SU1020975A1

SU1020975A1 - Push-mill amplifier

Info

Publication number: SU1020975A1
Application number: SU813360290A
Authority: SU
Inventors: Владимир Яковлевич Грошев
Priority date: 1981-11-20
Filing date: 1981-11-20
Publication date: 1983-05-30

Abstract

ДВУХТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, со|держа{чий последовательно соединенные входной транзивтор, вклоченньй по схеме с общим эмиттером, нагрузкой которого вл етс , генератор стаёйлЪиого тока, предвыходной каскад на первом и втором транзисторах, базы которых соединены между собой через . цепь смещени , включенную между кол лектора входного транзистора и гёнере )тором Стабильного тока, коллекторы первого и второго транзисторов через Иеройй и второй токозадающиё элементы соединены с соответствующйми шинами источника питани и выходной каскад на третьем и четвертом транзисторах, вК1те)ченных по схеме с общим эмиттером, базы которых подключены к коллекторам соответственно первого и второго транзисторов , а коллекторы через соответственно первый и второй резисторы к нагрузке, причем первый и четвёртый транзисторы имеют тип проводимости , противоположный типу проводимости второго и третьего транзисторов , о т л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью стабилизации тока поко , эмиттеры первого и второготранзисторов объединены и подключены к нагрузке, цепь смещени выполнена на первсмч и втором дополнительных транзисторах, причем база перво , дополнительного транзистора через первый дополнительный резистор подКлючена к коллектору третьего транзистора , база второго дополнительного транзистора через второй дополнительный резистор подк/ очена к коллектору четвертого транзистора, коллектор первого и эмиттер вто0ого до:Полнитель «11Х транзисторов соединены с базой первого транзистора,.а коллектор второго и эмиттер первого дополнительных транзисторов - с базой второго транзистора, прИ этом первый и второй дополнительные трандисторы имеют тип проводимости, совпадающий с .типом проводимости соответственно первого и второго транзисторов . A TWO-OFF AMPLIFIER with | holding a series-connected input transistor, connected in accordance with a common emitter circuit, the load of which is an electric current generator, a pre-output cascade on the first and second transistors, the bases of which are interconnected through each other. the bias circuit connected between the collector of the input transistor and the generator of the Stable current, the collectors of the first and second transistors through the Hieroy and the second current supplying elements are connected to the corresponding power supply buses and the output cascade on the third and fourth transistors, in accordance with the scheme with a common emitter The bases of which are connected to the collectors of the first and second transistors, respectively, and the collectors through the first and second resistors to the load, respectively, the first and fourth transistors The type of conductivity opposite to the type of conductivity of the second and third transistors, in order to stabilize the quiescent current, the emitters of the first and second transistors are combined and connected to the load, the bias circuit is made at the primary and second additional transistors, with the base of the first, additional transistor through the first additional resistor connected to the collector of the third transistor, the base of the second additional transistor through the second additional resistor connected to the collector The fourth transistor, the first collector and the second emitter to: The “11X” transistor is connected to the base of the first transistor, and the second collector and the emitter of the first additional transistor are connected to the base of the second transistor, and the first and second additional transistors have the same conductivity type. the conductivity type of the first and second transistors, respectively.

Description

Изобретение относитс к радиоэлектронике и может использоватьс в качестве усилителей мощности дл операционных и прочих усилителей.This invention relates to electronics and can be used as power amplifiers for operational and other amplifiers.

Известен усилитель, в котором выходной каскад содержит лишь два эмиттерных повторител разного типа проводимости, эмиттеры которых через резисторы-датчики тока подключен к нагрузке. Сигнал на усилитель подаетс от обычного однотактного каскада на бипол рном транзисторе с использованием в .качестве нагрузки источника тока, причем в разрыв между коллектором и нагрузкой включена цепь смещени оконечных эмиттерных повторителей, содержаща несколько диодных и резисторных элементов. Напр жение, образующеес на резисторах - датчиках тока, за счет протекани по ним тока поко оконечных транзисторов сравниваетс элементами сравнени с дифференциальным входом (каждой дл своего плеча ) с эталонным напр жением таким образом, что при возрастании ток поко оконечного каскада шунтируетс один из резисторных элементов цепи смещени , благодар чему уменьшаетс напр жение смейюни . Это обеспечивает относительное посто нство начального режима усилител мощноети LI 3.Known amplifier, in which the output stage contains only two emitter followers of different types of conductivity, the emitters of which are connected to the load through resistors-current sensors. The signal to the amplifier is supplied from a conventional single-ended cascade on a bipolar transistor using the current source as a load, and the gap between the collector and the load includes a bias circuit of the terminal emitter repeaters containing several diode and resistor elements. The voltage generated on the resistors - current sensors, due to the current flowing through them, the rest of the terminal transistors is compared with the comparison input with the differential input (each for its own arm) with the reference voltage so that when the rest current of the terminal stage increases, one of the resistor elements shunts the bias circuit, due to which the smeyuni voltage is reduced. This ensures the relative constancy of the initial mode of the LI 3 power amplifier.

Недостатком усилител вл етс использование в качества усилительного элемента дифференциального усилител , обладающего низкой крутизной при малых значени х тока эмиттеров, что привело к необходимости использовани дополнительных каскадов дл усилени сигнала нестабильности, при этом увеличение усилени в петле стабилизации может сопровождатьс неустойчивостью .The disadvantage of the amplifier is the use of a differential amplifier with a low slope at low emitter currents as an amplifying element, which has necessitated the use of additional stages to amplify the instability signal, and an increase in the gain in the stabilization loop may be accompanied by instability.

Точность стабилизации при малом, но устойчивом коэффициенте усилени , можно повысить, увеличива сопротивление резисторов - датчиков тока,одна ко в этом случае ухудшаетс коэффициент использовани напр жени питани . The accuracy of the stabilization with a small but stable gain can be increased by increasing the resistance of the current sensor resistors, however, in this case, the utilization rate of the supply voltage is deteriorated.

Многочисленные цепи токового смещени , а также необходимость компенсации опорных напр жений за счет протекани .тока поко по резисторамдатчикам тока делают цепь неэкономичной , а ббльшое количество активных и пассивных элементов увеличивает себестоимость устройства.Numerous current bias circuits, as well as the need to compensate for reference voltages due to the flow of quiescent current across current sensors, make the circuit uneconomical, and the large number of active and passive elements increases the cost of the device.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому вл етс двухтактный усилитель, содержащийThe closest in technical essence to the present invention is a push-pull amplifier containing

последовательно соединенные входной транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, нагрузкой которого вл етс генератор стабильного тока , предвыходной каскад на первомa series-connected input transistor connected in a circuit with a common emitter, the load of which is a stable current generator, a pre-output stage on the first

и втором транзисторах базы которых соединены между собой через цепь смещени , включенную между коллектором входного транзистора и генератором стабильного тока, коллекторыand the second transistors of the base of which are interconnected through an offset circuit connected between the collector of the input transistor and the stable current generator, the collectors

первого и второго транзисторов через первый и второй токозадающие элементы соединены с соответствующими шинами источника питани и выходной каскад на третьем и четвертомthe first and second transistors through the first and second current supply elements are connected to the corresponding power supply buses and the output stage on the third and fourth

транзисторах, включенных по схеме с о&цим эмиттером, базы которых подключены к коллекторам соответственно первого и второго транзисторов, а коллекторы через соответственноtransistors included in the circuit with o & t emitter, the bases of which are connected to the collectors, respectively, of the first and second transistors, and the collectors through, respectively

первый и второй резисторы к нагрузке, причем первый и четвертый транзисторы имеют тип проводимости, противоположный типу проводимости второго и третьего транзисторов С23the first and second resistors to the load, the first and fourth transistors are of the conductivity type opposite to the conductivity type of the second and third transistors C23

Коэффициент стабилизации тока поко в таком двухтактном усилителе очень мал и может быть увеличен только лишь увеличением резисторовдатчиков тока, а это ухудшает коэффициент использовани напр жени The quiescent current stabilization factor in such a push-pull amplifier is very small and can only be increased by increasing the resistor current sensors, which impairs the voltage utilization factor.

питани , недостаточно. высокийnutrition is not enough. tall

из-за включени двух пр мосмёщенькйх р-М-переходов последовательно с нагрузкой .due to the inclusion of two p-M transitions in series with the load.

В общем случае подобное устройство дает незначительный выигрыш в стабильности по сравнению с устройством такого- же типа без обратной св зи по току поко , однако во втором случае коэффициент использоаани напр жений питани может быть сделан более высоким за счет использовани в цепи смещени всего двух диодов.In the general case, such a device gives a slight gain in stability compared to a device of the same type without feedback on the quiescent current; however, in the second case, the utilization rate of the supply voltages can be made higher due to the use of only two diodes in the bias circuit.

Кроме того, даже при использовании согласованных элементов устройство требует начальной подстройки режима дл обеспечени максимальной swHeUt ности выходной характеристики из-за In addition, even with the use of matched elements, the device requires an initial adjustment of the mode to ensure maximum output swHeUt

неопределенности тока поко выходных транзисторов от других парамет- ров схемы.Uncertainties of the quiescent current of the output transistors from other circuit parameters

Цель изобретени - Стабилизаци тока поко . Поставленна цель достигаетс тем, что в двухтактном усилителе, содержащем последовательно соединей ные входной транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером, нагрузкой которого вл етс генератор стабильного тока, пердвыходной каскад на гтервс и втором транзисторах базы которых соединены между собой через цепь смещени , включенную между колле|ЛОр6м входного транзистор .а и генератором стабильного тока, коллекторы первого и второго транзисторов через первый и второй токозадающйё: элементы соединены с соотвётетвукмдими шинами источника п тани и выходной каскад на третьем и четвертом транзисторах, включенных по схеме с общим:эмиттером, базы котofftijx подклю ны к коллекторам соответственно первого и второг транзисторов, а коллекторы через со ответственно первый и второй.резисторы - к нагрузке, причем первый и четвертый транзисторы имеют тип П1 в6дммости, противополсйкный типу проводимости второго и третьего транзистора, эмиттеры первого и второго транзисторов объединены и подключены к нагрузке, цепь смецени выполнена на первом и втором дополнительныхтранзисторах,причем база дополнйтелыА«х транзисторов через Г1е0т 1й дополнитель+ ый резистор поДкгкочена к коллектору трет его транзистора, база второго допол нительного транзистора через второй дополнительный резистор подключена к коллекто|эу четвертого транзистора коллектор первого и эмиттер второго дополнительных транзисторов соедине с базой первого транзистора, а коллектор второго и эмиттер первого дополнительных транзисторов - с базо второго транзистора, при этом первый и второй дополнительные транзисторы имеют тип проводимости, совпадающий с типом проводимости соответственно первого и второго транзисторов. На чертеже представлена принципиальна электрическа схема двухтактного усилител . Двухтактный усилитель содер адт : входной транзистор 1, первый, второй , третий и четвертый транзисторы 2-5, первый и второй дополнитель ные транзисторы б и 7, генератор 8 стабильного тока, первый и второй токозадакицие элементы 9 и 10, первый и второй резисторы 11 и 12, первый и второй дополнительные резисторы 13 и И, нагрузку 15. . Двухтактный усилитель работает следующим образом. Будем считать, что токи баз транзисторов равны нулю, первый транзистор 2, первый дополнительный транзистор 6 и второй транзистор 3, второй дополнительный транзистор 7 согласованы , а площади их эмиттеров равны. Тогда при отсутствии напр жени на первом и втором резисторах t1 и 12 коллектормле токи всех четырех транзисторов будут равны половине тока , поступающего от генератора 8 стат бильного тока. При токе, отводимом первым и вторым токозадающими элементами 9 и Ю, равном половине тока, отдаваемого генератором 8 стабильного тока, теоретически ток коллекторов третьего и четвертого транзисторов и 5 равен нулю, а практически он может принимать значени от нул до некоторого максимального значени ,определ емого степенью разброса параметроа первого и первого {Е мюлнительного транзисторов 2,6 и второго и второго дополнительного транзисторов и точностью задани токов первого и второго токозадающих элементов и генератора 8 стабильного тока. Дл ограничени этого тока служит цепь обратной св зи гк току поко , сигнал ошибки которс снимаетс с первого и второго резисторов 11 и 12. Из-за отсутстви внутренней обратной св зи, характерной дл дифференциального каскада, подобна схема включени первого и второго дополнительных транзисторов 6 и 7 позвол ет использовать их с крутизной, соответствующей включению по схеме с общим эмиттером, вследствие чего падение напр жени на первом и втором резисторах 11 и 12 в худшем случае дл установившегос ракима примерно равно разбросу пр мых напр жений на базоэмиттерных переходах согласованных первом и первом дополнительном транзисторах согласованных первом и пер-., вом дополнительном транзисторах 2,6 и второго и второго дополнительного транзисторов 3 и 7 который при своевременной интегральной технологии составл ет единицы милливольт. Это свойство позвол ет при очен малых токах поко оконечного каска устанавливать очень малые величины первого и второго резисторов 11 и 12 (единицы и доли ОмаJ, что, есте ственно, положительно отражаетс н коэффициенте полезного действи ус ройства. Однако поскольку максимальный ток поко , ограничиваемый схемой, определ етс разбросом пр мых напр жений согласованных p-te-переходов величиной первого и второго резнст ров 11 и 12, то уменьшение этих ре зисторов не приводит к ухудшению качества стабилизации, а способств ет лишь увеличению значени тока поко , при котором наступает его ограничение. Это определ ет высокую термостабильность пр вдлагаемог устройства, понимаемую как точност поддержани уровн этого ограничени . При наличиисигнала, когда в ко лекторной цепи входного транзистор 1 по вл етс прирост тока какоголибо знака, этото прирост целиком втекает в одну из баз первого и вт рого транзисторов 2 и 3, так как обратна св зь по току в данном сл чае не вл етс t обратной св зью дл сигнала, а, наоборот способствует быстрому запиранию неработающего плеча. Поскольку сигнал между каскадам передаетс в виде тока, а бипол р ньгй транзистор вл етс линей«ь1м устройством дл токового сигнала, то результирующа выходна характе ристика устройства весьма близка к линейной. Необходимость включени первого и второго дополнительных резисторов 13 и I4oвызвана тем, что при работе с сигналом базо-эмиттёрные переходы первого и второго транзисторов 2 и 3 шунтируютс соответственно такими же переходами первого и второго допол нительных транзисторов 6 и 7, что существенно снижает общий 1«)эффициент усилени усилител по току.. Установка первого и второго дополнительных резисторов 13 и И,. величина которых составл ет сотни Ом, не :вносит значительного сдвига за счет протекани базового тока первого и второго дополнительных транзисторов 6 и 7 однако при подаче сигнала, когда шунтирующий 5 транзистор переводитс в неактивное, состо ние, этот резистор достаточно велик дл того, чтобы практически полностью,устранить шунтирующее действие базо-эмиттерных переходов первого и второго дополнительных транзисторов 6 и 7. Аналогичные параметры могут быть получены в двухтактном усилителе, в котором элементами, отбирающикм ток, вл ютс резисторы, установленные вместо первого и второго токозадащих элементов 9 и 10. В этом случае величина коллекторного тока первого и второго транзисt ipoB 2 и 3 «определ етс как частное от делени пр мого падени напр жени на базо-эмиттерных переходах третьего и четвертого транзисторов 4 и 5 в режиме поко на величину токоотвод щих резисторов. Этот ток должен составл ть половину от значени тока, отдаваемого генератором 8 стабильного тока, при этом схема становитс эквивалентной вари- . анту с токостабилизаторами в качестве элементов отвод щих ток. Однако при смене температурного режима в сторону повышени температуры измен етс пр мое падение на базах третьего и четвертого транзисторов 4 и 5, вследствие чего возможны достаточно сильные, хот и контролируемые , отклонени тока поко в сторону увеличени от значени при нормальной температуре. Дл устранени этого эффекта резисторы , отвод щие ток, должны иметь одинаковый ТКН с базо-эмиттерными переходами или должен пропорционально уменьшатьс ток, задаваемый генератором 8 стаб14льного тока, что легко выполн етс при использовании интегральной технологии. Таким образом, использование предлагаемого технического решени стабилизации тока поко двухтактного усилител позвол ет обеспечить высо кую стабильност Ь режима по посто нному току в широком температурном диапазоне При минимальном токе поко , высокой Линейности выходной характеристики , а также позвол ет однозна.чно задать режим двухтактного усилител &ЭЗ использовани элементов подстройки режима, Коэффицент усилени по току может быть увеличен добавлением выходных эмиттерных повГорителей с контролемThe purpose of the invention is to stabilize the quiescent current. This goal is achieved by the fact that in a push-pull amplifier containing a series-connected input transistor connected in a circuit with a common emitter, the load of which is a stable current generator, the per-output stage of the thermometer and the second base transistors are connected to each other through a bias circuit connected between the | Lor6m input transistor .a and a stable current generator, the collectors of the first and second transistors through the first and second current-supplying transducer: the elements are connected to the corresponding two buses using The starting point and the output cascade on the third and fourth transistors included according to the common emitter circuit, the base koffoffiks are connected to the collectors of the first and second transistors, respectively, and the collectors through the first and second resistors respectively. The transistors are of type P1 v6dmnost, the opposite type of conductivity of the second and third transistor, the emitters of the first and second transistors are combined and connected to the load, the circuit is made on the first and second additional transistors x, with the base of the transistors through G1e0t 1st additional + resistor connected to the collector of third of its transistor, the base of the second additional transistor through the second additional resistor connected to the collector of the fourth transistor, the collector of the first and emitter of the second additional transistor connected to the base of the first transistor , and the collector of the second and the emitter of the first additional transistors - from the base of the second transistor, while the first and second additional transistors have a conductivity type, ayuschy conductivity type respectively, first and second transistors. The drawing shows a circuit diagram of a push-pull amplifier. The push-pull amplifier contains adt: input transistor 1, first, second, third and fourth transistors 2-5, first and second auxiliary transistors b and 7, stable current generator 8, first and second current probes elements 9 and 10, first and second resistors 11 and 12, the first and second additional resistors 13 and I, the load 15.. Push-pull amplifier works as follows. We assume that the base currents of the transistors are zero, the first transistor 2, the first additional transistor 6 and the second transistor 3, the second additional transistor 7 are matched, and the areas of their emitters are equal. Then, in the absence of voltage on the first and second resistors t1 and 12, the collector currents of all four transistors will be equal to half of the current coming from the generator 8 of the static current. When the current withdrawn by the first and second current-giving elements 9 and Yu is equal to half the current given by the stable current generator 8, the collector current of the third and fourth transistors and 5 is theoretically zero, and in practice it can take values from zero to some maximum value determined by the degree of variation of the parameters of the first and first {E multiplying transistors 2.6 and the second and second additional transistors and the accuracy of setting the currents of the first and second current supply elements and generator 8 are stable of current. To limit this current, a feedback circuit is used, the quiescent current, the error signal which is removed from the first and second resistors 11 and 12. Due to the lack of internal feedback characteristic of the differential stage, a similar connection circuit of the first and second additional transistors 6 and 7 allows them to be used with a steepness corresponding to switching on with a common emitter, as a result of which the voltage drop on the first and second resistors 11 and 12 is, in the worst case, for a steady-state racime approximately equal to the forward scatter April bazoemitternyh transitions being exerted on the coordinated first and further first transistors coordinated first and per-., 2,6 vom additional transistors and second and second additional transistors 3 and 7 which is integral with timely technology is millivolt units. This property allows very small values of the first and second resistors 11 and 12 (units and Ohm shares), which, naturally, positively reflects on the efficiency factor of the device. However, since the maximum quiescent current limited by the circuit , determined by the spread of direct voltages of matched p-te transitions of the size of the first and second resistors 11 and 12, the decrease in these resistors does not lead to a deterioration in the quality of stabilization, and only increases the value of The quiescent current at which its limitation occurs. This determines the high thermal stability of the device's voltage, understood as the accuracy of maintaining the level of this restriction. When there is a signal when the input transistor 1 appears in the collector circuit, this increase completely flows into one of the bases of the first and second transistors 2 and 3, since the current feedback in this case is not t feedback for the signal, but, on the contrary, contributes to the fast locking of the inoperative arm. Since the signal between the stages is transmitted as a current, and the bipolar transistor is a linear device for a current signal, the resulting output characteristic of the device is very close to linear. The need to turn on the first and second additional resistors 13 and I4o is due to the fact that when working with the signal, the base-emitter transitions of the first and second transistors 2 and 3 are shunted by the same transitions of the first and second additional transistors 6 and 7, which significantly reduces the overall 1 ") amplification factor of the current amplifier. Installation of the first and second additional resistors 13 and,. the value of which is hundreds of ohms, does not: introduces a significant shift due to the flow of the base current of the first and second additional transistors 6 and 7; however, when the signal is applied, when the shunt 5 transistor is switched to inactive, the state is large enough to completely, eliminate the shunting effect of the base-emitter junctions of the first and second additional transistors 6 and 7. Similar parameters can be obtained in a push-pull amplifier, in which the elements that take the current are resistors installed instead of the first and second current supply elements 9 and 10. In this case, the magnitude of the collector current of the first and second transistors ipoB 2 and 3 "is defined as the quotient of the division of the direct voltage drop across the base-emitter junctions of the third and fourth transistors 4 and 5 in the quiescent mode by the amount of current-carrying resistors. This current must be half the value of the current delivered by the stable current generator 8, with the circuit becoming equivalent to variable. antu with current stabilizers as elements of current diverters. However, when the temperature changes in the direction of increasing temperature, the direct drop at the bases of the third and fourth transistors 4 and 5 changes, as a result of which quite significant, although controlled, deviations of the quiescent current upward from the value at normal temperature are possible. To eliminate this effect, current-carrying resistors must have the same TCH with base-emitter transitions or the current specified by the stable-current generator 8 should be proportionally reduced, which is easily accomplished using integral technology. Thus, the use of the proposed technical solution for the stabilization of the quiescent current of a push-pull amplifier ensures high stability of the dc mode in a wide temperature range With a minimum quiescent current, high linearity of the output characteristics, and also allows you to set the push-pull amplifier &; EZ use of mode tuning elements; The current gain factor can be increased by adding output emitter sensors with control

Claims

A two-stroke amplifier containing a series-connected input transistor connected in circuit with a common emitter, the load of which is a stable current generator, a pre-output stage on the first and second transistors, the bases of which are interconnected via a bias circuit connected between the collector of the input transistor and the stable generator current, the collectors of the first and second transistors through the first and second current-collecting elements are connected to the corresponding buses of the power source and the output stage by a third and the fourth transistors connected according to the scheme with a common emitter, the bases of which are connected to the collectors of the first and second transistors, respectively, and the collectors through the first and second resistors respectively to the load, and the first and fourth transistors have the type of conductivity opposite to the type of conductivity of the second and third transistors, with the fact that, in order to stabilize the quiescent current, the emitters of the first and second transistors are combined and connected to the load, the bias circuit is made on the first and second additional transistors, and the base of the first, additional transistor through the first additional resistor is connected to the collector of the third transistor, the base of the second additional: transistor through the second additional resistor is connected to the collector of the fourth transistor, the collector of the first and emitter of the second additional transistors are connected to the base of the first transistor, and the collector of the second and emitter of the first ^ additional transistors - with the base of the second transistor, while the first and second additional transistors have a conductivity type that matches the conductivity type of the first and second transistors, respectively. ·>