RU2116693C1 - Device for stabilization of transistor mode - Google Patents

Device for stabilization of transistor mode Download PDF

Info

Publication number
RU2116693C1
RU2116693C1 RU96113253A RU96113253A RU2116693C1 RU 2116693 C1 RU2116693 C1 RU 2116693C1 RU 96113253 A RU96113253 A RU 96113253A RU 96113253 A RU96113253 A RU 96113253A RU 2116693 C1 RU2116693 C1 RU 2116693C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistor
resistor
collector
output
emitter
Prior art date
Application number
RU96113253A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU96113253A (en
Inventor
Р.Т. Сулайманов
Original Assignee
Новосибирский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Новосибирский государственный технический университет filed Critical Новосибирский государственный технический университет
Priority to RU96113253A priority Critical patent/RU2116693C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2116693C1 publication Critical patent/RU2116693C1/en
Publication of RU96113253A publication Critical patent/RU96113253A/en

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering, in particular, transistor power amplifiers. SUBSTANCE: device has transistor 1, temperature detection transistor 2, which collector is connected to base of transistor 1 and emitter is connected to common line, resistor 3, which is inserted between power supply line and collector of transistor 2, transistor 4 which is connected as diode, its emitter is connected to power supply line and collector and base are connected to each other. In addition device has resistor 5 which is inserted between collectors of transistor 1 and 4, transistor 6 which base is connected to collector of transistor 1, resistor 7 which is inserted between power supply line and emitter of transistor 6, resistor 8 and variable resistor 9 which are connected in series and inserted between common line and emitter of transistor 1. In addition device has resistor 10 which is inserted between base of transistor 2 and connection point of resistor 8 and 9, at least one adjusting circuit 11, which has input potentiometer 12, which one terminal serves as input of adjusting circuit 11 and another terminal is connected to common line. In addition device has correction circuit 13, which may be designed as integrating RC circuit with resistor 14, which is inserted between input and output of correction circuit 13, and capacitor 15, which is connected in parallel to input of correction circuit 13. Input of correction circuit is connected to middle terminal of input potentiometer 12. In addition device has resistor 16, which is inserted between output of correction circuit 13 and output of adjusting circuit 11. Inputs of adjusting circuit 11 are connected to collector of transistor 6, its outputs are connected to each other. In addition device has splitting capacitor 17 which is inserted between base of transistor 2 and connection point of terminals of adjusting circuit 11. Output of stabilization unit is emitter of transistor 1. EFFECT: decreased non-linear inertial distortions, which appear in course of amplification of amplitude-modulated oscillations and are caused by inertial thermal processes in transistors. 4 dwg

Description

Предлагаемое устройство относится к радиотехнике и может быть использовано в транзисторных усилителях мощности, в частности транзисторных усилителях мощности телевизионных радиопередатчиков. The proposed device relates to radio engineering and can be used in transistor power amplifiers, in particular transistor power amplifiers of television radio transmitters.

Как известно, для повышения энергетической эффективности радиопередатчиков транзисторы в мощных усилительных каскадах работают в режимах с отсечкой коллекторного тока. При этом для обеспечения высокой линейности усиления сигналов с изменяющейся амплитудой необходимо установить оптимальный режим работы транзистора, по существу оптимальное напряжение смещения (Завражнов Ю.В., Федотов М.Г. Температурная стабилизация линейного режима работы транзисторного усилителя./Радиотехника, 1974, т.29, N 5, с.96-100). As is known, to increase the energy efficiency of radio transmitters, transistors in powerful amplification stages operate in collector current cutoff modes. Moreover, to ensure high linearity of amplification of signals with varying amplitude, it is necessary to establish the optimal operation mode of the transistor, essentially the optimal bias voltage (Zavrazhnov Yu.V., Fedotov M.G. Temperature stabilization of the linear operation mode of the transistor amplifier. / Radio engineering, 1974, t. 29, N 5, p. 96-100).

Изменение температуры кристалла усилительного транзистора, вызванное изменением рассеиваемой мощности или температуры окружающей среды, приводит к изменению напряжения отсечки транзистора (примерно 2 мВ/град). Для получения малых нелинейных искажений изменение напряжения отсечки усилительного транзистора должно сопровождаться соответствующим (таким же точно) изменением и напряжения смещения, грубо говоря, угол отсечки коллекторного тока транзистора должен оставаться постоянным независимо от температуры кристалла усилительного транзистора. A change in the crystal temperature of the amplifying transistor caused by a change in power dissipation or ambient temperature leads to a change in the transistor cutoff voltage (approximately 2 mV / deg). To obtain small nonlinear distortions, a change in the cut-off voltage of the amplifying transistor must be accompanied by a corresponding (same exact) change in the bias voltage, roughly speaking, the cut-off angle of the collector current of the transistor must remain constant regardless of the crystal temperature of the amplifying transistor.

Известно устройство стабилизации режима транзистора, содержащее последовательно включенные между источником напряжения питания и общей шиной резистор и прямосмещенный полупроводниковый диод, корпус которого имеет тепловой контакт с корпусом усилительного транзистора (И.П.Степаненко. Основы теории транзисторов и транзисторных схем. М.: Энергия, 1973, 608 с., с.410). При этом выходное напряжение, т.е. напряжение смещения на базу усилительного транзистора, подается с диода. A device is known for stabilizing a transistor mode, comprising a resistor and a forward biased semiconductor diode connected in series between a power supply source and a common bus, the housing of which has thermal contact with the housing of an amplifying transistor (I.P. Stepanenko. Fundamentals of the theory of transistors and transistor circuits. M .: Energy, 1973, 608 p., S. 410). In this case, the output voltage, i.e. bias voltage to the base of the amplifying transistor, supplied from the diode.

Однако указанное устройство не позволяет в широких пределах изменять напряжение смещения, а следовательно, установить оптимальный режим работы усилительного транзистора. However, this device does not allow a wide range to change the bias voltage, and therefore, to establish the optimal mode of operation of the amplifying transistor.

Кроме того, известно устройство стабилизации режима транзистора (Завражнов Ю.В. и др. Мощные высокочастотные транзисторы. /Под ред. Е.З. Мазеля. М.: Радио и связь, 1985, 176 с., с.168), являющееся прототипом изобретения. Это устройство содержит первый транзистор, второй транзистор - датчик температуры, коллектор которого соединен с базой первого транзистора, первый и второй резисторы, включенные между шиной питания и коллекторами соответственно первого и второго транзисторов, третий резистор и четвертый переменный резистор, включенные между эмиттером второго транзистора и соответственно шиной питания и общей шиной, пятый резистор, включенный между базой второго транзистора и общей шиной, первый и второй конденсаторы, подключенные соответственно к базам первого и второго транзисторов, выходом устройства является эмиттер первого транзистора. In addition, it is known a device for stabilizing the transistor mode (Zavrazhnov Yu.V. et al. Powerful high-frequency transistors. / Under the editorship of EZ Mazel. M: Radio and communications, 1985, 176 p., S.168), which prototype of the invention. This device contains a first transistor, a second transistor - a temperature sensor, the collector of which is connected to the base of the first transistor, the first and second resistors connected between the power bus and the collectors of the first and second transistors, a third resistor and a fourth variable resistor connected between the emitter of the second transistor and respectively, the power bus and the common bus, the fifth resistor connected between the base of the second transistor and the common bus, the first and second capacitors connected respectively to the bases Am of the first and second transistors, the output of the device is the emitter of the first transistor.

Однако указанное устройство обеспечивает постоянство режима работы транзистора (постоянство угла отсечки коллекторного тока) лишь в установившемся тепловом режиме, когда температура кристалла усилительного транзистора равна температуре кристалла транзистора - датчика температуры устройства стабилизации либо отличается от него на постоянную величину. However, this device provides a constant mode of operation of the transistor (a constant cutoff angle of the collector current) only in the steady state thermal mode, when the temperature of the crystal of the amplifying transistor is equal to the temperature of the crystal of the transistor - the temperature sensor of the stabilization device or differs from it by a constant value.

При усилении модулированных по амплитуде колебаний изменение амплитуды усиливаемого сигнала приводит к изменению рассеиваемой мощности на кристалле усилительного транзистора и соответственно к изменению температуры кристалла, следовательно, и напряжения отсечки транзистора. Таким образом, при усилении амплитудно-модулированных колебаний в транзисторах, работающих в режимах с отсечкой коллекторного тока, происходят модуляция и напряжение отсечки, причем из-за тепловой инерционности процессов в транзисторе модуляция напряжение отсечки транзистора происходит с некоторым запаздыванием. Однако для частот модуляции от нескольких Герц и выше изменение температуры кристалла транзистора с частотой модуляции не приводит к соответствующему изменению температуры корпуса транзистора из-за тепловой инерционности. Она определяется средней рассеиваемой мощностью. When amplified by amplitude-modulated oscillations, a change in the amplitude of the amplified signal leads to a change in the dissipated power on the crystal of the amplifying transistor and, accordingly, to a change in the temperature of the crystal, and therefore, the cutoff voltage of the transistor. Thus, when amplifying amplitude-modulated oscillations in transistors operating in collector current cutoff modes, cutoff voltage and modulation occur, and due to thermal inertia of the processes in the transistor, the transistor cutoff voltage modulates with some delay. However, for modulation frequencies from a few Hertz and higher, a change in the temperature of the transistor's crystal with a modulation frequency does not lead to a corresponding change in the temperature of the transistor case due to thermal inertia. It is determined by the average power dissipation.

В указанном устройстве стабилизации режима транзистора мощных усилителей выходное напряжение (напряжение смещения) устанавливается в соответствии с температурой корпуса усилительного транзистора, поскольку транзистор - датчик температуры устройства стабилизации может иметь тепловой контакт в лучшем случае лишь с корпусом усилительного транзистора. Следовательно, указанное устройство стабилизации не обеспечивает постоянство угла отсечки коллекторного тока усилительного транзистора при изменении амплитуды усиливаемого сигнала, что приводит к специфическим нелинейным инерционным искажениям усиливаемого амплитудно- или импульсно-модулированного сигнала (Л.Б.Калинин, С. Г. Тихомиров. Искажения типа гестерезиса в усилителях мощности. // Электросвязь, 1976, N 8, с. 43-46.). Особенно ярко эти искажения проявляются при усилении телевизионных сигналов в каскадах, построенных на современных мощных транзисторах. In this stabilization device of the regime of the transistor of powerful amplifiers, the output voltage (bias voltage) is set in accordance with the temperature of the housing of the amplifier transistor, since the transistor - temperature sensor of the stabilization device can have thermal contact in the best case only with the housing of the amplifier transistor. Therefore, this stabilization device does not provide a constant cutoff angle of the collector current of the amplifying transistor when the amplitude of the amplified signal changes, which leads to specific nonlinear inertial distortions of the amplified amplitude or pulse modulated signal (L.B. Kalinin, S. G. Tikhomirov. Distortions of the type Hesteresis in power amplifiers. // Telecommunication, 1976, N 8, pp. 43-46.). These distortions are especially pronounced when amplifying television signals in cascades built on modern powerful transistors.

Анализ приведенного уровня техники свидетельствует о том, что задачей изобретения является создание устройства стабилизации режима транзистора, позволяющего уменьшить нелинейные инерционные искажения, возникающие в мощных транзисторных усилителях при усилении модулированных по амплитуде колебаний и обусловленные инерционными тепловыми процессами в транзисторах. The analysis of the prior art indicates that the objective of the invention is to provide a device for stabilizing the transistor mode, which allows to reduce non-linear inertial distortions that occur in powerful transistor amplifiers when amplified by amplitude-modulated oscillations and due to inertial thermal processes in transistors.

Это достигается тем, что в устройство стабилизации режима транзистора, содержащее первый транзистор, второй транзистор - датчик температуры, два конденсатора, четыре постоянных резистора и один переменный резистор, причем коллектор второго транзистора - датчика температуры соединен с базой первого транзистора, первый резистор включен между шиной питания и коллектором второго транзистора, введены третий транзистор в диодном включении, четвертый транзистор, пятый постоянный резистор и по крайней мере одно корректирующее звено, включающее в себя входной потенциометр, корректирующую цепь и выходной резистор, при этом эмиттер второго транзистора - датчика температуры соединен с общей шиной, эмиттер третьего транзистора соединен с шиной питания, а коллектор и база соединены между собой, второй резистор включен между коллекторами первого и третьего транзисторов, база четвертого транзистора соединена с коллектором первого транзистора, третий резистор включен между шиной питания и эмиттером четвертого транзистора, четвертый резистор и переменный резистор включены последовательно между общей шиной и эмиттером первого транзистора, пятый резистор включен между базой второго транзистора и точкой соединения четвертого резистора и переменного резистора, входы корректирующих звеньев соединены с коллектором четвертого транзистора, выходы соединены между собой, конденсатор включен между базой второго транзистора и точкой соединения выходов корректирующих звеньев, входом корректирующего звена является один крайний вывод входного потенциометра, другой соединен с общей шиной, средний вывод входного потенциометра соединен с входом корректирующей цепи, выходной резистор включен между выходом корректирующей цепи и выходом корректирующего звена, выходом устройства стабилизации является эмиттер первого транзистора. This is achieved by the fact that in the stabilization device of the transistor mode containing the first transistor, the second transistor is a temperature sensor, two capacitors, four constant resistors and one variable resistor, and the collector of the second transistor - temperature sensor is connected to the base of the first transistor, the first resistor is connected between the bus the power and collector of the second transistor, a third transistor in diode switching, a fourth transistor, a fifth permanent resistor and at least one corrective link, including e includes an input potentiometer, a corrective circuit, and an output resistor, while the emitter of the second transistor - temperature sensor is connected to a common bus, the emitter of the third transistor is connected to the power bus, and the collector and base are connected to each other, the second resistor is connected between the collectors of the first and third transistors , the base of the fourth transistor is connected to the collector of the first transistor, the third resistor is connected between the power bus and the emitter of the fourth transistor, the fourth resistor and a variable resistor are connected afterwards between the common bus and the emitter of the first transistor, the fifth resistor is connected between the base of the second transistor and the connection point of the fourth resistor and the variable resistor, the inputs of the corrective links are connected to the collector of the fourth transistor, the outputs are interconnected, the capacitor is connected between the base of the second transistor and the connection point of the outputs of the corrective links, the input of the correction link is one extreme output of the input potentiometer, the other is connected to a common bus, the middle output of the input potential The meter is connected to the input of the correction circuit, the output resistor is connected between the output of the correction circuit and the output of the correction link, the output of the stabilization device is the emitter of the first transistor.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 приведен фрагмент схемы мощного радиочастотного усилительного каскада с транзистором, работающим в режиме класса AB, для стабилизации режима которого используется предлагаемое устройство стабилизации режима транзистора с двумя корректирующими звеньями; на фиг. 3 показаны эпюры напряжений, демонстрирующих работу известного устройства стабилизации режима транзистора - прототипа изобретения; на фиг.4 - эпюры напряжений, демонстрирующих работу предлагаемого устройства стабилизации режима транзистора с двумя корректирующими звеньями. Figure 1 shows a circuit diagram of the proposed device; in FIG. 2 shows a fragment of a circuit of a powerful RF amplifier stage with a transistor operating in class AB mode, to stabilize the mode of which the proposed device for stabilizing the transistor mode with two corrective links is used; in FIG. 3 shows voltage plots demonstrating the operation of a known device for stabilizing a transistor mode — a prototype of the invention; figure 4 is a plot of voltages demonstrating the operation of the proposed device stabilization mode of the transistor with two corrective links.

Предлагаемое устройство стабилизации режима транзистора (фиг.1) содержит транзистор 1, транзистор 2 - датчик температуры, коллектор которого соединен с базой транзистора 1, а эмиттер - с общей шиной, резистор 3, включенный между шиной питания и коллектором транзистора 2, транзистор 4 в диодном включении, эмиттер которого соединен с шиной питания, а коллектор и база соединены между собой, резистор 5, включенный между коллекторами транзисторов 1 и 4, транзистор 6, база которого соединена с коллектором транзистора 1, резистор 7, включенный между шиной питания и эмиттером транзистора 6, резистор 8 и переменный резистор 9, включенные последовательно между общей шиной и эмиттером транзистора 1, резистор 10, включенный между базой транзистора 2 и точкой соединения резисторов 8 и 9, по крайней мере одно корректирующее звено 11, содержащее входной потенциометр 12, один крайний вывод которого является входом корректирующего звена 11, другой соединен с общей шиной, корректирующую цепь 13, выполненную, например, в виде интегрирующей RC-цепи с резистором 14, включенным между входом и выходом корректирующей цепи 13, и конденсатором 15, включенным параллельно выходу корректирующей цепи 13, вход которой соединен со средним выводом входного потенциометра 12, и резистор 16, включенный между выходом корректирующей цепи 13 и выходом корректирующего звена 11, причем входы корректирующих звеньев 11 подключены к коллектору транзистора 6, выходы соединены между собой, разделительный конденсатор 17, включенный между базой транзистора 2 и точкой соединения выходов корректирующих звеньев 11, выходом устройства стабилизации является эмиттер транзистора 1. The proposed device for stabilizing the transistor mode (Fig. 1) contains a transistor 1, transistor 2 - a temperature sensor, the collector of which is connected to the base of transistor 1, and the emitter - with a common bus, a resistor 3 connected between the power bus and the collector of transistor 2, transistor 4 in diode switching, the emitter of which is connected to the power bus, and the collector and base are interconnected, a resistor 5 connected between the collectors of transistors 1 and 4, transistor 6, the base of which is connected to the collector of transistor 1, resistor 7 connected between the bus power supply and emitter of transistor 6, resistor 8 and variable resistor 9 connected in series between the common bus and emitter of transistor 1, resistor 10 connected between the base of transistor 2 and the connection point of resistors 8 and 9, at least one correction link 11 containing an input potentiometer 12, one extreme terminal of which is the input of the correction link 11, the other is connected to a common bus, the correction circuit 13, made, for example, in the form of an integrating RC circuit with a resistor 14 connected between the input and output of the correction circuit 13, and a capacitor 15 connected in parallel to the output of the correction circuit 13, the input of which is connected to the middle output of the input potentiometer 12, and a resistor 16 connected between the output of the correction circuit 13 and the output of the correction link 11, and the inputs of the correction links 11 are connected to the collector of the transistor 6 , the outputs are interconnected, an isolation capacitor 17 connected between the base of the transistor 2 and the connection point of the outputs of the correcting links 11, the output of the stabilization device is the emitter of the transistor 1.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

Выходное напряжение устройства (согласно схеме фиг.1) можно записать
Uсм = Uк2 - Uот1, (1)
где
Uк2 - напряжение на коллекторе транзистора 2;
Uот1 - напряжение отсечки транзистора 1.
The output voltage of the device (according to the scheme of figure 1) can be written
U cm = U k2 - U from 1 , (1)
Where
U k2 - voltage at the collector of transistor 2;
U from1 - cutoff voltage of transistor 1.

Uк2 = E - R•B•S•(Uб2 - Uот2), (2)
где
E- напряжение источника питания устройства;
Uб2 - напряжение на базе транзистора 2;
Uот2 - напряжение отсечки транзистора 2;
B - статический коэффициент усиления транзистора 2;
S - крутизна входной характеристики транзистора 2.
U k2 = E - R • B • S • (U b2 - U from2 ), (2)
Where
E- device power supply voltage;
U b2 - voltage based on transistor 2;
U from2 - voltage cutoff transistor 2;
B is the static gain of the transistor 2;
S is the slope of the input characteristic of transistor 2.

Uб2 = k•Uсм + k1•U1 + k2•U2 + ... kN•UN, (3)
где
k = 1/(R10•g);
k1 = 1/(R1•g), k2 = 1/(R2•g), ....;
kN = 1/(RN•g);
g = S + 1/R10 + 1/R1 + 1/R2 + ... + 1/RN;
R10 - сопротивление резистора 10;
R1, R2, . .. , RN - сопротивление резистора 16 соответственно первого, второго... N-го корректирующего звена;
U1, U2, ... , UN - выходное напряжение соответственно первого, второго . .. N-го корректирующего звена.
U b2 = k • U cm + k 1 • U 1 + k 2 • U 2 + ... k N • U N , (3)
Where
k = 1 / (R 10 • g);
k 1 = 1 / (R 1 • g), k 2 = 1 / (R 2 • g), ....;
k N = 1 / (R N • g);
g = S + 1 / R 10 + 1 / R 1 + 1 / R 2 + ... + 1 / R N ;
R 10 is the resistance of the resistor 10;
R 1 , R 2 ,. .., R N is the resistance of the resistor 16, respectively, of the first, second ... N-th corrective link;
U 1 , U 2 , ..., U N - output voltage, respectively, of the first, second. .. N-th corrective link.

Учитывая (2) и (3), выражение для выходного напряжения (1) можно записать в виде
Uсм = (E - Uот1 - R•B•S•(k1•U1 + k2•U2 + ... + kN•UN - Uот2))/(1 + R•B•S•k).
Given (2) and (3), the expression for the output voltage (1) can be written as
U cm = (E - U from 1 - R • B • S • (k 1 • U 1 + k 2 • U 2 + ... + k N • U N - U from 2 )) / (1 + R • B • S • k).

Поскольку в реальной схеме R•B•S•k >> 1, а (E - Uот2)/(R4•B•S) << 1, то это выходное напряжение устройства стабилизации можно приближенно записать как
Uсм = (Uот2 - k1•U1 - k2•U2 - ... - kN•UN/k.
Since in the real circuit R • B • S • k >> 1, and (E - U from 2 ) / (R 4 • B • S) << 1, this output voltage of the stabilization device can be approximately written as
U cm = (U from 2 - k 1 • U 1 - k 2 • U 2 - ... - k N • U N / k.

Из этого выражения следует, что выходное напряжение предлагаемого устройства стабилизации режима транзистора - Uсм зависит от нескольких слагаемых. Первое слагаемое Uот2 - напряжение отсечки транзистора - датчика температуры 2, имеющего тепловой контакт с корпусом транзистора усилителя мощности. Изменение температуры корпуса транзистора приводит к изменению напряжения Uот2 со скоростью приблизительно 2 мВ/град. Таким образом, при соответствующем выборе элементов схемы устройство обеспечивает стабилизацию режима транзистора усилителя при изменениях температуры корпуса. Эта часть схемы работает аналогично известному устройству стабилизации режима оконечного каскада - прототипу изобретения (Завражнов Ю.В. и др., Мощные высокочастотные транзисторы. /Под ред. Е.З. Мазеля. М.: Радио и связь, 1985, 176 с., с.168).From this expression it follows that the output voltage of the proposed device stabilization mode of the transistor - U cm depends on several terms. The first term U from2 is the cutoff voltage of the transistor - temperature sensor 2, which has thermal contact with the transistor housing of the power amplifier. A change in the temperature of the transistor case leads to a change in voltage U from2 at a speed of approximately 2 mV / deg. Thus, with an appropriate choice of circuit elements, the device provides stabilization of the transistor mode of the amplifier when the temperature of the case. This part of the circuit works similarly to the known device for stabilizing the terminal stage mode - the prototype of the invention (Zavrazhnov Yu.V. et al., Powerful high-frequency transistors. / Ed. By E.Z. Mazel. M .: Radio and communication, 1985, 176 p. , p.168).

Остальные слагаемые определяются выходными напряжениями соответствующих корректирующих звеньев и позволяют стабилизировать режим работы транзистора усилителя при усилении модулированных по амплитуде колебаний, вызывающих модуляцию напряжения отсечки усилительного транзистора с частотой выше нескольких Герц, т. е. позволяют уменьшить нелинейные инерционные искажения, обусловленные тепловыми инерционными процессами в усилительном транзисторе. The remaining terms are determined by the output voltages of the corresponding corrective links and allow one to stabilize the operation of the amplifier transistor when amplifying amplitude-modulated oscillations causing modulation of the cutoff voltage of the amplifying transistor with a frequency above several Hertz, i.e., they can reduce non-linear inertial distortions caused by thermal inertial processes in the amplifying transistor.

Подробнее рассмотрим работу предлагаемого устройства в этой части на примере усиления мощным радиочастотным усилительным каскадом с транзистором, работающим в режиме класса AB, для стабилизации режима работы которого используется предлагаемое устройство стабилизации (фрагмент схемы приведен на фиг. 2), ТВ испытательного сигнала "Модуляция импульсами 50 Гц" (ГОСТ 20532 83). Let us consider in more detail the operation of the proposed device in this part by the example of amplification by a powerful radio-frequency amplifying cascade with a transistor operating in class AB mode, to stabilize the operation mode of which the proposed stabilization device is used (a fragment of the circuit is shown in Fig. 2), TV test signal "Pulse modulation 50 Hz "(GOST 20532 83).

Для сравнения сначала рассмотрим случай, когда для стабилизации режима транзистора усилительного каскада используется известное устройство - прототип изобретения. На фиг. 3 приведены эпюры напряжений, поясняющие работу известного устройства стабилизации. For comparison, we first consider the case when a known device is used as a prototype of the invention to stabilize the transistor mode of the amplifier stage. In FIG. 3 shows stress plots explaining the operation of the known stabilization device.

На фиг. За приведены эпюры модулирующего ТВ испытательного сигнала " Модуляция импульсами 50 Гц ". Уровню черного соответствует больший уровень высокочастотного сигнала, уровню белого - меньший. In FIG. The plots of the modulating TV test signal "Pulse Modulation 50 Hz" are shown. Black level corresponds to a higher level of high-frequency signal, white level - to a lower level.

На фиг. 3б приведены эпюры напряжения отсечки усилительного транзистора VT. При большем уровне сигнала (уровне черного) нагрев кристалла усилительного транзистора приводит к постепенному уменьшению напряжения отсечки, при меньшем уровне сигнала (уровне белого) - наоборот. In FIG. 3b shows a plot of the voltage cutoff amplifier transistor VT. With a higher signal level (black level), the heating of the crystal of the amplifying transistor leads to a gradual decrease in the cutoff voltage, with a lower signal level (white level), on the contrary.

В известном устройстве выходное напряжение - напряжение смещения, подаваемое на базу усилительного транзистора, Uсм определяется температурой корпуса транзистора, которая из-за тепловой инерционности транзистора остается неизменной за период действия модулирующего сигнала. Соответственно и Uсм не изменяется за период модулирующего сигнала (фиг.3в). Сравнение напряжения отсечки усилительного транзистора (фиг.3б) и выходного напряжения известного устройства стабилизации режима транзистора (фиг.3в) показывает, что при уровне черного угол отсечки коллекторного тока усилительного транзистора возрастает от некоторого минимального значения до максимального, соответственно возрастает и коэффициент усиления усилителя. При переходе от уровня черного к уровню белого наоборот происходит постепенное уменьшение угла отсечки коллекторного тока усилительного транзистора с соответствующим снижением коэффициента усиления усилителя. Это приводит к искажениям плоской части полукадровых импульсов, как показано на фиг. 3г, в усилительном каскаде с известным устройством стабилизации режима транзистора.In the known device, the output voltage is the bias voltage supplied to the base of the amplifying transistor, U cm is determined by the temperature of the transistor housing, which, due to the thermal inertia of the transistor, remains unchanged for the duration of the modulating signal. Accordingly, U cm does not change over the period of the modulating signal (Fig.3c). A comparison of the cutoff voltage of the amplifying transistor (Fig.3b) and the output voltage of a known device for stabilizing the transistor mode (Fig.3c) shows that at a black level the cutoff angle of the collector current of the amplifying transistor increases from a certain minimum value to a maximum, and the gain of the amplifier increases accordingly. When switching from black to white, on the contrary, a gradual decrease in the cutoff angle of the collector current of the amplifying transistor occurs with a corresponding decrease in the gain of the amplifier. This leads to distortion of the flat part of the half-frame pulses, as shown in FIG. 3G, in an amplifier stage with a known device for stabilizing the transistor mode.

При использовании предлагаемого устройства для стабилизации режима работы транзистора (фиг.2) искажения плоской части полукадровых импульсов могут быть полностью скомпенсированы. When using the proposed device to stabilize the operation of the transistor (figure 2), the distortion of the flat part of the half-frame pulses can be fully compensated.

На фиг. 4а и фиг. 4б приведены эпюры напряжения модулирующего сигнала и напряжения отсечки усилительного транзистора, аналогичные эпюрам фиг. 3а и фиг. 3б. In FIG. 4a and FIG. 4b shows diagrams of the voltage of the modulating signal and the cutoff voltage of the amplifying transistor, similar to the diagrams of FIG. 3a and FIG. 3b.

Форма напряжения на коллекторе транзистора VT3 будет иметь вид, показанный на фиг. 4в, поскольку при большем уровне сигнала (уровне черного) увеличивается и ток коллектора VT1, примерно равный постоянной составляющей тока базы усилительного транзистора VT, соответственно увеличивается падение напряжения на резисторе R5 и возрастает до максимального уровня напряжение на коллекторе VT3. The voltage waveform at the collector of transistor VT3 will be as shown in FIG. 4c, since at a higher signal level (black level) the collector current VT1 also increases, approximately equal to the DC component of the base current of the amplifier transistor VT, respectively, the voltage drop across the resistor R5 increases and the voltage across the collector VT3 increases to the maximum level.

На фиг. 4г приведена форма напряжения на выходе первой корректирующей RC-цепи с меньшим постоянным времени, фиг. 4д - второй корректирующей RC-цепи с большим постоянным времени, фиг. 4е - сумма этих напряжений. In FIG. 4g shows the shape of the voltage at the output of the first corrective RC circuit with a smaller time constant, FIG. 4e is a second corrective RC circuit with a large time constant; FIG. 4e is the sum of these stresses.

Выходное напряжение предлагаемого устройства стабилизации режима транзисторов Uсм - напряжение смещения, подаваемое на базу транзистора усилительного каскада VT, будет иметь вид, показанный на фиг.4ж. Выбором постоянных времени и уровня сигнала корректирующих цепей можно получить форму этого напряжения, соответствующую форме напряжения отсечки усилительного транзистора (фиг.4б). При этом угол отсечки коллекторного тока транзистора, а следовательно, режим работы усилительного транзистора (соответственно и коэффициент усиления каскада) будет неизменным как на уровне черного, так и на уровне белого, что исключает появление искажения плоской части импульсов частоты полей (фиг.4з), обусловленного тепловыми инерционными процессами в мощных усилительных транзисторах.The output voltage of the proposed device for stabilizing the regime of transistors U cm is the bias voltage supplied to the base of the transistor of the amplifier stage VT, will have the form shown in Fig.4g. By choosing the time constants and the signal level of the correcting circuits, one can obtain the shape of this voltage corresponding to the shape of the cut-off voltage of the amplifying transistor (Fig. 4b). In this case, the cutoff angle of the collector current of the transistor, and therefore, the operation mode of the amplifying transistor (respectively, the gain of the cascade) will be unchanged both at the black level and at the white level, which eliminates the appearance of distortion of the flat part of the field frequency pulses (Fig.4z), due to thermal inertial processes in high-power amplifying transistors.

Аналогичным образом происходит стабилизация режима работы транзисторов в усилителях мощности с предлагаемым устройством стабилизации при усилении произвольных АМ (ИМ)-сигналов, что позволяет значительно уменьшить (в зависимости от количества используемых корректирующих звеньев) нелинейные искажения, обусловленные тепловыми инерционными процессами в мощных транзисторах. In a similar way, the operation mode of transistors in power amplifiers is stabilized with the proposed stabilization device when amplifying arbitrary AM (IM) signals, which can significantly reduce (depending on the number of correcting links used) non-linear distortions due to thermal inertial processes in powerful transistors.

Claims (1)

Устройство стабилизации режима транзистора, содержащее первый транзистор, второй транзистор - датчик температуры, два конденсатора, четыре постоянных резистора и один переменный резистор, причем коллектор второго транзистора - датчика температуры соединен с базой первого транзистора, первый резистор включен между шиной питания и коллектором второго транзистора, отличающееся тем, что в него дополнительно введены третий транзистор в диодном включении, четвертый транзистор, пятый постоянный резистор и по крайней мере одно корректирующее звено, включающее в себя входной потенциометр, корректирующую цепь и выходной резистор, при этом эмиттер второго транзистора - датчика температуры соединен с общей шиной, эмиттер третьего транзистора соединен с шиной питания, а коллектор и база соединены между собой, второй резистор включен между коллекторами первого и третьего транзисторов, база четвертого транзистора соединена с коллектором первого транзистора, третий резистор включен между шиной питания и эмиттером четвертого транзистора, четвертый резистор и переменный резистор включены последовательно между общей шиной и эмиттером первого транзистора, пятый резистор включен между базой второго транзистора и точкой соединения четвертого резистора и переменного резистора, входы корректирующих звеньев соединены с коллектором четвертого транзистора, выходы соединены между собой, конденсатор включен между базой второго транзистора и точкой соединения выходов корректирующих звеньев, при этом входом корректирующего звена является один крайний вывод входного потенциометра, другой соединен с общей шиной, средний вывод входного потенциометра соединен с входом корректирующей цепи, выходной резистор включен между выходом корректирующей цепи и выходом корректирующего звена, выходом устройства стабилизации является эмиттер первого транзистора. A device for stabilizing a transistor mode comprising a first transistor, a second transistor - a temperature sensor, two capacitors, four constant resistors and one variable resistor, the collector of the second transistor - temperature sensor is connected to the base of the first transistor, the first resistor is connected between the power bus and the collector of the second transistor, characterized in that a third transistor in diode switching, a fourth transistor, a fifth permanent resistor and at least one corrective correction element are additionally introduced into it a link that includes an input potentiometer, a correction circuit and an output resistor, while the emitter of the second transistor - temperature sensor is connected to a common bus, the emitter of the third transistor is connected to a power bus, and the collector and base are connected to each other, the second resistor is connected between the collectors of the first and the third transistor, the base of the fourth transistor is connected to the collector of the first transistor, the third resistor is connected between the power bus and the emitter of the fourth transistor, the fourth resistor and a variable resistor are connected in series between the common bus and the emitter of the first transistor, the fifth resistor is connected between the base of the second transistor and the connection point of the fourth resistor and a variable resistor, the inputs of the correction links are connected to the collector of the fourth transistor, the outputs are interconnected, the capacitor is connected between the base of the second transistor and the connection point of the outputs corrective links, while the input of the corrective link is one extreme output of the input potentiometer, the other is connected to a common bus, the middle the output of the input potentiometer is connected to the input of the correction circuit, the output resistor is connected between the output of the correction circuit and the output of the correction link, the output of the stabilization device is the emitter of the first transistor.
RU96113253A 1996-07-04 1996-07-04 Device for stabilization of transistor mode RU2116693C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96113253A RU2116693C1 (en) 1996-07-04 1996-07-04 Device for stabilization of transistor mode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU96113253A RU2116693C1 (en) 1996-07-04 1996-07-04 Device for stabilization of transistor mode

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2116693C1 true RU2116693C1 (en) 1998-07-27
RU96113253A RU96113253A (en) 1998-10-20

Family

ID=20182637

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU96113253A RU2116693C1 (en) 1996-07-04 1996-07-04 Device for stabilization of transistor mode

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2116693C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497271C1 (en) * 2012-08-02 2013-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Юник Ай Сиз" (ООО "Юник Ай Сиз") High-frequency amplifier with device for stabilising collector current of heterostructure bipolar transistor

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SU, авторское с видетельство, 149456, кл. H 03 F 3/20, 1960. *
Завражнов Ю.В. и др. Мощные высокочастотные транзисторы / П од ред. Е.З.Мазеля. - М.: Радио и связь, 1985, с.168, рис.5.17. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2497271C1 (en) * 2012-08-02 2013-10-27 Общество с ограниченной ответственностью "Юник Ай Сиз" (ООО "Юник Ай Сиз") High-frequency amplifier with device for stabilising collector current of heterostructure bipolar transistor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4814649A (en) Dual gate FET mixing apparatus with feedback means
KR0162107B1 (en) Power amplifier
US6819180B2 (en) Radio frequency power amplifier adaptive bias control circuit
US5525929A (en) Transimpedance amplifier circuit with feedback and load resistor variable circuits
KR100252721B1 (en) Driver circuit for correcting the temperature
US20060202756A1 (en) Radio-frequency power amplifier apparatus and method of adjusting output power thereof
US7557654B2 (en) Linearizer
US20040100327A1 (en) Radio frequency power amplifier active self-bias compensation circuit
US20040095192A1 (en) Radio frequency power amplifier adaptive bias control circuit
US5532648A (en) Radio frequency amplifiers with compensation signal to accommodate changes in the conduction point due to temperature changes
RU2116693C1 (en) Device for stabilization of transistor mode
US9974038B2 (en) Circuits and operating methods thereof for correcting phase errors caused by gallium nitride devices
US4241314A (en) Transistor amplifier circuits
KR900005872B1 (en) Amplifier
FI65876C (en) VIDEOUTGAONGSFOERSTAERKARE
JPH08316759A (en) Broad band amplifier
US4502015A (en) Diode detector with linearity compensating circuit
US4426626A (en) Signal switching circuit
JP3761298B2 (en) Light receiving circuit
US11258413B2 (en) Power amplifier arrangement
RU2115224C1 (en) Audio-frequency power amplifier
JPH03198513A (en) High frequency amplifier
JPS5821831B2 (en) light modulator
JPH08222994A (en) Attenuation circuit
RU2115225C1 (en) Push-pull current amplifier