исследования энергетических характеристик усилителей. Такие модели учитывают как величину уровня сигналов, подаваемых на вход усилителя, так и степень их амплитудного ограничения, возникающего при прохождении колебаний по реальным каналам связи. На основе введенных математических моделей выполнено исследование КПД аналого-дискретных усилителей при различных видах сигналов, их уровнях и степени амплитудного ограничения. Определены оптимальное число каналов усиления и величины их относительных напряжений питания. Показано, что для всех видов исследованных сигналов оптимальными являются усилители с двумя переключаемыми каналами, в которых относительное напряжение питания первого канала aei = 0,3 или 0,5. Они обеспечивают близкий к максимальному выигрыш в КПД и отличаются наибольшей простотой в реализации.

Во второй главе исследуются усилители режима ВС с искусственными источниками питания каналов. Такие усилители позволяют разрабатывать бестрансформаторные усилители режима ВС, используя для их питания только одну батарею. Наиболее перспективными среди них являются усилители с искусственным источником питания второго канала, которые позволяют разрабатывать бестрансформаторные усилители с амплитудой напряжения на нагрузке в 2 или 3 раза большей, чем напряжение питания плеча усилителя. Разработана математическая модель усилителя с искусственными источниками питания первого и второго каналов, предназначенная для энергетических исследований усилителей, проанализированы их режимы работы при различных видах усиливаемых сигналов (гармоническом, речевом и музыкальном с различными уровнями их амплитудного ограничения). Найдены величины максимально достижимой амплитуды напряжения на нагрузке, формируемые каждым из каналов. Показана перспективность использования таких усилителей для усиления гармонических и радиовещательных сигналов. Установлено, что для обеспечения в усилителях при этих видах колебаний напряжения пульсаций искусственных источников, меньших 1%, необходимо нормированную постоянную времени цепи заряда накопительного конденсатора питания Тз/Т выбрать: для искусственных источников первого канала - Тз/Т> 0,1; для искусственных источников второго канала - т3/Г> 0,3.

Третья глава посвящена исследованию усилителей смешанного режима, состоящих из двух каналов усиления: первый из них работает в режиме АВ, а второй - в режиме D. Это позволяет сочетать повышенные значения КПД такого усилителя с ослаблением или полностью устранением недостатков, присущих преобразованию аналогового сигнала в ШИМ-колебание. Изучены усилители как с фиксированным, так и предложенным адаптивным источниками питания. Разработана энергетическая математическая модель усилителя, исследованы максимально достижимая амплитуда напряжения на

22 нагрузке, КПД усилителя, мощности потерь в его элементах при различных видах усиливаемых сигналов: гармоническом, речевом, музыкальном с различными уровнями и величинами их амплитудного ограничения. Изучены изменения энергетических характеристик усилителей, происходящие при изменениях уровня сигнала, степени амплитудного ограничения и пик-фактора колебания, а также при различных режимах работы активных элементов, при разной величине относительного напряжения питания первого канала и при применении реальных элементов. В результате установлено, что при использовании фиксированного напряжения питания первого канала его квазиоптимальные значения находятся в интервале sej = 0,1 — 0,2.

Показано, что использование адаптивного напряжения питания первого канала позволяет при усилении амплитудно-ограниченных сигналов (что характерно для реальных условий эксплуатации) обеспечивать их большую защищенность от недостатков, характерных для ШИМ-преобразования, чем в усилителях с фиксированным питанием первого канала. Например, при использовании в усилителе типовых элементов с увеличением степени ограничения сигнала с а = 0 дБ до а — — 7 дБ относительная длительность сигнала не подвергшегося ШИМ-преобразованию уменьшилась с 84,3 до 78,8%, в тоже время в усилителях с фиксированным напряжением питания, имеющем то же первоначальное значение Е\, она уменьшается с 84,3 до 66,7%.

В четвертой главе рассмотрены вопросы обеспечения в усилителях режима ВС заданных качественных показателей. Проанализированы причины возникновения дополнительных нелинейных искажений и методы их снижения. Получены математические выражения для расчета коэффициента гармоник, приведены методика и практический пример его расчета. Показано, что высокие качественные показатели могут быть получены в аналого-дискретных усилителях при тех же требованиях к частотной характеристике и нелинейным искажениям каналов, что и в усилителях режима В. Приведены результаты субъективной оценки качества звучания разработанного усилителя,

23 выполненной методом парных сравнений, показывающие высокое качество воспроизводимого усилителем радиовещательного сигнала.

В пятой главе рассмотрены разработанные варианты предложенных схемотехнических реализаций энергетически высокоэффективных усилителей, позволяющие всесторонне использовать достоинства аналого-дискретных усилителей. Двадцать из них признаны изобретениями, на которые выданы авторские свидетельства СССР или патенты РФ, и одно подтверждено свидетельством РФ на полезную модель. Приведена методика инженерного расчета усилителей, рассмотрены особенности их проектирования. Показано, что во всех разработанных усилителях в условиях радиовещательных сигналов среднеэксплуатационный КПД в 2 - 3 раза больше, чем в усилителях режима В. Это подтверждается результатами практической эксплуатации усилителей. Разработано более 30 типов устройств, которые позволяют наиболее полно и всесторонне использовать все присущие данным усилителям достоинства.

В заключении констатируется, что основным результатом работы является обобщение и развитие теории, методов анализа аналого-дискретных усилителей, разработка принципов и новых методов их построения, исследование усилителей, позволившие получить в них наибольший выигрыш в КПД. На основе полученных результатов исследований делается вывод о перспективности использования аналого-дискретных усилителей в технике звукоусиления и целесообразности рекомендации разработанных в диссертации технических решений для внедрения в промышленное производство.

Заключение диссертации по теме «Радиотехника, в том числе системы и устройства телевидения», Догадин, Николай Борисович

выводы

Предложены и рассмотрены технические решения, позволяющие наиболее полно реализовать достоинства энергетически высокоэффективных аналого-дискретных усилителей. Определены области их наиболее целесообразного использования.

В результате установлено:

1. Продолжает оставаться актуальным разработка энергетически высокоэффективных трансформаторных усилителей, позволяющих применять нагрузки с различным сопротивлением и создавать устройства заданной выходной мощности с использованием выпускаемых громкоговорителей без расширения их ассортимента.

2. Наиболее перспективными являются бестрансформаторные усилители, имеющие по сравнению с трансформаторными меньшие частотные, фазовые и нелинейные искажения. Среди них:

-обеспечивающие одинаковый разряд батарей питания (рис. 5.2);

- использующие для питания один источник (рис. 5.3, 5.4);

- позволяющие при неизменных напряжении питания и нагрузке получать мощность в 4 либо в 9 раз большую, чем в обычных полумостовых усилителях. К первым из них относятся: несимметрично-дроссельный (рис. 5.28) и бестрансформаторные (рис. 5.7, 5.8) усилители, ко вторым — усилители, построенные на основе рассмотренного способа реализации в них зе| = 1/3 (рис. 5.5, 5.6, 5.36). Приведенные технические решения позволяют создавать бестрансформаторные усилители значительной мощности с использованием низковольтных (единицы вольт) источников питания без расширения ассортиментов выпускаемых громкоговорителей.

3. Использование разработанных технических решений позволяет в аналого-дискретных усилителях:

- повысить коэффициент использования напряжения питания (рис. 5.9, 5.10,5.11,6);

- сохранить при переключении каналов постоянство входного сопротивления усилителя (рис. 5.10, 5.14).

4. Перспективным для применения в усилителях является способ повышения КПД, при котором напряжение питания усилителя регулируется и изменяется пропорционально изменению положения ручки регулятора громкости так, что коэффициент его использования в пиках сигнала остается максимальным. Получаемый при этом выигрыш в КПД пропорционален уменьшению уровня воспроизводимого сигнала относительно его максимально возможного значения, (рис. 5.13).

5. Для усиления сигналов специальной формы целесообразно использовать усилитель, напряжение питания первого канала которого можно устанавливать произвольно в зависимости от формы колебания (рис. 5.16).

6. Экспериментально установлено:

- все основные теоретические положения соответствуют экспериментально получаемым на разработанных образцах данным, что подтверждает правильность введенных моделей и аппроксимаций;

- во всех предложенных и исследованных усилителях при усилении реальных радиовещательных сигналов выигрыш в токе питания и КПД, по сравнению с усилителями класса В, составляет 2 — 3 раза;

- сравнительные измерения разработанных усилителей с серийно выпускаемыми моделями показали, что при указанном энергетическом выигрыше качественные показатели разработанных усилителей не только соответствуют, а зачастую превосходят серийно выпускаемые аналоги.

7. Показано, что аналого-дискретные усилители могут эффективно использоваться в источниках бесперебойного питания, обеспечивая высокий КПД и требуемый коэффициент нелинейных искажений сформированного колебания.

Все это позволяет рекомендовать разработанные схемы для внедрения в промышленное производство.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Основным результатом работы является развитие теории, ее обобщение, разработка принципов и новых методов построения аналого-дискретных усилителей, их исследование. Наиболее значимые научные и практические результаты работы состоят в следующем:

1. Разработана обобщенная математическая модель аналого-дискретных усилителей, позволяющая находить предельные значения КПД и мощности потерь в элементах усилителей, использующих различные принципы и методы, при усилении как детерминированных колебаний, так и заданных вероятностными моделями.

2. На основе анализа статистических свойств реальных речевого и музыкального сигналов уточнены и обобщены их математические модели, предназначенные для исследования энергетических характеристик усилителей. Такие модели учитывают не только разный уровень подаваемых на вход усилителя сигналов, но и различную степень амплитудного ограничения, возникающего при их прохождении по реальным каналам связи.

3. На основе введенных математических моделей выполнено исследование КПД аналого-дискретных усилителей при различных видах сигналов, их уровнях, степени амплитудного ограничения; определены оптимальное число каналов усиления и величины их относительных напряжений питания. Показано, что для всех видов исследованных сигналов оптимальными являются усилители с двумя переключаемыми каналами, в которых относительное напряжение питания первого канала aej = 0,3 или 0,5. Они обеспечивают близкий к максимальному выигрыш в КПД и отличаются наибольшей простотой в реализации. Первые предпочтительны при использовании в устройствах высококачественного усиления, где, как правило, воспроизводимый сигнал не ограничен по амплитуде, вторые - в звуковещательных установках и мегафонах.

4. На основе обобщенной модели с учетом специфики построения устройств разработаны математические модели следующих усилителей:

- двухканальных с искусственными источниками питания первого либо второго каналов;

- смешанного режима с фиксированным напряжением питания первого канала;

- смешанного режима с адаптивным напряжением питания первого канала.

Исследованы максимально достижимая амплитуда напряжения на нагрузке, КПД усилителя, мощности потерь в его элементах при гармоническом, речевом и музыкальном сигналах. Проанализированы изменения этих параметров, происходящие при изменениях уровня сигнала, степени амплитудного ограничения и пик-фактора колебания; при различных режимах работы активных элементов; при разной величине относительного напряжения питания первого канала; при применении реальных элементов, имеющих различные параметры. В результате установлено:

4.1. Для обеспечения в двухканальных усилителях с искусственными источниками питания при напряжении пульсаций этих источников, меньших 1%, необходимо нормированную постоянную времени цепи заряда накопительного конденсатора питания Т3/Г выбрать: для искусственных источников первого канала - Тз/Т> 0,1; для искусственных источников второго канала - т3/Т> 0,3.

4.2. В усилителях смешанного режима с фиксированным напряжением питания первого канала квазиоптимальные значения относительного напряжения питания первого канала находятся в интервале sei = 0,1 — 0,2. Это позволяет сочетать повышенные значения КПД усилителя с защищенностью подавляющей части усиливаемого сигнала от специфических искажений, присущих режиму D. Например, в усилителе с asj = 0,15 при усилении неограниченного по амплитуде речевого сигнала 82% времени колебание воспроизводится аналоговым каналом, при этом КПД усилителя равен 80,6%.

4.3. Усилители смешанного режима с адаптивным напряжением питания первого канала при увеличении степени ограничения сигнала обеспечивают большую защищенность сигнала от преобразования в ШИМ колебание, чем усилители с фиксированным питанием. Например, при использовании в усили

288 теле типовых элементов и соотношении индуктивностей цепи нагрузки и заряда Ьц/Li = 1 с увеличением степени ограничения сигнала с а = 0 дБ до а = -7 дБ относительная длительность сигнала не подвергшегося преобразованию уменьшилась с 84,3 до 78,8%. В усилителях с фиксированным напряжением питания, имеющем то же первоначальное значение Еи она уменьшается с 84,3 до 66,7%.

5. Исследованы причины ухудшения и методы обеспечения требуемых качественных показателей аналого-дискретных усилителей. Показано, что они обеспечивают близкий к максимальному выигрыш в КПД при тех же требованиях к частотным характеристикам, что и для усилителей режима В (АВ). Получены выражения, разработана методика и приведен пример расчета коэффициента гармоник в таких усилителях. Даны рекомендации по снижению нелинейных искажений в усилителях.

6. Предложен метод повышения КПД усилителя, использующий синхронное изменение коэффициента передачи и напряжения питания усилителя. В этом случае при уменьшении громкости реально прослушиваемой программы одновременно и пропорционально уменьшается напряжение питания усилителя до значений, позволяющих лишь сохранить динамический диапазон сигнала. Получаемый выигрыш в КПД по сравнению с усилителем режима В обратно пропорционален степени уменьшения громкости звучания.

7. Приведена методика инженерного расчета усилителей, рассмотрены особенности их проектирования.

8. Предложено более 30 технических решений, позволяющих всесторонне использовать достоинства аналого-дискретных усилителей, двадцать из них признаны изобретениями, на которые выданы авторские свидетельства СССР или патенты РФ, и одно подтверждено Свидетельством РФ на полезную модель.

Из приведенных в диссертации типов усилителей, реализующих различные из предложенных методов повышения КПД, 12 доведены до практической реализации, испытаны экспериментально и подтвердили свою высокую эконо

289 мичность. В них выигрыш в КПД в условиях реальных радиовещательных сигналов в два раза выше по сравнению с усилителями режима В.

Таким образом, выполненные в диссертации теоретические и экспериментальные исследования позволили изучить свойства, энергетические характеристики и область целесообразного применения аналого-дискретных усилителей, построенных с использованием различных принципов и методов. Это не только устранило пробел в их теории, но и позволило сделать ряд выводов, важных для дальнейшего совершенствования и практического применения высокоэффективных усилителей звуковой частоты.

Результаты выполненных исследований показали перспективность использования аналого-дискретных усилителей в технике звукоусиления. Это позволяет рекомендовать разработанные в диссертации технические решения для внедрения в промышленное производство.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Догадин, Николай Борисович, 2003 год

1. А.с. 63020 СССР. Усилитель мощности / Х.М. Виленский //Ежемесячный бюллетень бюро изобретений. 1941. № 1.

2. Oehmichen J.P. L'amplificateur "Classe D". // Electronique Industrielle. 1955, N1. P. 5 -10.

3. А.с. 110604 СССР. МКИ H 03 F 3/26. Импульсный усилитель мощности колебаний звуковой частоты / Агеев Д.В., Маланов В.В., Полов К.П. // Б.И. 1958. № 1.

4. Ногин В.Н. Усилители со ступенчатым управлением напряжением на транзисторах. М.: Связь, 1979. 112 с.

5. Ногин В.Н. Двухтактные усилители мощности со ступенчатым напряжением питания и встречно-параллельным включением плеч // Радиотехника. 1974. Т.29. № 7. С. 76 81.

6. Артым А.Д. Усилители класса D и генераторы в радиосвязи и радиовещании. М.: Связь, 1980. 209 с.

7. Дмитриков В.Ф., Петяшин Н.Б., Сивере М.А. Высокоэффективные формирователи гармонических колебаний. М.: Радио и связь, 1988. 192 с.

8. Кибакин В.М. Основы ключевых методов усиления. М.: Энергия, 1980.144 с.

9. Алексанян А.А.,Плюснин В.Н.,Сивере М.А. Энергетические характеристики одно-тактного усилителя класса Д // Изв.вузов СССР. Радиоэлектроника. 1976. Т. 19. № 7. С. 33 39.

10. А.с. 1198740 СССР. МКИ4 Н 03 F 3/26. Двухтактный усилитель / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин // Б.И. 1985. № 46.

11. А.с. 1171976 СССР, МКИ4 Н 03 F 3/217. Усилитель мощности однополярного сигнала / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин // Б.И. 1985. № 29.

12. А.с. 1337997 СССР, МКИ4 Н 03 F 3/20. Усилитель мощности/ Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин//Б.И. 1987. №34.

13. Osburg Gernon Hi-Fi Leistungsendstufe // Funkshau. 1981. № 4. С. 77-78.

14. Проектирование транзисторных усилителей звуковых частот / Под ред. Н.Л. Без-ладнова. М.: Связь, 1978. 368 с.

15. Василев В.Б., Софиянски В.М., Василев Б.В. Усилватели с повишени енергийни показатели. София.: Техника, 1984. 200 с.

16. Кръстев Г. И, Василев В.Б., Ногин В.Н. Високоефективни висококачествени усил-вателни уредби // Електропромишленост и приборостроене. 1985. № 12. С. 12 14.

17. Funada S.,Akiya Н. A study of hig-efficiency audio power amplifiers using a voltage switching method //Journal of the Audio Engineering Society. 1984. 32. № 10. C. 755 762.

18. Василев В.Б., Крыстев Г.И., Ногин В.Н. Усилители класса ВС производства Народной Республики Болгарии // Электросвязь. 1985. № 9. С. 43 45.

19. Павлов В.Н., Ногин В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств. М.: Радио и связь, 2000. 320 с.

20. Кибакин В.М. Автономные звуковещательные установки. М.: Радио и связь, 1983.144 с.

21. Фант Г. Акустическая теория речеобразования: Пер с англ. М.: Наука, 1964. 284 с.

22. Рабинер Л.Р., Шафер Р.В. Цифровая обработка цифровых сигналов. М.: Радио и связь, 1981.495 с.

23. Тихонов В.И. Статистическая радиотехника. М.: Радио и связь. 1983. 624 с.

24. Михайлов В.Г., Златоустова Л.В. Измерение параметров речи. М.: Радио и связь, 1987. 168 с.

25. Калинцев Ю.К. Разборчивость речи в цифровых вокодерах. М.: Радио и связь, 1991.220 с.

26. Шитов А.В., Белкин Б.Г. Статистические характеристики сигналов, представляющих натуральные звучания и их применение при исследовании электроакустических систем // Труды НИКФИ. 1970. Вып. 56. С. 77 174.

27. Гензель Г.С. Исследование распределения во времени вещательной передачи //

28. Труды ЛЭИС. 1959. Вып. 7 (44). С. 147 158.

29. Ферсман Б.А. Экспериментальное исследование статистических свойств музыкальных и речевых радиовещательных сигналов // Акустический журнал. 1957. Т. 3. Вып. 3. С. 274-281.

30. Риме кий-Корсаков А.В. Статистические свойства радиовещательного сигнала // Акустический журнал. 1960. Т. 6. Вып. 3. С. 360 369.

31. Величкин А.И. Передача аналоговых сообщений по цифровым каналам связи. М.: Радио и связь, 1983. 240 с.

32. Неманов B.C. Статистические свойства огибающей радиовещательного сигнала / Вопросы радиоэлектроники. Серия ТРПА. 1961. Вып. 3. С. 69 82.

33. Догадин Н.Б. Разработка и исследование энергетической эффективности усилителей звуковой частоты с аналого-дискретным управлением мощностью потерь в активных элементах. Дисс. на соиск. учен. степ. канд. техн. наук. / ГПИ. Горький, 1988.

34. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Компьютерное измерение энергетических параметров радиовещательных сигналов // V Всерос. НТК «Методы и средства измерений физических величин»: тез. докл. Н. Новгород, 2000. Ч. III. С. 12.

35. Крамер Г. Математические методы статистики. М.: Мир, 1975. 648 с.

36. Вентцель Е.С. Теория вероятностей. М.: Высш.шк. 1999. 576 с.

37. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Предельный КПД усилителей с аналого-дискретным управлением мощностью потерь в активных элементах // Радиоэлектронные и телекоммуникационные системы и устройства / НГТУ. Н. Новгород, 1997. С. 125-127.

38. Догадин Н.Б. Максимальный КПД усилителя класса В при речевом сигнале // Элементы приемно-усилительных устройств / ТРТИ. Таганрог, 1986. Вып. 3. С. 129 — 131.

39. Догадин Н.Б. Энергетическая эффективность усилителей режима В при воспроизведении музыкальных вещательных сигналов // Труды вузов России. Радиоэлектроника. 2002. №2. С. 29-34.

40. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Максимальный КПД усилителей режима В при воспроизведении реального музыкального сигнала // Всероссийская НТК «Информационные системы и технологии (ИСТ 2001)»: тез. докл. Н. Новгород, 2001. С. 32 - 33.

41. Догадин Н.Б. КПД усилителей с аналого-дискретным управлением мощностью потерь на активных элементах при усилении ограниченного речевого сигнала // Методы и устройства обработки сигналов в радиотехнических системах / ГПИ. Горький, 1987. С. 95 — 100.

42. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. КПД усилителей со ступенчатым управлением // Радиотехника. 1996. № 3. С. 13 14.

43. Ногин В.Н. Двухтактный усилитель мощности с питанием от трех источников // Изв. вузов СССР. Радиоэлектроника. 1973. Т. 16. № 7. С. 107 109.

44. Ногин В.Н. Эффективность усилителей с тремя напряжениями питания при усилении речевых сигналов // Труды Горькое, политехнич.ин-та / ГПИ. Горький, 1973. Т. 29. Вып. 13. С. 21-24.

45. Ногин В.Н. Способ повышения эффективности экономичного усилителя // Изв.вузов СССР. Радиоэлектроника. 1975. Т. 18. № 11. С. 37-41.

46. Булгак В.Б. Зависимость КПД мощных усилителей звуковой частоты от параметров вещательного сигнала // Электросвязь. 1970. № 10. С. 78 79.

47. Догадин Н.Б., Дмитриков В.Ф. Усилители режима ВС с искусственным источником питания первого канала при гармоническом сигнале // Проблемы экономии топливно-энергетических ресурсов на промпредприятиях и ТЭС / СПбГТУ РП. СПб, 2002. С. 243 -249.

48. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Усилитель с повышенным КЦД сигналов с большим пикфактором // Изв.вузов СССР. Радиоэлектроника. 1979. Т.22. № 8. С. 55 59.

49. Догадин Н.Б., Дмитриков В.Ф. Усилители режима ВС с искусственным источником питания первого канала при речевом сигнале // Труды вузов России. Радиоэлектроника. 2002. №2. С. 22-29.

50. Техника проводного вещания и звукоусиления./ Под ред. Булгака В.Б.и Ефимова А.П. М.: Радио и связь, 1985.288 с.

51. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Экономичные усилители для радиоприемников // НТС ЦП НТО РЭС им. А.С. Попова «Усилительные устройства». М., 1986.

52. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Усилитель с повышенным КПД и бестрансформаторным выходом // Радиотехника. 1985. №2. С.89-91.

53. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Ключевые усилители с ШИМ / ННПИ. Н. Новгород, 1991. С. 20.

54. Ногин В.Н. Упрощенный анализ энергетической эффективности усилителя класса D при синусоидальной форме колебаний // Изв.вузов СССР. Радиоэлектроника. 1977. Т. 20. № 1.С. 63-69.

55. А.с. 1133650 СССР, МКИ4 Н 03 F 3/217. Усилитель мощности / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин//Б.И. 1985. №1.

56. Коссов О.А. Усилители мощности на транзисторах в режиме переключений. М.: Энергия, 1971.432 с.

57. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. КПД усилителя, работающего в смешанном режиме при синусоидальной форме колебаний // Радиотехника. 1984. № 12. С. 74 78.

58. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. КПД усилителя смешанного режима при усилении реальных речевых сигналов // VI Всероссийская НТК «Радиоприем и обработка сигналов»: тез. докл. Н.Новгород. 1993. С. 72.

59. Догадин Н.Б. КПД усилителя смешанного режима при речевом сигнале // Электромагнитная совместимость / ГГУ. Горький, 1987. С. 52 57.

60. Догадин Н.Б. Максимальные мощности потерь в усилителе, работающем в смешанном режиме // Методы и устройства первичной обработки сигналов в радиотехнических системах / ГПИ. Горький, 1985. С. 117 122.

61. Догадин Н.Б. Энергетическая эффективность линейно-ключевого усилителя при стохастическом воздействии // Известия вузов. Приборостроение. 2003. № 3. С. 44-49.

62. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Исследование КПД усилителя смешанного режима с адаптивным промежуточным напряжением питания // Методы и устройства обработки сигналов в радиотехнических системах / ГПИ. Горький, 1988. С. 118 122.

63. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Анализ максимальных мощностей потерь в усилителе смешанного режима с адаптивным промежуточным напряжением питания // Электрооборудование промышленных установок / НПИ. Н. Новгород, 1991. С. 80 83.

64. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Влияние полосы пропускания в усилителе режима ВС на его КПД // Радиотехника. 1996. № 2. С. 20 21.

65. Ногин В.Н. Аналоговые электронные устройства: Учеб.пособие для вузов. М.: Радио и связь, 1992. 304 с.

66. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Полоса пропускания усилителя режима ВС // VI Всероссийская НТК «Радиоприем и обработка сигналов»: тез. докл. Н.Новгород. 1993. С. 73.

67. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Усилители с частично совмещенной работой аналоговых каналов и их КПД при гармоническом сигнале // НТК, посвященная Дню радио: тез. докл. Ростов-на-Дону, 1992.

68. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Исследование мощностей потерь в активных элементах усилителей с частично совмещенной работой аналоговых каналов //Тезисы докладов научно-технической конференция посвященной Дню радио Ростов-на-Дону, 1992

69. А.с. 1167697 СССР. МКИ4 Н 03 F 3/26. Двухтактный усилитель / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин // Б.И. 1985. № 26.

70. А.с. 1167696 СССР. МКИ4 Н 03 F 3/26. Двухтактный усилитель мощности (его варианты) / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин // Б.И. 1985. № 26.

71. А.с. 1030787 СССР, МКИ3 Н 03 F 3/20. Источник питания постоянного тока / Ногин В.Н.//Б.И. 1983. №27.

72. А.с. 1156238 СССР, МКИ4 Н 03 F 3/26. Двухтактный усилитель / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин // Б.И. 1985. № 18.

73. А.с, 1408521 СССР, МКИ4 Н 03 F 3/21. Двухтактный усилитель / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин // Б.И. 1988. № 25.

74. А. с. 1337998 СССР, МКИ4 Н 03 F 3/26. Двухтактный бестрансформаторный усилитель / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин // Б.И. 1987. № 34.

75. А.с. 907767 СССР, МКИ4 Н 03 F 3/26. Двухтактный усилитель мощности // Н.Б. Догадин, Л.Л. Шемет // Б.И. 1982. № 7.

76. Догадин Н.Б. Ногин В.Н. Усилитель с повышенным КПД без намоточных узлов // Радиотехника. 1986. № 2. С. 85 87.

77. А.с. 1083339 СССР, МКИ4 Н 03 F 3/26. Двухтактный усилитель мощности / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин // Б.И. 1984. № 12.

78. А.с. 1256141 СССР, МКИ4 Н 03 F 3/20. Усилитель мощности (и его варианты) / Н.Б. Догадин // Б.И. 1986. № 33.

79. А.с. 1249692 СССР, МКИ4 Н 03 F3/20. Усилитель мощности/ Н.Б. Догадин // Б.И. 1986. №29.

80. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Усовершенствованная схема вольтодобавки для предо-конечного каскада усилителя // Методы и устройства обработки сигналов в радиотехнических системах / ГПИ. Горький, 1987. С. 90 95.

81. А. с. 1411920 СССР, МКИ4 НЗ F 3/20. Усилитель мощности / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин//Б.И. 1988.№27.

82. А.с. 1336196 СССР, МКИ4 Н 03 F 3/20. Усилитель мощности / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин//Б.И. 1987.№33.

83. А. с. 1732424 СССР, МКИ5 НЗ F 3/20. Усилитель мощности / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин//Б.И. 1992. №17.

84. А. с. 1352616 СССР, МКИ4 Н 03 F 3/26. Двухтактный усилитель мощности / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин // Б.И. 1987. № 42.

85. Догадин Н.Б., Ногин В.Н Экономичные усилители для радиоприемников // Радиотехника. 1988. № 3. С. 31 33.

86. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Экономичный усилитель для электромегафона // Повышение помехоустойчивости и эффективности радиоэлектронных систем и устройств / ГПИ. Горький, 1981. Вып. 4. С. 69-71.

87. Патент 1474826 РФ, МКИ Н4 03 F 3/26. Двухтактный усилитель мощности / Н.Б. Догадин//Б.И. 1989. № 15.

88. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Стоваттный экономичный усилитель для передвижной громкоговорящей установки // Радиоэлектронные и телекоммуникационные системы и устройства /НГТУ. Н. Новгород, 1995. С. 58 61.

89. Догадин Н.Б. Аналого-дискретные усилители. Волгоград СПб.: Перемена, 2003.216с.

90. А.с. 1394405 СССР. МКИ4 Н 03 F 3/26. Двухтактный усилитель мощности / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин // Б.И. 1988. № 17.

91. А.с. 1374401 СССР, МКИ Н4 03 F 3/26. Двухтактный усилитель мощности / Н.Б.

92. Догадин, В.Н. Ногин // Б.И. 1988. № 6.

93. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Бестрансформаторный усилитель звуковой частоты с повышенным КПД // Повышение помехоустойчивости и эффективности радиоэлектронных систем и устройств / ГГУ. Горький, 1976. Вып. 1. С. 64 66.

94. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Экономичный усилитель звуковых частот для установок массового обслуживания населения // Совершенствование техники, технологии и повышение эффективности предприятий службы быта / ШТИБО. Шахты, 1993. Вып. 2. С. 39 42.

95. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. КПД экономичного бестрансформаторного усилителя с повышенной амплитудой выходного напряжения на речевом сигнале // МК НТОРЭС им.

96. A.С. Попова «100-летие начала использования электромагнитных волн для передачи сообщений и зарождения радиотехники»: мат-лы. М., 1995. С. 225.

97. Dogadin N.B., Nogin V.N. Small Size Audiofrequency Power Amplifiers // Presend at the 98th Convertion. Feb. 25-28. Paris, 1995.

98. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Исследование КПД усилителя режима ВС с накопительными конденсаторами и удвоением напряжения питания // Радиотехника. 2001. № 11. С. 49-51.

99. Dogadin N.B., Dmitrikov V.F. Uninterruptible Power Supplies Of Small Power With The Improved Shape Of Output Voltage //1-st IEEE International Conference On Circuit and Systems for Communication: мат-лы. СПб, 2002. С. 110-113.

100. Догадин Н.Б., Дмитриков В.Ф. Линейно-ключевой инвертор // 54 НТК: мат-лы. СПбГУТ. СПб, 2002.-С.106.

101. Догадин Н.Б., Дмитриков В.Ф., Ногин В.Н. Энергетически высокоэффективный усилитель звуковых частот // 54 НТК: мат-лы. СПбГУТ. СПб, 2002. С. 107.

102. Догадин Н.Б., Дмитриков В.Ф. Максимальные мощности потерь в активных элементах усилителей ВС при реальных речевых сигналах // 55 НТК: мат-лы. СПбГУТ. СПб, 2003. С. 106.

103. Догадин Н.Б., Дмитриков В.Ф. Энергетически высокоэффективный усилитель для электромегафона // 55 НТК: мат-лы. СПбГУТ. СПб, 2003. С. 106 107.

104. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Усилители режима ВС с бестрансформаторным выходом / НГТУ. Н. Новгород, 1993.22 с.

105. Василев В.Б. Високоефективни и висококачествени усилватели // Радио, телеви-зия, електроника. 1982. № 6. С. 13 — 15.

106. А.с. 32251 НРБ, МКИ4 Н 03 F 3/20. Усилвател на мощност клас ВС / В.Б.Василев,

107. B.М.Софиянски, Б.ВБасилев, П.ИДанчев, J1.B. Ангелов, И.М.Странджалиев, Г.СКехайов (НРБ).

108. А.с. 33422 НРБ. МКИ3 Н 03 F 3/20. Усилвател на мощност класс ВС / В.Б.Василев, В.М.Софиянски, Б.В.Василев (НРБ).

109. Пат. 56-41002 Япония, МКИ3 Н 03 F 1/02.

110. Пат. 56-41003 Япония, МКИ3 Н 03 F 1/02.

111. Пат. 57-5085 Япония. МКИ3 Н 03 F 1/02.

112. Усилитель "Енисей к 5.0". Техническое описание и инструкция по эксплуатации (РТ 2.032.010 ТО). 1999.

113. Кибакин В.М. Основы теории и расчета транзисторных низкочастотных усилителей. М.: Радио и связь, 1988.

114. Гасанов М. Цифры Гамбургского счета. Усилитель Signat DIG1 // Автозвук. 2000. №4. С. 76-78.

115. Гасанов М. Фокусы с переодеванием. Lanzar Vibe 1200D // Автозвук. 2001. № 1. С. 46-48.

116. Гасанов М. Другой класс // Автозвук. 2002. № 10. С. 52 55.

117. Хохлов П. Парни из класса "Д" // Автозвук. 2002. № 8. С. 60 71.

118. Хохлов П. Считаем до одного. // Автозвук. 2002. № 8. С. 60 71.

119. Электромегафон ЭМ-12. Рекламный листок.

120. Елютин А. Конец алфавита. Все, что удалось узнать о новом классе усилителей «Т» // Автозвук. 2001. № 4. С. 12 17.

121. Хохлов П. Между прошлым и будущим. Усилитель Ultimate Digitalis И Автозвук.2002. № 1.С. 78-82.

122. Филатов Б.Н., Шершакова А.В. Автоматизированные станции проводного вещания ТУПВ. М.: Радио и связь, 1986. 160с.

123. Пат. № 6107886 США. МКИ7 Н 03 F 3/04.

124. Пат. № 6215356 США. МКИ7 Н 03 F 3/217.

125. Пат. № 626273 США. МКИ7 Н 03 F 3/04.

126. Пат. № 5387876 США. МКИ6 Н 03 F 3/26.

127. Пат. № 6323733 США. МКИ6 Н 03 F 3/38.

128. Пат. № 5387876 США. МКИ6 Н 03 F 3/38.

129. Пат. № 6028486 США. МКИ6 Н 03 F 3/04.

130. ОСТ 4.202.003 Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Субъективная оценка качества звучания. Методы испытаний. М.: 1978.

131. Алдошина И.А. Электроакустические измерения и оценка качества звучания. Учебное пособие / ГУТ. СПб, 1998. 66 с.

132. А.с. 1198740 СССР. МКИ4 Н 03 F 3/26. Двухтактный бестрансформаторный усилитель / Н.Б. Догадин, В.Н. Ногин // Б.И. 1985. № 46.

133. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. КПД простейших усилителей класса ВС при трех способах управления переключением источников питания // Электронное оборудование промышленных установок / ГПИ. Н. Новгород, 1990.

134. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Схемотехника усилителей режима ВС с бестрансформаторным выходом / НГТУ. Н. Новгород, 1999. С. 22.

135. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Квазимостовой усилитель мощности // Электрооборудование промышленных установок / НГТУ. Н. Новгород, 1994. С. 76 79.

136. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Экономичные усилители для переносной радиоаппаратуры // Всероссийская НПК «Перспективы и развитие радиоприемной, электроакустической, студийной и звукоусилительной техники»: тез. докл. СПб, 1993. С. 12-13.

137. Догадин Н.Б., Ногин В.Н. Экономичный усилитель звуковых частот с регулируемым источником питания // IV Всероссийской НТК «Методы и средства измерений»: мат-лы. Н. Новгород, 2002. Ч. 2. С. 9.

138. Догадин Н.Б., Дмитриков В.Ф., Ногин В.Н. КПД бестрансформаторного экономичного усилителя мощности с амплитудой выходного напряжения, превышающей напряжение источника питания усилительного плеча// 54 НТК: мат-лы. СПбГУТ. СПб, 2002. С. 106.

139. Догадин Н.Б. Аналого-дискретные усилители. Волгоград СПб.: Перемена, 2003.216с.

140. А.с. 29190. Полезная модель РФ. Источник бесперебойного питания / Н.Б. Догадин, В.Ф. Дмитриков, И.Н. Самылин // Полезные модели. Промышленные образцы.2003. № 12.