Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в усилителях звуковых частот.The invention relates to radio engineering and can be used in amplifiers of sound frequencies.
Цель изобретения: получение предельно-высокой линейности широкополосного усилителя.The purpose of the invention: obtaining extremely high linearity of a broadband amplifier.
Существующие широкополосные усилители не обладают достаточно высокой линейностью.Existing broadband amplifiers do not have a sufficiently high linearity.
Для получения предельно-высокой линейности широкополосного усилителя в схему прототипа [1] (см. чертеж) - транзисторы 23, 25, 29, 32, транзисторы 23 и 25 соединены эмиттерами, коллектор транзистора 29 соединен с базой транзистора 32, коллектора транзисторов 23 и 32 соединены с плюсом питания - введены дополнительные усилительные каскады, организовано суммирование усиленного сигнала и сигнала с малой фазовой задержкой, цепи коррекции, цепи задания рабочих режимов, общая и местная отрицательная обратная связь (ООС). А именно, введен резистор 1, одним концом соединенный с входом усилителя, введен транзистор 5, базой соединенный с другим концом резистора 1, введены резисторы 2 и 3, одним концом соединенные с базой транзистора 5, другим концом резистор 2 соединен с выходом усилителя, а резистор 3 - с базой введенного транзистора 8, введен резистор 4, одним концом соединенный с эмиттером транзистора 5, введены транзистора 7 и 12, коллектор транзистора 7 соединен с коллектором транзистора 8, эмиттер транзистора 8 соединен с эмиттером транзистора 12, база транзистора 12 заземлена, коллектор транзистора 12 соединен с базой транзистора 7, веден источник тока 9, одним концом соединенный с эмиттерами транзисторов 8 и 12, а другим концом с минусом питания, введен резистор 6, соединенный с эмиттером транзистора 7, введен резистор 11, одним концом соединенный с базой транзистора 7, введен диод 10, катодом соединенный с другим концом резистора 11, а анодом - с другими концами резисторов 4, 6, введен конденсатор 13, одним концом соединенный с эмиттером транзистора 5, а другим концом - с базой транзистора 25, введен транзистор 14, базой соединенный с коллектором транзистора 8, введен резистор 15, одним концом соединенный с эмиттером транзистора 14, а другим концом - с общей шиной питания, введен резистор 19, одним концом соединенный с плюсом питания, введены стабилитроны 16, 17, катод стабилитрона 16 соединен с другим концом резисторов 19, 4, 6, анод стабилитрона 16 соединен с катодом стабилитрона 17, анод стабилитрона 17 соединен с общей шиной питания, введен резистор 20, включенный между катодом стабилитрона 17 и базой транзистора 25, между эмиттером транзистора 14 и базой транзистора 23 введен резистор 18, введен конденсатор 21, одним концом соединенный с базой транзистора 23, введен резистор 22, одним концом соединенный с другим концом конденсатора 21, а другим концом - с общей шиной питания, введен резистор 26, одним концом соединенный с эмиттерами транзисторов 23, 25, а другим концом с общей шиной питания, введен резистор 24, одним концом соединенный с плюсом питания, а другим концом - с коллектором транзистора 25, введен транзистор 29, эмиттером соединенный с коллектором транзистора 25, введен стабилитрон 30, катодом соединенный с плюсом питания, а анодом - с базой транзистора 29, введен резистор 28, одним концом соединенный с общей шиной питания, а другим концом - с анодом стабилитрона 30, коллектор транзистора 29 соединен с базой транзистора 32, введены резисторы 27 и 33 одним концом соединенные с выходом усилителя, другой конец резистора 27 соединен с базой транзистора 32, другой конец резистора 33 соединен с эмиттером транзистора 32, введен конденсатор 31, включенный параллельно резистору 33, введен источник тока 34, одним концом соединенный с выходом усилителя, а другим концом - с минусом питания.To obtain extremely high linearity of the broadband amplifier in the prototype circuit [1] (see drawing) - transistors 23, 25, 29, 32, transistors 23 and 25 are connected by emitters, the collector of transistor 29 is connected to the base of transistor 32, collector of transistors 23 and 32 connected to the plus of the power supply - additional amplifier stages are introduced, the summation of the amplified signal and the signal with a low phase delay, a correction circuit, a circuit for setting operating modes, general and local negative feedback (OOS) are organized. Namely, a resistor 1 is introduced, one end connected to the input of the amplifier, a transistor 5 is inserted, a base connected to the other end of the resistor 1, resistors 2 and 3 are introduced, one end connected to the base of the transistor 5, the other end of the resistor 2 is connected to the output of the amplifier, and resistor 3 - with the base of the introduced transistor 8, a resistor 4 is inserted, connected to the emitter of the transistor 5 at one end, transistors 7 and 12 are inserted, the collector of transistor 7 is connected to the collector of transistor 8, the emitter of transistor 8 is connected to the emitter of transistor 12, the base of transistor 12 Azemelen, the collector of transistor 12 is connected to the base of transistor 7, a current source 9 is driven, one end connected to emitters of transistors 8 and 12, and the other end with a minus power supply, a resistor 6 connected to the emitter of transistor 7, a resistor 11 is inserted, one connected to one end with the base of transistor 7, a diode 10 is introduced, a cathode connected to the other end of the resistor 11, and an anode to the other ends of the resistors 4, 6, a capacitor 13 is inserted, one end connected to the emitter of the transistor 5, and the other end is connected to the base of the transistor 25, introduced transistor 14, baso connected to the collector of transistor 8, a resistor 15 is inserted, connected at one end to the emitter of transistor 14, and the other end is connected to a common power bus, a resistor 19 is inserted, connected at one end to the power plus, zener diodes 16, 17 are introduced, the zener diode cathode 16 is connected to the other end of the resistors 19, 4, 6, the anode of the zener diode 16 is connected to the cathode of the zener diode 17, the anode of the zener diode 17 is connected to a common power bus, a resistor 20 is inserted, connected between the cathode of the zener diode 17 and the base of the transistor 25, between the emitter of the transistor 14 and the base of the transistor 23 a resistor 18 is introduced, a capacitor 21 is introduced, connected at one end to the base of the transistor 23, a resistor 22 is inserted, connected at one end to the other end of the capacitor 21, and the other end is connected to a common power bus, a resistor 26 is inserted, connected at one end to the emitters of transistors 23, 25, and at the other end with a common power bus, a resistor 24 is inserted, one end connected to the plus of the power supply and the other end to the collector of transistor 25, a transistor 29 is inserted, an emitter connected to the collector of transistor 25, a zener diode 30 is inserted, the cathode is connected to plus m of power, and the anode with the base of the transistor 29, introduced a resistor 28, connected at one end to a common power bus, and the other end with the anode of the zener diode 30, the collector of transistor 29 is connected to the base of the transistor 32, the resistors 27 and 33 are connected at one end connected to the output of the amplifier, the other end of the resistor 27 is connected to the base of the transistor 32, the other end of the resistor 33 is connected to the emitter of the transistor 32, the capacitor 31 is introduced, connected in parallel with the resistor 33, the current source 34 is introduced, connected to the output of the amplifier at one end, and the min at the other end catfish food.
Схема (см. чертеж) работает следующим образом. Входной сигнал поступает на резистор 1, определяющий входное сопротивление схемы. На другой конец резистора 1 поступает сигнал ООС с выхода усилителя через резистор 2. Отсюда сигнал поступает на транзистор 5 и через согласующий резистор 3 на транзистор 8. С эмиттера транзистора 5 сигнал с малой фазовой задержкой через конденсатор 13 поступает на базу транзистора 25. А с коллектора транзистора 8 усиленный сигнал поступает на базу буферного транзистора 14. Транзистор 12 с источником тока 9 служат для поддержания нулевого начального входного и выходного напряжений. Входные начальные базовые токи транзисторов 5 и 8 взаимно компенсируются, что служит для поддержания нуля на выходе усилителя. Элементы 6, 7, 10, 11 служат для увеличения динамической нагрузки транзистора 8. С эмиттера транзистора 14 сигнал поступает на демпферную цепь, гасящую паразитные колебания, на элементах 18, 21, 22. С демпферной цепи усиленный низкочастотный сигнал поступает на базу транзистора 23. За счет эмиттерной связи транзисторов 23, 25 происходит суммирование низкочастотного сигнала с большим усилением и сигнала с малым фазовым запаздыванием. Цепи 16, 17, 19, 20, 28, 30 служат для задания рабочих режимов транзисторам в схеме. С коллектора транзистора 25 суммарный сигнал поступает на каскодный каскад на транзисторе 29. С коллектора транзистора 29 сигнал поступает на выходной повторитель с местной ООС. Элементы 27, 31, 33 уменьшают искажения и увеличивают широкополосность самого искажающего транзистора 32. Источник тока 34 задает выходной ток усилителя. Использование двух дифференциальных каскадов в качестве усилительных ступеней дает компенсацию нелинейности транзисторов. А общая глубокая широкополосная ООС за счет малой фазовой задержки имеет высокую эффективность. В результате на выходе усилителя получается усиленный широкополосный сигнал с предельно малыми искажениями на звуковых частотах.The scheme (see drawing) works as follows. The input signal is supplied to the resistor 1, which determines the input resistance of the circuit. At the other end of resistor 1, the OOS signal from the output of the amplifier through resistor 2 is received. From here, the signal goes to transistor 5 and through a matching resistor 3 to transistor 8. From the emitter of transistor 5, a signal with a low phase delay passes through capacitor 13 to the base of transistor 25. And with the collector of transistor 8, an amplified signal is supplied to the base of the buffer transistor 14. Transistor 12 with a current source 9 serve to maintain a zero initial input and output voltages. The input initial base currents of transistors 5 and 8 are mutually compensated, which serves to maintain zero at the output of the amplifier. Elements 6, 7, 10, 11 serve to increase the dynamic load of transistor 8. From the emitter of transistor 14, the signal enters the damper circuit damping spurious oscillations at elements 18, 21, 22. From the damper circuit, an amplified low-frequency signal is supplied to the base of transistor 23. Due to the emitter coupling of transistors 23, 25, the low-frequency signal with high gain and the signal with low phase delay are summed. Circuits 16, 17, 19, 20, 28, 30 are used to set operating modes for transistors in the circuit. From the collector of transistor 25, the total signal is supplied to the cascode stage on transistor 29. From the collector of transistor 29, the signal is fed to the output follower from the local OOS. Elements 27, 31, 33 reduce distortion and increase the broadband of the distorting transistor 32 itself. The current source 34 sets the output current of the amplifier. The use of two differential stages as amplifying steps compensates for the non-linearity of transistors. And the general deep broadband OOS due to the low phase delay has high efficiency. As a result, an amplified broadband signal with extremely small distortions at sound frequencies is obtained at the amplifier output.
ЛитератураLiterature
1. Ежков Ю.С. Справочник по схемотехнике усилителей. - 2-е изд., перераб. - М.: ИП РадиоСофт, 2002. - с.218, Рис.8.40.1. Ezhkov Yu.S. Handbook of amplifier circuitry. - 2nd ed., Revised. - M .: IP RadioSoft, 2002 .-- p.218, Fig. 8.40.