RU1788567C - Двухтактный усилитель мощности - Google Patents

Description

соединены с общей шиной, а в каждое плечо введен дополнительный транзистор той же структуры, что и транзистор данного плеча, эмиттер дополнительного транзистора соединен с соответствующей шиной питани , коллектор  вл етс  выходом плеча, при этом в каждом плече между базами транзистора и дополнительного транзистора введен дополнительный источник смещени , а между коллекторами - резистор обратной св зи.

Вторые резисторы обеспечивают работу первых транзисторов в режиме класса А при максимальном выходном сигнале.

Резисторы обратной св зи вместе с первыми резисторами образуют делители выходного напр жени  в цепи обратной св зи и служат дл  снижени  амплитуды переменного напр жени  на коллекторах первых транзисторов, а также на входах дифференциальных каскадов в цел х предотвращени  снижени  максимального выходного напр жени  всего усилител  из-за введени  вторых резисторов и дополнительных источников смещени .

Дополнительные источники смещени  необходимы дл  стабилизации режима по посто нному току дополнительных транзисторов , дл  чего в каждом плече величина ЭДС дополнительного источника должна быть равна падению напр жени  на втором резисторе, а первый и дополнительный транзисторы в одном, плече должны иметь одинаковые параметры. При этом сохран етс  стабильность режима по посто нному току как в прототипе.

Дополнительные транзисторы работают в режиме класса АВ и обеспечивают основной выходной ток усилител .

Введение в каждое плечо двухтактного усилител  мощности дополнительного транзистора вместе со вторым резистором, резистором обратной св зи и дополнительным источником смещени  приводит к тому, что при изменении тока коллектора дополнительного транзистора одного плеча отми- нимальной до максимальной величины дифференциальный каскад и первый транзистор другого плеча остаетс  открытым и при быстром изменении пол рности входного напр жени  нарастание выходного тока дифференциального каскада в этом плече происходит без задержки, св занной с его отпиранием, что имеет место в прототипе .

Это приводит к расширению диапазона частот усиливаемого сигнала с допустимым уровнем нелинейных искажений при сохранении стабилизации режима по посто нному току всего усилител .

Вместе с тем в предложенном усилителе отсутствуют потери выходного сигнала в цепи протекани  выходного тока усилител  через эмиттер и коллектор дополнительных 5 транзисторов, что служит повышению максимальной выходной мощности.

Предложенна  совокупность признаков про вл ет новое свойство: дифференциальные каскады обоих плеч работают без отсеч0 ки выходного тока с отсутствием потерь выходной мощности усилител  при сохранении стабилизации режима по посто нному току всех элементов.

Предложенной совокупности сущест5 венных признаков с про влением указанных выше свойств в известных технических решени х не обнаружено.

На чертеже представлена электрическа  принципиальна  схема предлагаемого

0 усилител .

Двухтактный усилитель мощности содержит первые источники 1, 2 напр жени  смещени , дифференциальные каскады 3, 4 с симметричным входом и одиночным выхо5 дом, первые транзисторы 5, 6, первые резисторы 7, 8, вторые резисторы 9, 10, резисторы обратной св зи 11, 12, дополнительные источники 13. 14 напр жени  смещени , дополнительныетранзисторы 15,16.

0Транзисторы 5, 15 имеют пр мой тип проводимости, а транзисторы 6, 16 - обратный .

Входом усилител   вл ютс  соединенные отрицательный полюс источника 1 и

5 положительный полюс источника 2 напр жени  смещени , вторые полюса которых подключены к инвертирующим входам дифференциальных каскадов 3 и 4 соответственно .

0 Выходы дифференциальных каскадов 3, 4 соединены с базами транзисторов 5, 6. эмиттеры которых через резисторы 9, 10 подключены к источникам питани  положительной и отрицательной пол рности соот5 ветственно, а коллекторы соединены с неинвертирующими входами дифференциальных каскадов 3, 4 и первыми выводами резисторов 7, 11 и 8, 12 соответственно, Вторые выводы резисторов 7, 8 подключены

0 к общему проводу, а вторые выводы резисторов 11,12 соединены с выходом усилител .

Выход дифференциального каскада 3 подключен к отрицательному полюсу источ5 ника 13 напр жени  смещени , положительный полюс которого соединен с базой транзистора 15, эмиттер которого подклю- . чен к источнику питани  положительной пол рности , а коллектор соединен с выходом усилител .

Выход дифференциального каскада 4 подключен к положительному полюсу источника 14 напр жени  смещени , отрицательный полюс которого соединен с базой транзистора 16, эмиттер которого подключен к источнику питани  отрицательной пол рности , а коллектор соединен с выходом усилител .

Усилитель работает следующим образом .

При напр жении на входе,равном нулю; через резисторы 7, 8, 11, 12 протекает ток коллектора поко  транзисторов 5, 6, величина которого стабилизируетс  за счет отри- цзтельной обратной св зи по току, напр жение которой с резисторов 7, 8, 11, 12 подаетс  на неинвертирующие входы каскадов 3, 4 соответственно.

Дл  обеспечени  максимальной стабильности тока поко  транзисторов 5, 6 величина ЭДС источников 1, 2 смещени  должна быть много больше дифференциального напр жени  между инвертирующим и неинвертирующим входом каскадов 3, 4 вместе с падением напр жени  на резисторах 7, 8, 11, 12, создаваемым входными токами каскадов 3, 4.

При выполнении этого услови  справедливы следующие выражени :

UK5 UBX+ El Н7(к5 +

Цвых - UBX - El RF

), (1)

и ii с - пл вых UBX + Е2 , ик6 ивх- (-----р ------ - 1кб )

(2)

где UK5, икб- потенциал коллектора транзисторов 5, 6;

Uex - напр жение на входе усилител ;

EI, Ј2 - ЭДС источников 1, 2 смещени ;

Ry, Re, Rn,Ri2- сопротивлени  резисторов 7, 8, 11, 12;

,1кб - ток коллектора транзисторов 5, 6;

Увых - напр жение на выходе усилител .

При равенстве сопротивлений соответствующих резисторов и ЭДС источников на- пр жени  смещени  обоих плеч из выражений (1) и (2) следует:

Us + кб Е 2R -R

-iT Const ,

R1 + R

где Us, 1кб ток коллектора транзисторов 5, 6;

Е - ЭДС источников 1, 2 смещени :

R - сопротивление резисторов 7, 8; R --сопротивление резисторов 11, 12. При стабилизации тока коллектора поко  транзисторов 5, 6 напр жение на рези5 сторах 9, 10 тоже стабилизируютс .

Если в каждом плече усилител  величина ЭДС второго источника 13(14) смещени  равна напр жению на втором резисторе 9(10), то напр жение между базой и эмитте10 ром первого 5(6) и второго 15(16) транзисторов равны, поэтому при равенстве параметров и температур кристаллов транзисторов их токи эмиттера тоже равны в широком диапазоне температур окружаю15 щей среды и сохран ют стабильность.

Если величина ЭДС второго источника 13(14) напр жени  смещени  меньше напр жени  на втором резисторе 9(10) или равна нулю, то происходит снижение ста20 бильноститока коллектора поко  выходных транзисторов 15(16) по сравнению с прототипом ,

При увеличении положительного напр жени  на входе усилител  ток коллектора

25 транзисторов 6, 16 уменьшаетс , а ток коллектора транзисторов 5, 15 увеличиваетс  до тех пор транзистор 15 не перейдет в режим насыщени : величина выходного напр жени  становитс  близка ЭДС источни30 ка питани .

Сопротивление резистора 7(8) выбирают таким образом, чтобы потенциал на коллекторе транзистора 5(6) при максимальном выходном напр жении усилител  был ниже

35 (выше) потенциала на его базе и он оставалс  в линейном режиме. Это необходимо дл  получени  максимального выходного напр жени  усилител , близкого к ЭДС источников питани , что больше чем в прототипе.

40 При этом максимальный ток коллектора транзистора 15, работающего в режиме АВ, значительно больше, чем при отсутствии входного сигнала, а ток коллектора транзистора 5, работающего в режиме А, по срав45 нению с режимом поко  увеличиваетс  незначительно благодар  наличию в цепи эмиттера резистора 9.

Из выражени  (3) видно, что сумма токов коллектора транзисторов 5 и 6 посто нна.

50 Следовательно, ток коллектора транзистора 6 уменьшаетс  ровно на столько, на сколько увеличилс  ток коллектора транзистора 5, и при максимальном положительном выходном напр жении усилител 

55 транзистор 6 вместе с дифференциальным каскадом 4 остаютс  открыты.

При изменении пол рности входного напр жени  с положительной на отрицательную ток коллектора транзисторов 5, 15

уменьшаетс , а ток коллекторов транзисторов 6. 16 увеличиваетс .

Выходной ток дифференциального каскада 4 и ток коллектора транзистора 6 начинают увеличиватьс  с некоторого, значени , близкого току поко , что исключает временную задержку, св занную с их отпиранием, и приводит к увеличению максимальной скорости изменени  пол рности входного сигнала, усиливаемой без искажений (ступеньки ).

Claims (1)

1. Формула изобретени  Двухтактный усилитель мощности, содержащий в каждом плече дифференциальный каскад, к выходу которого подключена база транзистора, коллектор которого соединен с первым выводом первого резистора , при этом инвертирующие входы дифференциальных каскадов обоих плеч через соответствующие источники смещени  соединены и  вл ютс  входом двухтактного усилител  мощности, точка соединени  коллектора транзистора и первого вывода первого резистора соединена с неинвертирую- щим входом дифференциального каскада данного плеча, отличающийс  тем,

   что, с целью расширени  частотного диапазона и увеличени  максимальной выходной мощности при сохранении стабильности режима по посто нному току, эмиттер транзистора каждого плеча подключен через

   введенный второй резистор к соответствующей шине питани , вторые выводы первых резисторов соединены с общей шиной, а в каждое плечо введены дополнительный транзистор той же структуры, что и транзистор данного плеча, эмиттер которого соединен с соответствующей шиной питани , коллектор  вл етс  выходом плеча, при этом в каждом плече между базами транзистора и дополнительного транзистора введен дополнительный источник смещени , а между коллекторами - резистор обратной св зи.