SU1146790A1

SU1146790A1 - Class d amplifier

Info

Publication number: SU1146790A1
Application number: SU823470258A
Authority: SU
Inventors: Владимир Владимирович Васюков; Владимир Сергеевич Климов; Василий Геннадьевич Токмаков; Марк Аркадьевич Уткин
Original assignee: Ленинградский Ордена Ленина Политехнический Институт Им.М.И.Калинина
Priority date: 1982-07-14
Filing date: 1982-07-14
Publication date: 1985-03-23

Abstract

УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА Д, содержащий первый и второй транзисторы, включенные последовательно по посто нному току и имеющие одну структуру, входной трансформатор , первична обмотка которого подключена к источнику возбуждени , а перва и втора вторичные обмотки, включенные встречно, соединены первыми выводами с эмиттерами соответственно первого и второго транзисторов, базы которых подключены к первым выводам соответственно первого и второго резисторов, а объединенные эмиттер первого и коллектор второго транзисторов через последовательно соединенные катушку индуктивности и конденсатор соединены с нагрузкой, отличающийс тем, что, с целью повышени коэффициента полезного действи и надежности, вторые выводы первой и второй вторичных обмоток входного трансформатора через соответствующие первый и .второй пр мосмещенные диоды подключены к вторым выводам соответственно первого и второго резисторов, а через первый и второй обратносмещенные i диоды - к базам соответственно первого и второго транзисторов.CLASS-D AMPLIFIER, containing the first and second transistors connected in series with direct current and having one structure, input transformer, the primary winding of which is connected to the excitation source, and the first and second secondary windings connected in opposite direction are connected to the emitters of the first and second respectively the second transistors, the bases of which are connected to the first terminals of the first and second resistors, respectively, and the combined emitter of the first and the collector of the second transistors The connected inductance coil and capacitor are connected to a load, characterized in that, in order to increase efficiency and reliability, the second terminals of the first and second secondary windings of the input transformer are connected through the first and second displaced diodes to the second terminals of the first and second, respectively. resistors, and through the first and second reverse biased diodes i - to the bases of the first and second transistors, respectively.

Description

Изобретение относитс к радиотехнике и может использоватьс при построении усилителей мощности, оконечных каскадов транзисторных передатчиков.The invention relates to radio engineering and can be used in the construction of power amplifiers, terminal stages of transistor transmitters.

Известен усилитель класса Д, выполненный по симметричной с селективной нагрузкой 1.Known class D amplifier, made symmetrical with selective load 1.

Однако такой усилитель класса Д имеет ограничение по частоте.However, this class D amplifier has a frequency limit.

Наиболее близким потехнической сущности к изобретению вл етс усилитель класса Д, содержащий первый и второй транзисторы, включенные последовательно по посто нному току и имеющие одну структуру , входной трансформатор, первична обмотка которого подключена к источнику возбуждени , а перва и втора вторичные обмо1ки, включенные встречно, соединены первыми выводами с эмиттерами соответственно первого и второго транзисторов, базы которых подключены к первым выводам соответственно первого и второго резисторов , а объединенные эмиттер первого и коллектор второго транзисторов через последовательно соединенные .катушку индуктивности и конденсатор соединены с нагрузкой 2.The closest technical entity to the invention is a class D amplifier, comprising first and second transistors connected in series with direct current and having one structure, input transformer, the primary winding of which is connected to the excitation source, and the first and second secondary windings connected in opposite connected to the first pins with the emitters of the first and second transistors, respectively, the bases of which are connected to the first pins of the first and second resistors, respectively, and the combined emitters first and second transistor collector through .katushku series connected inductor and capacitor connected to the load 2.

Однако известный усилитель класса Д имеет сравнительно низкий КПД и надежность за счет зат гивани фронтов импульсов и возникновени сквозных токов.However, the well-known Class D amplifier has a relatively low efficiency and reliability due to the tightening of the pulse fronts and the occurrence of through currents.

Цель изобретени - повышение КПД и надежности.The purpose of the invention is to increase efficiency and reliability.

Цель достигаетс тем, что в усилителе класса Д, содержащем первый и второй транзисторы, включенные последовательно по посто нному току и имеющие одну структуру , входной . трансформатор, первична обмотка которого подключена к источнику возбуждени , а перва и втора вторичные обмотки, включенные встречно, соединены первыми выводами с эмиттерами соответственно первого и второго транзисторов, базы которых подключены к первым выводам соответственно первого и второго резисторов , а объединенные эмиттер первого и коллектор второго транзисторов через последовательно соединенные катушку индуктивности и конденсатор соединены с нагрузкой, вторые выводь первой и второй вторичных обмоток входного трансформатора через соответствующие первый и второй пр мосмещенные диоды подключены к вторым выводам соответственно первого и второго резисторов , а через первый и второй обратносмещенные диоды - к базам соответственно первого и второго транзисторов.The goal is achieved by the fact that in a class D amplifier, containing the first and second transistors, connected in series with direct current and having one structure, is input. the transformer, the primary winding of which is connected to the excitation source, and the first and second secondary windings connected in opposite, are connected to the emitters of the first and second transistors, respectively, the bases of which are connected to the first terminals of the first and second resistors, respectively, and the combined emitter of the first and second collectors transistors through a series-connected inductance coil and a capacitor connected to the load, the second output of the first and second secondary windings of the input transform torus through respective first and second straight mosmeschennye diodes connected to the second terminals of the first and second resistors, and first and second through reverse biased diodes - to the bases of the first and second transistors.

На чертеже представлена принципиальна электрическа схема усилител класса Д.The drawing shows a circuit diagram of an amplifier class D.

Усилитель класса Д содержит первый и второй транзисторы 1 и 2, входной трансформатор 3 с первичной обмоткой 4 и первой и второй вторичными обмотками 5 и 6, первый и второй пр мосмещенные диоды 7 и 8, первый и второй обратносмещенные диоды 9 и 10, первый и второй резисторы 11 и 12, конденсаторы 13-15, катущка 16 индуктивности , нагрузка 17.A class D amplifier contains the first and second transistors 1 and 2, the input transformer 3 with the primary winding 4 and the first and second secondary windings 5 and 6, the first and second forward diodes 7 and 8, the first and second reverse biased diodes 9 and 10, the first and second second resistors 11 and 12, capacitors 13-15, inductance coil 16, load 17.

Усилитель класса Д работает следующим образом.Class D amplifier works as follows.

Напр жение от источника возбуждени (не показан) поступает на первичную обмотку 4 входного трансформатора 3. Напр жение первой и второй вторичных обмоток 5 и 6 равны по величине и противофазны дл обеспечени поочередного включени и выключени первого и второго транзисторов 1 и 2. Форсированное включение первого (второго) транзистора. J(2) обеспечиваетс цепочкой, состо щей из первого (второго ) пр мосмещенного диода 7(8), конденсатора 13(14), который щунтирует первый (второй) резистор 11(12) в момент включени . Тем самым обеспечиваетс значительный бросок тока базы и уменьшаетс врем включени первого (второго) транзистора 1(2). По мере зар да конденсатора 13(14) ток базы уменьшаетс и определ етс величиной первого (второго) резистора 11(12). При нарастании импульса первый (второй) обратносмещенный диод 9(10) оказываетс закрытым. За счет поочередного включени и выключени первого и второго транзисторов 1 и 2 на цепочке, состо щей из катушки 16 индуктивности, конденсатора 15 и нагрузки 17, имеетс напр жение импульсной формы. На нагрузке 17 за счет избирательных свойств LCR-контура выдел етс перва гармоника последовательности пр моугольных импульсов.The voltage from the excitation source (not shown) is supplied to the primary winding 4 of the input transformer 3. The voltage of the first and second secondary windings 5 and 6 are equal in magnitude and antiphase to provide alternating switching on and off of the first and second transistors 1 and 2. Forced switching on the first (second) transistor. J (2) is provided with a chain consisting of the first (second) direct-displaced diode 7 (8), capacitor 13 (14), which bypasses the first (second) resistor 11 (12) at the moment of switching on. This ensures a significant inrush of the base current and reduces the turn-on time of the first (second) transistor 1 (2). As the capacitor 13 (14) charges, the base current decreases and is determined by the value of the first (second) resistor 11 (12). When the pulse increases, the first (second) back-biased diode 9 (10) becomes closed. By alternately turning on and off the first and second transistors 1 and 2 on the chain, consisting of the inductor 16, the capacitor 15 and the load 17, there is a pulse form voltage. At load 17, the first harmonic of a sequence of rectangular pulses is distinguished by the selective properties of the LCR circuit.

В отсутствии первого и второго пр мо смещенных диоДов 7 и 8 при форсированном рассасывании зар да в базе первого или второго транзисторов 1 и 2 больщим током базы Itfp к соответственно первой или второй вторичным обмоткам 5 и 6 входного трансформатора 3 прикладываетс отрицательное напр жениеIn the absence of the first and second displaced diodes 7 and 8, when the charge in the base of the first or second transistors 1 and 2 is accelerated, a negative voltage is applied to the first or second secondary windings 5 and 6 of the first or second transistors 1 and 2, respectively.

Uffp Е 6 - 1бргл - Ед - 1бр гд к (гд Ч- ген),Uffp E 6 - 1brgl - Ed - 1br gd c (rd H - gene),

5 где Еб и Ед - напр жение отпирани первого (второго) транзистора 1 (2) и первого (второго) обратносмещенного диода 9(10) соответственно (Еб«Ед 0,7В; Гбн -сопротивление базы насыщенного первого (второго) тран ,зистора 1(2);5 where Eb and Ed are the tripping voltage of the first (second) transistor 1 (2) and the first (second) reverse-biased diode 9 (10), respectively (Eb ”0.7V; Gbn is the base impedance of the saturated first (second) trans, resistor 1 (2);

Гд J- сопротивление первого (второго ) обратносмещенного диода 9(10) в провод щем со5сто нии .Gd J is the resistance of the first (second) reverse-biased diode 9 (10) in the conductive state.

Это напр жение инвертируетс входным трансформатором 3 и прикладываетс к второму плечу схемы в положительной пол рности и при условии /Ufip/ Etf приводит к преждевременному отпиранию второго (первого ) транзистора 2(1) этого плеча. Величина возникающего при этом сквозного тока пропорциональна разностиThis voltage is inverted by the input transformer 3 and is applied to the second side of the circuit in a positive polarity and, under the condition [Ufip / Etf, leads to premature unlocking of the second (first) transistor 2 (1) of this shoulder. The value of the through current arising in this case is proportional to the difference

AU /U6p/ -Ek.AU / U6p / -Ek.

Включение последовательно с вторым (первым) резистором 12(11) второго (первого ) пр мосмещенного 8(7) (или цепочки диодов) уменьшает эту разность на величину напр жени отпирани второго (первого) пр мосмещенного диода 8(7) (или цепочки диодов), т.е.Turning on in series with the second (first) resistor 12 (11) of the second (first) direct 8 (7) (or diode chain) reduces this difference by unlocking the voltage of the second (first) direct diode 8 (7) (or diode chain ), i.e.

ли /Уф/- (К+ 1)EV, где К - число пр мосмещенных диодов, что соответственно приводит к уменьшению (или полному устранению ) сквозных токов.li / Uf / - (K + 1) EV, where K is the number of forward-shifted diodes, which accordingly leads to a decrease (or complete elimination) of through currents.

Анализ схемы с пр мосмещенными диодами в цепи базы показывает, что при заданном значении пр мого тока на этапе насыщени и обратного тока 1бр на этапе рассасывани всегда можно подобрать необходимое число пр мосмещенных диодов, при котором искл1Ьчаетс возможность возникновени сквозных токов, что позвол ет повысить кпд и надежность усилител класса Д.Analysis of the circuit with forward-shifted diodes in the base circuit shows that for a given value of a forward current at the saturation stage and a reverse current of 1br at the resorption stage, it is always possible to choose the necessary number of forward-displaced diodes, which prevents the occurrence of through currents, which allows an increase in efficiency and reliability of class D. amplifier

Claims

CLASS D AMPLIFIER, containing the first and second transistors connected in series with a direct current and having one structure, an input transformer, the primary winding of which is connected to the excitation source, and the first and second secondary windings included in the opposite direction are connected by the first leads to the emitters of the first, respectively and the second transistors, the bases of which are connected to the first terminals of the first and second resistors, respectively, and the combined emitter of the first and the collector of the second transistors through in series the connected inductance coil and capacitor are connected to the load, characterized in that, in order to increase the efficiency and reliability, the second terminals of the first and second secondary windings of the input transformer through the corresponding first and second direct biased diodes are connected to the second terminals of the first and second resistors, respectively and through the first and second reverse biased diodes - to the bases of the first and second transistors, respectively.