BG63181B1 - Усилвател на мощност - Google Patents

Abstract

Усилвателят е приложим в радиотехниката, по-специално в звуковъзпроизвеждащата техника. Той е с повишена стабилност и независимост на обратната връзка по начален ток и сигнал, унифицирана настройка на изделията и независимост на параметрите му от параметрите на товара. Усилвателят на мощност се състои от входен диференциален усилвател (1), свързанпрез съединен към първия полюс на захранването усилвател на напрежение (2) към пуш-пул краен усилвател на ток (3), към чийто изход е свързан товар (4). Отрицателна обратна връзка по постоянно напрежение (5) е свързана към изхода на усилвателя (3). Между изхода на усилвателя (2) и втория полюс на захранването е свързан делител от два резистора (6 и7). Първият резистор (6) е свързан между базите на транзисторите в крайния усилвател на ток (3). Освен това, е налице и обратна връзка по сигнал (8) от изхода на усилвателя (2), която през верига за обединяване на обратните връзки (9) заедно с обратната връзка (5) е свързана към инвертиращия вход на усилвателя (1). Първият резистор (6) е с постоянна стойност, а вторият резистор (7) е управляем динамичен термостабилизиран товар. Единият извод за захранване на усилвателя (3) е свързан към съответния му втори полюс (10) на захранващия източник през термостабилизиран блок за следене на началния ток 11, чийто изход е свързан към входа на управляемия динамичен товар (7).

Description

Област на техниката $

Изобретението се отнася до радиотехниката, по-специално до звуковъзпроизвеждащата техника.

Предшестващо състояние на техниката 10

Известен е усилвател на мощност, състоящ се от входен диференциален усилвател, свързан през усилвател на напрежение към пуш-пул краен усилвател на ток, към чийто изход е свързан товарът. Отрицателна обратна връзка по постоянно напрежение и сигнал е свързана между изхода и инвертиращия вход на входния диференциален усилвател. Между изхода на усилвателя на напрежение и един от полюсите на захранването е свързан делител от два резистора. Първият от тях е свързан между базите на транзисторите в крайния усилвател на ток и падът върху него определя работния режим на 25 този усилвател. Този първи резистор може да е термистор или заместваща го схема с отрицателен температурен коефициент. При промяна на работната температура на крайните транзистори в крайния усилвател по ток, например при повишаването й, стойността на този термистор намалява и в резултат на това се променя спадът на напрежение върху него. По този начин е налице стремеж за поддържане на постоянен начален ток на крайните транзистори, съответстващ на зададения режим на работа. Същият ефект се наблюдава и при намаляване на температурата, при което термисторът увеличава съпротивлението си и компенсира намалялата проводимост на крайните транзистори. Вторият резистор в този делител може да е неуправляем динамичен товар, например генератор на постоянен ток /1/.

Недостатък на известния усилвател на мощност е, че обратната връзка по начален ток се осъществява чрез следенето на косвен показател, а именно - на температурата, поради което инерционността на термистора или заместващата го схема води до закъснения в регулирането, които влошават па раметрите на усилвателя. Освен това използването на този вид обратна връзка изисква прецизна настройка на всяко отделно изделие, поради наличните толеранси на параметрите на всеки от използваните транзистори в крайния усилвател по ток. Освен това при промяна на захранващото напрежение схемата реагира неконтролируемо и излиза от първоначалната настройка, което налага допълнителни мерки за стабилизиране на захранването.

Друг недостатък е, че отрицателната обратна връзка се влияе от поведението на товара, когато този товар е високоговорител, тъй като при работа той създава паразитно напрежение върху изводите си, което се смесва с изходния сигнал. Поради това сигналът на обратната връзка не съответства на изходния сигнал и в усилвателя възникват нелинейни изкривявания, зависещи от параметрите на използваните високоговорители.

Задачата на изобретението е да се създаде усилвател на мощност с повишена стабилност и независимост на обратната връзка по начален ток и сигнал, унифицирана настройка на изделията и независимост на параметрите му от параметрите на товара.

Техническа същност на изобретението

Задачата се решава чрез усилвател на мощност, състоящ се от входен диференциален усилвател, свързан през съединен към първия полюс на захранването усилвател на напрежение към пуш-пул краен усилвател на ток, към чийто изход е свързан товар. Отрицателна обратна връзка по постоянно напрежение е свързана към изхода на крайния усилвател на ток. Между изхода на усилвателя на напрежение и втория полюс на захранването е свързан делител от два резистора. Първият резистор е свързан между базите на транзисторите в крайния усилвател на ток. Освен това е налице и обратна връзка по сигнал от изхода на усилвателя на напрежение, която през верига за обединяване на обратните връзки заедно с обратната връзка по постоянно напрежение е свързана към инвертиращия вход на входния диференциалния усилвател. Първият резистор е с постоянна стойност, а вторият резистор е управляем динамичен термостабилизиран товар. Единият извод за захранване на крайния усилвател на ток е свързан към съответния му втори полюс на захранващия източник през термостабилизиран блок за следене на началния ток, чийто изход е свързан към входа на управляемия динамичен товар.

Възможно е блокът за следене на началния ток да се състои от паралелно свързани между входа му и захранването първи диод и резистор, чиято обща точка през втори диод за термостабилизация е свързана между втори резистор и трети резистор, чийто втори край заедно със свързан към захранването четвърти резистор е свързан към базата на транзистор, чийто колектор заедно с втория край на втория резистор е свързан към захранването през пети резистор 19 и е изход на блока за следене на началния ток. Между този изход и общата точка на захранването, към която е свързан емитерът на транзистора, е свързан кондензатор.

Предимствата на усилвателя на мощност са, че той е с повишена термостабилност и независимост на обратната връзка по начален ток и сигнал, унифицирана настройка на изделията и независимост на параметрите му от параметрите на товара.

Описание на приложените фигури

По-подробно изобретението е пояснено с едно примерно изпълнение на усилвателя на мощност, показано на приложените фигури, от които:

фигура 1 е блокова схема на усилвателя на мощност;

фигура 2 - принципна схема на едно възможно изпълнение на усилвателя на мощност.

Пример за изпълнение на изобретението

Усилвателят на мощност (фиг. 1) се състои от входен диференциален усилвател 1, свързан през съединен към първия полюс на захранването усилвател на напрежение 2 към пуш-пул краен усилвател на ток 3, към чийто изход е свързан товар 4. Отрицателна обратна връзка по постоянно напрежение 5 е свързана към изхода на крайния усилвател на ток 3. Между изхода на усил вателя на напрежение 2 и втория полюс на захранването е свързан делител от два резистора 6 и 7. Първият резистор 6 е свързан между базите на транзисторите в крайния усилвател на ток 3. Освен това е налице и обратна връзка по сигнал 8 от изхода на усилвателя на напрежение 2, която през верига за обединяване на обратните връзки 9 заедно с обратната връзка по постоянно напрежение 5 е свързана към инвертиращия вход на входния диференциалния усилвател 1. Първият резистор 6 е с постоянна стойност, а вторият резистор 7 е управляем динамичен термостабилизиран товар. Единият извод за захранване на крайния усилвател на ток 3 е свързан към съответния му втори полюс 10 на захранващия източник през термостабилизиран блок за следене на началния ток 11, чийто изход е свързан към входа на управляемия динамичен товар 7.

Блокът за следене на началния ток 11 (фиг. 2) се състои от паралелно свързани между входа му и захранването първи диод 12 и резистор 13, чиято обща точка през втори диод 14 за термостабилизация е свързана между втори резистор 15 и трети резистор 16, чийто втори край заедно със свързан към захранването четвърти резистор 17 е свързан към базата на транзистор 18, чийто колектор заедно с втория край на втория резистор 15 е свързан към захранването през пети резистор 19 и е изход на блока за следене на началния ток 11. Между този изход и общата точка на захранването, към която е свързан емитерът на транзистора 18, е свързан кондензатор 20.

Управляемият динамичен товар 7 съдържа транзистор 21, чиято база представлява управляемия вход на товара 7 и която през последователно свързани трети диод 22 и шести резистор 23 е свързана с втория извод 10 на захранването, който извод през седми резистор 24 е свързан с емитера на транзистора 21, чийто колектор е свързан към резистора 6.

Приложение на изобретението

Входният сигнал по напрежение се преобразува типово в сигнал по ток в едното рамо на входния диференциален усилвател 1, след като сигналът се усилва типово от усилвателя на напрежение 2 и на неговия изход отново е сигнал по напрежение. Този сигнал се усилва от пуш-пул крайния усилвател на ток 3 и се подава към товара 4, който в най-общия случай е високоговорител или система от високоговорители. Веригата за обратна връзка по сигнал 8 осигурява подаване на напрежение към втория вход на входния диференциален усилвател 1 през тази част на веригата за обединяване на обратните връзки 9, която отделя постоянната съставна на напрежението и подава определена част от променливотоковия сигнал към втория вход на входния диференциален усилвател 1. По този начин коефициентът на усилване по напрежение на целия усилвател се определя от коефициента на деление на напрежението между входа по сигнал и изхода към входния диференциален усилвател 1 на веригата за обединяване на обратните връзки 9. Поради това в тази връзка липсва влияние на товара 4, тъй като тя е развързана от него. Обратната връзка по постоянно напрежение 5 през другия вход на същата верига за обединяване на обратните връзки 9 подава филтриран откъм променливи съставляващи постоянния потенциал от изхода на крайния усилвател 3. По този начин се осигурява нулев потенциал на изхода при липса на входен сигнал, тъй като на двата входа на входния диференциален усилвател 1 винаги има еднакви напрежения. При липса на входящ сигнал поради наличието на динамичния товар 7 през постоянния резистор 6 протича ток, който предизвиква отпушване на крайния усилвател по ток 3 и през неговите крайни транзистори протича ток на празен ход между двата полюса на захранването. Този ток създава пад на напрежение върху постоянния резистор 13 и когато това напрежение вследствие нарастването на тока на празен ход достигне една предварително зададена стойност през диода 14 и делителя от резисторите 15 ,16 и 17, предизвиква отпушване на транзистора 18, който на свой ред предизвиква увеличаване на съпротивлението на динамичния товар 7 и намаляване на тока през резистора 6, докато се постигне равновесно състояние, отговарящо на предварително зададения режим на крайния усилвател по ток 3. При наличието на полезен сигнал режимът на работа не се променя по ради инерционността на блока за следене на началния ток 11, осигурена от кондензатора 20. Диодът 12 ограничава пада на напрежение върху резистора 13 при наличието на сигнал, като се отпушва само при наличието на сигнал. Усилвателят като цяло се влияе незначително от промените на температурата, тъй като обратната връзка за следене на началния ток е през термостабилизираните блок за следене на началния ток 11 и динамичен товар 7. В блока за следене на началния ток 11 термостабилизацията се постига чрез диода 14, който при промени на температурата компенсира изменението на проводимостта на прехода базаемитер в транзистора 18 и така поддържа постоянен прага на сработване на блока 11 по напрежение. Аналогично чрез съответен диод е термостабилизиран транзисторът в динамичния товар 7.

Така се осигурява повишената стабилност и независимост на обратната връзка по начален ток и сигнал и независимост на параметрите на усилвателя от параметрите на товара.

Унифицираната настройка на изделията става възможна поради използването само на елементи с постоянни стойности, които не се нуждаят от предварителна настройка.

Патентни претенции

Claims (2)

1. Усилвател на мощност, състоящ се от входен диференциален усилвател, свързан през съединен към първия полюс на захранването усилвател на напрежение към пуш-пул краен усилвател на ток, към чийто изход е свързан товар, при което отрицателна обратна връзка по постоянно напрежение е свързана към изхода на крайния усилвател на ток, а между изхода на усилвателя на напрежение и втория полюс на захранването е свързан делител от два резистора, като първият резистор е свързан между базите на транзисторите в крайния усилвател на ток, като освен това е налице и обратна връзка по сигнал, характеризиращ се с това, че обратната връзка по сигнал (8) е от изхода на усилвателя на напрежение (2) и през верига за обединяване на обратните връзки (9) заедно с обратната връзка по постоянно напрежение (5) е свързана към инвертиращия вход на входния диференциалния усилвател (1), като първият резистор (6) е с постоянна стойност, а вторият резистор (7) е управляем динамичен 5 термостабилизиран товар, при което единият извод за захранване на крайния усилвател на ток (3) е свързан към съответния му втори полюс (10) на захранващия източник през термостабилизиран блок за следене на 10 началния ток (11), чийто изход е свързан към входа на управляемия динамичен товар (7).

2. Усилвател на мощност съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че бло- 15 кът за следене на началния ток (11) се състои от паралелно свързани между входа му и захранването първи диод (12) и резистор (13), чиято обща точка през втори диод (14) за термостабилизация е свързана между втори резистор (15) и трети резистор (16), чийто втори край заедно със свързан към захранването четвърти резистор (17) е свързан към базата на транзистор (18), чийто колектор заедно с втория край на втория резистор (15) е свързан към захранването през пети резистор (19) и е изход на блока за следене на началния ток (11), при което между този изход и общата точка на захранването, към която -е свързан емитерът на транзистора (18), е свързан кондензатор (20).

Приложение: 2 фигури