dongu-vestnik04.ru
Вестник Донецкого университета. Серия 04. Технические науки
Vestnik of Donetsk University. Series 04. Technical Sciences
2663-4228
506
10.5281/zenodo.19201755
Articles
Статьи
Research Article
MULTICHANNEL D CLASS AMPLIFIER MODELING FOR WIDEBAND HYDROACOUSTIC COMMUNICATION SYSTEMS
МОДЕЛИРОВАНИЕ МНОГОКАНАЛЬНОГО КЛЮЧЕВОГО УСИЛИТЕЛЯ КЛАССА D ДЛЯ СИСТЕМЫ ШИРОКОПОЛОСНОЙ ГИДРОАКУСТИЧЕСКОЙ СВЯЗИ
https://orcid.org/0009-0000-8840-5384
Kazakov
Evgenii Aleksandrovich
Казаков
Евгений Александрович
KazakovYevA@mpei.ru
1
Ostapenkov
Pavel Sergeevich
Остапенков
Павел Сергеевич
OstapenkovPS@mpei.ru
2
SHCHukin
Aleksandr Viktorovich
Щукин
Александр Викторович
ShchukinAV@mpei.ru
3
Filatov
Viktor Aleksandrovich
Филатов
Виктор Александрович
FilatovVA@mpei.ru
4
Gusev
Aleksandr IUrevich
Гусев
Александр Юрьевич
GusevAIYur@mpei.ru
5
ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет "Московский Энергетический Институт"»
Moscow Power Engineering Institute
ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет "Московский Энергетический Институт"»
Moscow Power Engineering Institute
ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет "Московский Энергетический Институт"»
Moscow Power Engineering Institute
ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет "Московский Энергетический Институт"»
Moscow Power Engineering Institute
ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет "Московский Энергетический Институт"»
Moscow Power Engineering Institute
1
NO1 (27.0)
№1 (27.0)
45
62
15
07
2026
Copyright ©; 2026, Вестник Донецкого университета. Серия 04. Технические науки
Copyright ©; 2026, Vestnik of Donetsk University. Series 04. Technical Sciences
2026
Вестник Донецкого университета. Серия 04. Технические науки
Vestnik of Donetsk University. Series 04. Technical Sciences
Эта статья распространяется на условиях лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International (CC BY-NC 4.0)
This article is distributed under the terms of the Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License (CC BY-NC 4.0)
https://dongu-vestnik04.ru/index.php/vestnik04/article/view/506
The paper presents the computer model of multi-channel D class switching amplifier. Those amplifiers use pulse-width modulation (PWM) signal as the input. The paper describes requirements for the PWM signal and switching speed of the amplifier elements. Especial attention is given to calculation and modeling the output transformer nonlinear effects in multi-channel switching amplifiers. It is shown that adding a second amplification channel reduce the amplitude of parasitic spectral components in PWM signal. The obtained results can be used for hydroacoustic communication systems development.
В статье рассматривается компьютерная модель многоканального ключевого усилителя класса D. В качестве входного сигнала усилителя используется сигнал с широтно-импульсной модуляцией (ШИМ). Описываются и обосновываются требования к ШИМ-сигналу и быстродействию элементов усилителя. Особое внимание уделяется расчету и моделированию нелинейных режимов выходного трансформатора многоканального усилителя. Показано, что добавление второго канала усиления позволяет снизить амплитуду спектральных составляющих на частоте ШИМ. Полученные результаты могут быть использованы для разработки передатчиков в системах гидроакустической связи.
switching power amplifiers, D class amplifiers, pulse-width modulation, SPICE models, ultra-wide band signals
ключевые усилители мощности, усилители класса D, широтно-импульсная модуляция, SPICE-модели, широкополосные сигналы
[Полный текст статьи отсутствует в исходных данных. Необходимо добавить текст из PDF или другого источника.]
Список литературы
[
1. Динамические потери энергии в ключевых усилителях мощности в составе гидроакустического передающего тракта / В. А. Александров, О. В. Воробьев, Ю. В. Казаков, Л. В. Маркова // Труды учебных заведений связи. – 2022. – Т. 8, № 3. – С. 14-26. – DOI 10.31854/1813-324X-2022-8-3-14-26.
]
[
2. Grebennikov, A. Switchmode RF and microwave power amplifiers / A. Grebennikov, M. J. Franco // Academic Press, 2021. – 650 p. – ISBN 978-0-12-821769-8.
]
[
3. The class D audio power amplifier: A review / S. Mei [et al.] // Electronics. – 2022. – Vol. 11, no. 19. – P. 3244. – DOI: 10.3390/electronics11193244.
]
[
4. Comparison of GaN, SiC, Si technology for high frequency and high efficiency inverters / S. K. Pullabhatla [et al.] // E3S Web of Conferences. – 2020. – Vol. 184. – P. 01012. – DOI 10.1051/e3sconf/202018401012.
]
[
5. Оценка моделей полевых транзисторов для широкополосных усилителей класса D / Е. А. Казаков, П. С. Остапенков, Е. Д. Соловьев, А. В. Щукин // Вестник Донецкого национального университета. Серия Г: Технические науки. – 2024. – № 4. – С. 35-46. – DOI 10.5281/zenodo.14514520. – EDN QTUBTR.
]
[
6. Исследование цифровых методов генерации сигналов гидроакустических фазированных антенных решеток / В. А. Александров, А. П. Буянов, Л. В. Маркова, М. А. Сиверс // Труды учебных заведений связи. – 2021. – Т. 7, № 1. – С. 42-53. – DOI 10.31854/1813-324X-2021-7-1-42-53.
]
[
7. Section 4 – Power Transformer Design // Texas Instruments: – Seminar on Power Supply Design; SLUP126 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.ti.com/lit/ml/slup126/slup126.pdf (дата обращения 05.12.2025).
]
[
8. Mohan, N. Power electronics, a first course: simulations and laboratory implementations / N. Mohan, S. Raju // John Wiley & Sons, 2022. – 432 p. – ISBN 978-1-119-89845-2.
]
[
9. LTspice XVII [Электронный ресурс]. – URL: https://agnd.net/valpo/341/LTspiceHelpXVII.pdf (дата обращения 05.12.2025).
]
[
10. Nonlinear transformer model for circuit simulation / J. H. Chan [et al.] // IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. – 1991. – Vol. 10, no. 4. – P. 476–482. – DOI: 10.1109/43.75689.
]
[
11. Jiles, D. C. Theory of ferromagnetic hysteresis / D. C. Jiles, D. L. Atherton // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 1986. – Vol. 61, no. 1–2. – P. 48–60. – DOI 10.1016/0304-8853(86)90066-1.
]
[
12. For LTspice users: libraries of models, examples, etc [Электронный ресурс]. – URL: http://bordodynov.ltwiki.org/ (дата обращения 05.12.2025).
]
[
13. TDK. Ferrites and accessories: EQ 25/5.6/18 with I 25/2.3/18 Cores [Электронный ресурс]. – URL: https://www.tdk-electronics.tdk.com/inf/80/db/fer/eq_25_5_6_18.pdf (дата обращения 05.12.2025).
]
[
14. TDK. Ferrites and accessories: SIFERRIT material N49 [Электронный ресурс]. – URL: https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/187212/c44cc4ec800e9f6f22a8068409c85b4f/pdf-n49.pdf (дата обращения 05.12.2025).
]
[
REFERENCES LIST
]
[
1. Dinamicheskie poteri energii v kliuchevykh usiliteliakh moshchnosti v sostave gidroakusticheskogo peredaiushchego trakta / V. A. Aleksandrov, O. V. Vorobev, Iu. V. Kazakov, L. V. Markova // Trudy uchebnykh zavedenii sviazi. – 2022. – T. 8, № 3. – S. 14-26. – DOI 10.31854/1813-324X-2022-8-3-14-26.
]
[
2. Grebennikov, A. Switchmode RF and microwave power amplifiers / A. Grebennikov, M. J. Franco // Academic Press, 2021. – 650 p. – ISBN 978-0-12-821769-8.
]
[
3. The class D audio power amplifier: A review / S. Mei [et al.] // Electronics. – 2022. – Vol. 11, no. 19. – P. 3244. – DOI: 10.3390/electronics11193244.
]
[
4. Comparison of GaN, SiC, Si technology for high frequency and high efficiency inverters / S. K. Pullabhatla [et al.] // E3S Web of Conferences. – 2020. – Vol. 184. – P. 01012. – DOI 10.1051/e3sconf/202018401012.
]
[
5. Otsenka modelei polevykh tranzistorov dlia shirokopolosnykh usilitelei klassa D / E. A. Kazakov, P. S. Ostapenkov, E. D. Solovev, A. V. Shchukin // Vestnik Donetskogo natsionalnogo universiteta. Seriia G: Tekhnicheskie nauki. – 2024. – № 4. – S. 35-46. – DOI 10.5281/zenodo.14514520. – EDN QTUBTR.
]
[
6. Issledovanie tsifrovykh metodov generatsii signalov gidroakusticheskikh fazirovannykh antennykh reshetok / V. A. Aleksandrov, A. P. Buianov, L. V. Markova, M. A. Sivers // Trudy uchebnykh zavedenii sviazi. – 2021. – T. 7, № 1. – S. 42-53. – DOI 10.31854/1813-324X-2021-7-1-42-53.
]
[
7. Section 4 – Power Transformer Design // Texas Instruments: – Seminar on Power Supply Design; SLUP126 [Elektronnyi resurs]. – URL: https://www.ti.com/lit/ml/slup126/slup126.pdf (data obrashcheniia 05.12.2025).
]
[
8. Mohan, N. Power electronics, a first course: simulations and laboratory implementations / N. Mohan, S. Raju // John Wiley & Sons, 2022. – 432 p. – ISBN 978-1-119-89845-2.
]
[
9. LTspice XVII [Elektronnyi resurs]. – URL: https://agnd.net/valpo/341/LTspiceHelpXVII.pdf (data obrashcheniia 05.12.2025).
]
[
10. Nonlinear transformer model for circuit simulation / J. H. Chan [et al.] // IEEE Transactions on Computer-Aided Design of Integrated Circuits and Systems. – 1991. – Vol. 10, no. 4. – P. 476–482. – DOI: 10.1109/43.75689.
]
[
11. Jiles, D. C. Theory of ferromagnetic hysteresis / D. C. Jiles, D. L. Atherton // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. – 1986. – Vol. 61, no. 1–2. – P. 48–60. – DOI 10.1016/0304-8853(86)90066-1.
]
[
12. For LTspice users: libraries of models, examples, etc [Elektronnyi resurs]. – URL: http://bordodynov.ltwiki.org/ (data obrashcheniia 05.12.2025).
]
[
13. TDK. Ferrites and accessories: EQ 25/5.6/18 with I 25/2.3/18 Cores [Elektronnyi resurs]. – URL: https://www.tdk-electronics.tdk.com/inf/80/db/fer/eq_25_5_6_18.pdf (data obrashcheniia 05.12.2025).
]
[
14. TDK. Ferrites and accessories: SIFERRIT material N49 [Elektronnyi resurs]. – URL: https://www.tdk-electronics.tdk.com/download/187212/c44cc4ec800e9f6f22a8068409c85b4f/pdf-n49.pdf (data obrashcheniia 05.12.2025).
]