RU192244U1

RU192244U1 - TWO-POWER POWER AMPLIFIER

Info

Publication number: RU192244U1
Application number: RU2019120605U
Authority: RU
Inventors: Александр Евгеньевич Китаев
Original assignee: Александр Евгеньевич Китаев
Priority date: 2019-07-01
Filing date: 2019-07-01
Publication date: 2019-09-10

Abstract

Полезная модель относится к радиотехнике для использования в качестве одного из каскадов усилителей высокой точности (линейности). Технический результат заключается в уменьшении потерь мощности без ухудшения низкочастотных свойств усилителя. Усилитель мощности содержит комплементарную пару биполярных транзисторов, эмиттеры которых соединены вместе, два последовательно соединенных диода, включенные между базами транзисторов, общая точка соединения катода и анода соответствующих диодов является точкой входа усиливаемого сигнала, два резистора, источник постоянного напряжения и нагрузка, при этом один конец каждого резистора подключен к базе соответствующего транзистора, отличающийся тем, что источник постоянного напряжения выполнен в виде пары двухполюсных источников постоянного напряжения, подключенных к коллекторам соответствующих транзисторов и к другому концу соответствующих резисторов, полюсы источников питания, противоположные тем, которые подключены к коллекторам транзисторов, соединены вместе, эта точка соединения подключена к одному из концов нагрузки, другой конец которой соединен с общим проводом устройства и точкой соединения эмиттеров транзисторов. 1 ил.The utility model relates to radio engineering for use as one of the cascades of high precision amplifiers (linearity). The technical result consists in reducing power losses without compromising the low-frequency properties of the amplifier. The power amplifier contains a complementary pair of bipolar transistors, the emitters of which are connected together, two diodes connected in series, connected between the transistor bases, the common connection point of the cathode and anode of the corresponding diodes is the input point of the amplified signal, two resistors, a constant voltage source and a load, with one end each resistor is connected to the base of the corresponding transistor, characterized in that the constant voltage source is made in the form of a pair of bipolar sources DC voltage connected to the collectors of the respective transistors and to the other end of the corresponding resistors, the poles of the power supplies opposite to those connected to the collectors of the transistors are connected together, this connection point is connected to one of the ends of the load, the other end of which is connected to the common wire of the device and the junction point of transistor emitters. 1 ill.

Description

Полезная модель относится к области радиотехники, в частности к двухтактным усилителям мощности, и может найти применение в качестве одного из каскадов выходных усилителей высокой точности (линейности).The utility model relates to the field of radio engineering, in particular to push-pull power amplifiers, and can be used as one of the cascades of high-precision (linearity) output amplifiers.

Известен двухтактный усилитель мощности, описанный в патенте на изобретение RU №2298282, верхнее плечо которого образованоKnown push-pull power amplifier described in the patent for invention RU No. 2298282, the upper arm of which is formed

последовательно соединенными каскадами с общим эмиттером на транзисторах VT2 и VT4 (нижнее плечо образовано аналогичными каскадами на транзисторах VT3 и VT5). К коллекторам выходных транзисторов VT4 и VT5 подключена нагрузка Rн. Источник напряжения смещения Uсм, включенный между базами транзисторов VT2, VT3, задает их ток покоя, стабилизируемый эмиттерными резисторами R2, R3. Источником тока сигнала, раскачивающим комплементарные плечи усилителя, служит транзистор VT1, коллектор которого нагружен на последовательно включенные источник Uсм и резистор R1.series-connected cascades with a common emitter on transistors VT2 and VT4 (the lower arm is formed by similar cascades on transistors VT3 and VT5). A load Rн is connected to the collectors of the output transistors VT4 and VT5. The bias voltage source Ucm, connected between the bases of transistors VT2, VT3, sets their quiescent current, stabilized by emitter resistors R2, R3. The signal current source, swinging the complementary arms of the amplifier, is the transistor VT1, the collector of which is loaded on a series-connected source Ucm and resistor R1.

Также известен усилитель, описанный в патенте на изобретение RU №2298282 который выбран в качестве прототипа. В нем приняты меры для борьбы с искажениями режима отсечки. Верхнее (нижнее) по схеме плечо состоит из последовательно соединенных каскадов с общим эмиттером на транзисторах VT1 (VT2) и VT3 (VT4). Резисторы R1, R2 служат нагрузкой для предшествующего каскада раскачки указанных плеч. Источник напряжения смещения на диодах VD1, VD2 задает ток покоя транзисторов VT1, VT2, стабилизируемый резисторами R3, R4 в их эмиттерах.Also known amplifier described in the patent for invention RU No. 2298282 which is selected as a prototype. It took measures to combat distortion cutoff mode. The upper (lower) arm according to the circuit consists of series-connected cascades with a common emitter on transistors VT1 (VT2) and VT3 (VT4). Resistors R1, R2 serve as a load for the previous cascade of buildup of these shoulders. The bias voltage source on the diodes VD1, VD2 sets the quiescent current of the transistors VT1, VT2, stabilized by the resistors R3, R4 in their emitters.

Недостатком вышеуказанных усилителей мощности является структурная сложность, которая заключается в том, что устройства содержат предварительные каскады (транзисторы VT2, VT3 в схеме в патенте RU №2298282 и транзисторы VT1, VT2 в схеме прототипа), также присутствие стабилизирующих резисторов в этих каскадах (R2, R3 в схеме в патенте RU №2298282 и R3, R4 в схеме прототипа) приводит к дополнительным потерям мощности. Если убрать эти каскады, часть тока от источника постоянного напряжения (питания) пойдет через источник сигнала, что тоже приведет к дополнительной потере мощности. Если изолировать входную цепь с источником сигнала с помощью конденсаторов, это ухудшит низкочастотные свойства схемы.The disadvantage of the above power amplifiers is the structural complexity, which consists in the fact that the devices contain preliminary stages (transistors VT2, VT3 in the circuit in patent RU No. 2298282 and transistors VT1, VT2 in the prototype circuit), as well as the presence of stabilizing resistors in these stages (R2, R3 in the circuit in patent RU No. 2298282 and R3, R4 in the prototype circuit) leads to additional power losses. If these cascades are removed, part of the current from the constant voltage (power) source will go through the signal source, which will also lead to additional power loss. If you isolate the input circuit with the signal source using capacitors, this will degrade the low-frequency properties of the circuit.

Технической задачей, решение которой достигается полезной моделью, является уменьшение потерь мощности без ухудшения низкочастотных свойств усилителя.The technical problem, the solution of which is achieved by a useful model, is to reduce power losses without compromising the low-frequency properties of the amplifier.

Сущность технического решения заключается в том, что в двухтактном усилителе мощности, содержащем комплементарную пару биполярных транзисторов (VT1 типа n-p-n и VT2 типа p-n-р), эмиттеры которых соединены вместе, два последовательно соединенных диода (VD1 и VD2), включенные между базами транзисторов, общая точка соединения катода и анода соответствующих диодов является точкой входа усиливаемого сигнала (источник сигнала), т.е. полярность каждого диода совпадает с полярностью эмиттерного перехода соответствующего транзистора, два резистора (R1 и R2), источник постоянного напряжения и нагрузка Rn, при этом один конец каждого резистора подключен к базе соответствующего транзистора, источник постоянного напряжения выполнен в виде пары двухполюсных источников постоянного напряжения, например, двух батарей питания (Е1 и Е2), подключенных к коллекторам соответствующих транзисторов (VT1 и VT2) и к другому концу соответствующих резисторов (R1 и R2), полюсы источников питания (Е1 и Е2), противоположные тем, которые подключены к коллекторам транзисторов (VT1 и VT2), соединены вместе, эта точка соединения подключена к одному из концов нагрузки (Rn), другой конец которой соединен с общим проводом («землей») устройства и точкой соединения эмиттеров транзисторов (VT1 и VT2).The essence of the technical solution lies in the fact that in a push-pull power amplifier containing a complementary pair of bipolar transistors (VT1 type npn and VT2 type pn-p), the emitters of which are connected together, two series-connected diodes (VD1 and VD2), connected between the bases of the transistors, the common connection point of the cathode and anode of the corresponding diodes is the input point of the amplified signal (signal source), i.e. the polarity of each diode coincides with the polarity of the emitter junction of the corresponding transistor, two resistors (R1 and R2), a constant voltage source and a load Rn, while one end of each resistor is connected to the base of the corresponding transistor, the constant voltage source is made in the form of a pair of bipolar constant voltage sources, for example, two power batteries (E1 and E2) connected to the collectors of the respective transistors (VT1 and VT2) and to the other end of the corresponding resistors (R1 and R2), the poles of the power supplies (E1 and E2), opposite to those connected to the collectors of transistors (VT1 and VT2), connected together, this connection point is connected to one of the ends of the load (Rn), the other end of which is connected to the common wire ("ground") of the device and the connection point transistor emitters (VT1 and VT2).

В качестве примера осуществления предложенного усилителя приведен возможный вариант его принципиальной схемы, которая включает комплементарную пару биполярных транзисторов VT1 (в качестве его взят n-p-n транзистор КТ315Б) и VT2 (p-n-р транзистор КТ361Б), эмиттеры которых соединены вместе, два последовательно соединенных диода VD1 и VD2 (взяты диоды КД522Б), включенные между базами транзисторов, общая точка соединения катода и анода соответствующих диодов является точкой входа усиливаемого сигнала (источник сигнала), два резистора R1=270 Ом и R2=270 Ом, при этом один конец каждого резистора подключен к базе соответствующего транзистора, источник постоянного напряжения выполнен в виде двух батарей питания Е1 и Е2 (в качестве каждой батареи взяты сдвоенные пальчиковые батарейки, соединенные последовательно, с общим напряжением каждой батареи 3 вольта), подключенных к коллекторам соответствующих транзисторов VT1 и VT2 и к другому концу соответствующих резисторов R1 и R2 (таким образом между коллектором и базой каждого транзистора помещен резистор для создания тока покоя), полюсы батарей питания Е1 и Е2, противоположные тем, которые подключены к коллекторам транзисторов VT1 и VT2, соединены вместе, эта точка соединена с одним из концов нагрузки Rn=100 Ом, другой конец которой соединен с общим проводом («землей») устройства и точкой соединения эмиттеров транзисторов VT1 и VT2.As an example of the implementation of the proposed amplifier, a possible variant of its circuit diagram is given, which includes a complementary pair of bipolar transistors VT1 (taken as npn transistor KT315B) and VT2 (pn-p transistor KT361B), the emitters of which are connected together, two series-connected diodes VD1 and VD2 (taken diodes KD522B), included between the bases of transistors, the common connection point of the cathode and anode of the corresponding diodes is the input point of the amplified signal (signal source), two resistors R1 = 270 Ohms and R2 = 270 Ohms, at Ohm, one end of each resistor is connected to the base of the corresponding transistor, the DC voltage source is made in the form of two power batteries E1 and E2 (dual finger batteries are taken as each battery, connected in series with a total voltage of each battery of 3 volts) connected to the collectors of the corresponding transistors VT1 and VT2 and to the other end of the corresponding resistors R1 and R2 (thus, a resistor is placed between the collector and the base of each transistor to create a quiescent current), the poles of the power batteries E1 and 2, opposite to those connected to the collectors of transistors VT1 and VT2, are connected together, this point is connected to one of the ends of the load Rn = 100 Ohms, the other end of which is connected to the common wire ("ground") of the device and the connection point of the emitters of transistors VT1 and VT2.

Усилитель работает следующим образом.The amplifier operates as follows.

Через резисторы R1, R2 и диоды VD1,VD2 протекает постоянный ток покоя, благодаря чему на базах транзисторов VT1,VT2 создается небольшое напряжение относительно их эмиттеров, и они находятся в «приоткрытом» состоянии (все это сделано для борьбы с искажениями отсечки). Положительная полуволна напряжения источника сигнала открывает транзистор VT1 еще больше. Транзистор VT2 при этом закрывается (полностью или частично). Усиленный ток коллектора транзистора VT1 протекает через нагрузку (Rn), при этом падение напряжение на нагрузке пропорционально коллекторному току и сопротивлению нагрузки.A constant quiescent current flows through resistors R1, R2 and diodes VD1, VD2, due to which a small voltage is created at the bases of transistors VT1, VT2 relative to their emitters, and they are in an “ajar” state (all this is done to combat cutoff distortions). The positive half-wave of the voltage of the signal source opens the transistor VT1 even more. The transistor VT2 closes (in whole or in part). The amplified collector current of the transistor VT1 flows through the load (Rn), while the voltage drop across the load is proportional to the collector current and the load resistance.

Отрицательная полуволна напряжения источника сигнала открывает другой транзистор (VT2). Приоткрытый транзистор VT1 при этом закрывается (полностью или частично). Усиленный ток коллектора транзистора VT2 также протекает через нагрузку Rn.A negative half-wave of the voltage of the signal source opens another transistor (VT2). The ajar transistor VT1 closes (in whole or in part). The amplified collector current of the transistor VT2 also flows through the load Rn.

Технический результат заключается в уменьшении потерь мощности без ухудшения низкочастотных свойств усилителя. Для этого в электрической схеме предлагаемого усилителя мощности изменено выполнение источника постоянного напряжения, в котором (для исключения прохождения тока через источник усиливаемого сигнала) батареи питания Е1 и Е2 переподключены к коллекторам. Для устранения искажений, связанных с отсечкой, в данной схеме сохраняются резисторы R1, R2 и диоды VD1, VD2 (для создания тока покоя). При этом отпадает необходимость в предварительном каскаде, что, в свою очередь, приводит к упрощению устройства.The technical result consists in reducing power losses without compromising the low-frequency properties of the amplifier. To do this, in the electrical circuit of the proposed power amplifier, the design of the DC voltage source is changed, in which (to exclude the passage of current through the source of the amplified signal), the E1 and E2 batteries are reconnected to the collectors. To eliminate the distortions associated with the cutoff, the resistors R1, R2 and the diodes VD1, VD2 are stored in this circuit (to create a quiescent current). This eliminates the need for a preliminary cascade, which, in turn, leads to a simplification of the device.

Claims

A push-pull power amplifier containing a complementary pair of bipolar transistors, the emitters of which are connected together, two series-connected diodes connected between the bases of the transistors, the common connection point of the cathode and anode of the corresponding diodes is the input point of the amplified signal, two resistors, a constant voltage source and a load, while one end of each resistor is connected to the base of the corresponding transistor, characterized in that the DC voltage source is made in the form of a pair of bipolar x DC voltage sources connected to the collectors of the respective transistors and to the other end of the corresponding resistors, the poles of the power supplies opposite to those connected to the collectors of the transistors are connected together, this connection point is connected to one end of the load, the other end of which is connected to a common wire devices and the connection point of the emitters of transistors.