SU1146791A1

SU1146791A1 - Power amplifier

Info

Publication number: SU1146791A1
Application number: SU833606285A
Authority: SU
Inventors: Олег Трофимович Гриценко; Игорь Николаевич Лосев; Наила Генжаевна Раджабова
Original assignee: Ташкентский электротехнический институт связи
Priority date: 1983-06-17
Filing date: 1983-06-17
Publication date: 1985-03-23

Abstract

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий первый и второй входные транзисторы , базы которых объединены, эмиттеры соединены с общей шиной, а коллекторы соответственно через первый и второй резистивные делители соединены соответственно с первой и второй шинами источника питани , выполненного со средней точкой к которым также подключены эмиттеры соответственно первого и второго управл ющих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно первого и второго резистивных делителей, а коллекторы - к базам соответственно первого и второго выходных транзисторов, включенных по с общим Эмиттером, причем структура второго входного-и первых управл ющего и выходного транзисторов противоположна структуре первого входного и вторых управл ющего и выходного транзисторов, отличающийс тем, что, с целью повыщени его быстродействи и КПД, в него введены первый и второй коммутирующие и первый и второй дополнительные транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, первый и второй дополнительные резистивные делители , включенные параллельно соответственно первому и второму резистивным делител м , а также первый и второй резисторы, включенные между базой соответственно первого и второго выходных транзисторов и коллектором соответственно второго и первого коммутирующих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно второго и первого дополнительных резистивных делителей, а коллекторы пер (Л вого и BTOporq дополнительных транзисторов подключены к базам соответственно второго и первого дополнительных транзисторов и отводам соответственно второго и первого резистивных делителей, причем структура первых коммутирующего и дополнительного транзисторов соответствует структуре первого выходного транзистора и противоположна структуре второго выходО ) ного транзистора, коллекторы которых объе динены и подключены к нагрузке. соPOWER AMPLIFIER containing the first and second input transistors, the bases of which are combined, the emitters are connected to a common bus, and the collectors are connected via the first and second resistive dividers respectively to the first and second power supply buses, which have a midpoint to which the emitters are also connected, respectively. and the second control transistors, the bases of which are connected to the taps of the first and second resistive dividers, respectively, and the collectors - to the bases of the first and second, respectively The second output transistors included in the common emitter, the structure of the second input and the first control and output transistors opposite to the structure of the first input and second control and output transistors, characterized in that, in order to improve its speed and efficiency, it is entered the first and second switching and the first and second additional transistors connected in a common emitter circuit, the first and second additional resistive dividers connected in parallel to the first and second respectively the second resistive dividers, as well as the first and second resistors connected between the base of the first and second output transistors respectively and the collector of the second and first switching transistors, respectively, whose bases are connected to the taps of the second and first additional resistive dividers, respectively, and the collectors of the first and BTOporq additional transistors are connected to the bases of the second and first additional transistors, respectively, and taps of the second and first resistive dividers, respectively, Moreover, the structure of the first switching and additional transistors corresponds to the structure of the first output transistor and is opposite to the structure of the second output transistor, the collectors of which are combined and connected to the load. with

Description

Изобретение относитс к радиоэлектронике и может использоватьс дл управлени исполнительными устройствами посто нного и переменного тока в системах автоматического регулировани .The invention relates to electronics and can be used to control actuators of direct and alternating current in automatic control systems.

Известен двухтактный усилитель мощности , в котором дл исключени сквозных токов , возникающих при переключении выходных транзисторов, вводитс задержка включени закрытого транзистора на врем заведомо большее, чем врем рассасывани неосновных носителей в базе открытого транзистора 1.A push-pull power amplifier is known, in which in order to eliminate the through currents that occur when switching output transistors, the turn-on delay of the closed transistor is introduced for a time which is known to be greater than the absorption time of the minority carriers in the base of the open transistor 1.

В этом усилителе мощности исключение сквозных токов из-за фиксированного времени задержки включени закрытого транзистора не позвол ет учитывать частотные свойства конкретных экземпл ров выходных транзисторов, что ограничивает быстродействие усилител мощности.In this power amplifier, the exclusion of through currents due to the fixed turn-on delay time of a closed transistor does not allow for the frequency properties of particular output transistors to be taken into account, which limits the performance of the power amplifier.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности вл етс усилитель мощност ,., содержащий первый и второй входные транзисторы, базы которых объединены, эмиттеры соединены с общей щиной, а коллекторы соответственно через первый и второй резистивные делители, соединены соответственно с первой и второй щинами источника питани , выполненного со средней точкой , к которым также подключены эмиттеры соответственно первого и второго управл ющих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно первого и второго резистивных делителей, а коллекторы - к базам соответственно первого и второго выходных транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером, причем структура второго входного и первых управл ющего и выходного транзисторов противоположна структуре первого входного и вторых управл ющего и выходного транзисторов , а нагрузка соединена с общим выводом диодов, включенных в коллекторные цепи первого и второго выходных транзисторов 2.The closest to the invention in technical essence is a power amplifier,., Containing the first and second input transistors, the bases of which are combined, the emitters are connected to a common thickness, and the collectors are connected via the first and second resistive dividers respectively to the first and second power supply sources. made with a midpoint, to which the emitters of the first and second control transistors, respectively, are also connected, whose bases are connected to the taps of the first and second resistors, respectively dividers, and collectors - to the bases of the first and second output transistors, respectively, connected according to a common emitter circuit, the structure of the second input and first control and output transistors opposite to the structure of the first input and second control and output transistors, and the load is connected to the common the output of the diodes included in the collector circuit of the first and second output transistors 2.

В известном усилителе мощности через диоды, включенные в коллекторные цепи первого и второго выходных транзисторов, протекает ток нагрузки, имеющий значение в мощных усилител х от единиц до дес тков ампер, что приводит к дополнительным значительным потер м мощности, примерно равным потер м на первом и втором выходных транзисторах. Быстродействие известного усилител мощности ограничено верхней рабочей частотой примен емых силовых диодов, что не позвол ет использовать частотные свойства современных мощных высокочастотных транзисторов. Это приводит к уменьщению КПД и ухудшению динамических характеристик систем управлени , построенных на базе известного усилител мощности.In a known power amplifier, a load current is applied through the diodes included in the collector circuits of the first and second output transistors, having a value of from one to ten amperes in powerful amplifiers, which leads to additional significant power losses approximately equal to the losses at the first and second output transistors. The speed of a known power amplifier is limited by the upper operating frequency of the applied power diodes, which prevents the use of the frequency properties of modern high-power high-frequency transistors. This leads to a decrease in efficiency and deterioration of the dynamic characteristics of control systems built on the basis of a known power amplifier.

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

Цель достигаетс тем, что в усилитель мощности, содержащий первый и второй входные транзисторы, базы которых объединены , эмиттеры соединены с общей шиной , а коллекторы соответственно через первый и второй резистивные делители соединены соответственно с первой и второй шинами источника питани , выполненного со средней точкой, к которым также подключены эмиттеры соответственно первого и вто0 рого управл ющих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно первого и второго резистивных делителей, а коллекторы - к базам соответственно первого и второго выходных транзисторов,The goal is achieved by the fact that the emitters are connected to the common bus to the power amplifier containing the first and second input transistors, the bases of which are connected, and the collectors are connected to the first and second buses of the power supply, made with a midpoint, respectively, through the first and second resistive dividers to which are also connected the emitters, respectively, of the first and second control transistors, the bases of which are connected to the taps of the first and second resistive dividers, respectively, and the collectors - to the bases respectively the first and second output transistors,

включенных по схеме с общим эмиттером, причем структура второго входного и первых управл ющего и выходного транзисторов противоположна структуре первого входного и вторых управл ющего и выходного транзисторов, введены первый и второй коммутирующие и лервый и второй дополнительные транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, первый и второй дополнительные резистивные делители, включенные параллельно соответственно первому и второму резистивным делител м, а также первый и второй резисторы, включенные между базой соответственно первого и второго выходных транзисторов и коллектором соответственно второго и первого коммутирующих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно второго и первого дополнительных резистивных делителей, а коллекторы первого и второго дополнительных транзисторов подключены к базам соответственно второго и первого дополнительных транзисторов иswitched on with a common emitter, and the structure of the second input and first control and output transistors is opposite to the structure of the first input and second control and output transistors, the first and second switching and the first and second additional transistors included in the scheme with a common emitter are introduced, the first and the second additional resistive dividers connected in parallel, respectively, to the first and second resistive dividers, as well as the first and second resistors connected between the base respectively enno first and second output transistors and the collector, respectively of the first and second switching transistors, whose bases are connected respectively to taps of the first and second additional resistive divider and the collectors of the first and second additional transistors are respectively connected to the bases of the first and second additional transistors and

отводам соответственно второго и первого резистивных делителей, причем структура первых коммутирующего и дополнительного транзисторов соответствует структуре первого выходного транзистора и противопоQ ложна структуре второго выходного транзистора , коллекторы которых объединены и подключены к нагрузке. ,taps of the second and first resistive dividers, respectively; the structure of the first switching and additional transistors corresponds to the structure of the first output transistor and is counterproductive to the structure of the second output transistor, the collectors of which are combined and connected to the load. ,

На чертеже представлена принципиальна схема усилител мощности.The drawing shows a circuit diagram of a power amplifier.

Усилитель мощности -содержит первый иPower amplifier - contains the first and

5 второй входные транзисторы 1 и 2, первый и второй управл ющие транзисторы 3 и 4, первый и второй коммутирующие транзисторы 5 и 6, первый и второй выходные транзисторы 7 и 8, первый и второй дополнительные транзисторы 9 и 10, первый и второй резистивные делители 11 и 12, пер- вый и второй дополнительные резистивные делители 13 и 14, первый и второй резисторы 15 и 16, первую и вторую щины 17 и 18 источника питани и нагрузку 19.5 second input transistors 1 and 2, first and second control transistors 3 and 4, first and second switching transistors 5 and 6, first and second output transistors 7 and 8, first and second additional transistors 9 and 10, first and second resistive dividers 11 and 12, the first and second additional resistive dividers 13 and 14, the first and second resistors 15 and 16, the first and second wires 17 and 18 of the power supply and the load 19.

5 Усилитель мощности работает следующим образом.5 The power amplifier works as follows.

При отрицательно м входном напр жении первые входной управл ющий, коммутирующий и дополнительный транзисторы 1, 3, 5With a negative input voltage, the first input control, switching and auxiliary transistors 1, 3, 5

и 9 и второй выходной транзистор 8 закрыты , а второй входной транзистор 2 открыт, потенциал его коллектора примерно равен потенциалу общей точки питани , что обеспечивает положительное смещение на базах вторых управл ющего, коммутирующего и дополнительного транзисторов 4, 6 и 10:and 9 and the second output transistor 8 are closed, and the second input transistor 2 is open, the potential of its collector is approximately equal to the potential of the common power point, which provides a positive bias on the bases of the second control, switching and auxiliary transistors 4, 6 and 10:

Коллекторный ток второго коммутирующего транзистора 6 протекает от первой (плюсовой) шины 17 источника питани через базо-эмиттерный переход первого выходного транзистора 7 и открывает его, обеспечива ток в нагрузке Ш. С целью уменьщени времени открывани мощности первого выходного транзистора 7, а также уменьщени рассеиваемой мощности, коллекторный ток второго коммутирующего транзистора 6 выбираетс из услови обеспечени насыщени первого выходного транзистора 7.The collector current of the second switching transistor 6 flows from the first (positive) power supply bus 17 through the base-emitter junction of the first output transistor 7 and opens it, providing current in the load W. To reduce the opening time of the power of the first output transistor 7, as well as reduce the dissipated power, the collector current of the second switching transistor 6 is selected from the condition of providing the saturation of the first output transistor 7.

Так как первый коммутирующий транзистор 5 закрыт, а ток обратно смещенного перехода коллектор-база второго выходного транзистора 8 пренебрежимо мал, можно считать, что ток коллектора второго управл ющего транзистора 4 равен нулю. Несмотр на то, что через базо-эмиттерньге переходы первых управл ющего и дополнительного транзисторов 3 и 9 коллектор второго дополнительного транзистора 10 подключен к первой (плюсовой) шине 17 источника питани и имеет базовое смещение, ток коллектора этого транзистора также равен нулю. Это можно объ снить следующим образом. Вторые управл ющий и дополнительный транзисторы 4 и 10 (также как и 3 и 9) образуют св занную симметричную структуру . Напр жени на базо-эмиттерных переходах вторых управл ющего и дополнительного транзисторов 4 и 10 равны. В св зи с тем, что ток коллектора второго управл ющего транзистора 4 равен нулю, его статическое входное сопротивление мало, базоэмиттерное напр жение также мало, весь ток, поступающий от второго входного транзистора 2 в точку включени баз вторых управл ющего и дополнительного транзисторов 4 и 10, стекает на вторую (отрицательную ) шину 18 источника питани через открытый базо-эмиттерный переход второго управл ющего транзистора 4. Наличие напр жени между коллекторо.м и эмиттером второго дополнительного транзистора 10 определ ет большее статическое входное сопротивление и более высокий открывающий потенциал базо-эмиттерного перехода по сравнению с вторым управл ющим транзистором 4. При этом базо-эмиттерный переход второго дополнительного транзистора 10 и, следовательно, ток его коллектора равен нулю.Since the first switching transistor 5 is closed, and the reverse bias current of the collector-base of the second output transistor 8 is negligible, we can assume that the collector current of the second control transistor 4 is zero. Despite the fact that through the Bazo-emitter transitions of the first control and additional transistors 3 and 9 the collector of the second additional transistor 10 is connected to the first (positive) power supply bus 17 and has a base offset, the collector current of this transistor is also zero. This can be explained as follows. The second control and auxiliary transistors 4 and 10 (as well as 3 and 9) form a coherent symmetric structure. The voltages at the base-emitter junctions of the second control and auxiliary transistors 4 and 10 are equal. Due to the fact that the collector current of the second control transistor 4 is zero, its static input resistance is low, the baso-emitter voltage is also small, all the current coming from the second input transistor 2 to the switching point of the bases of the second control and additional transistors 4 and 10 flows down to the second (negative) power supply bus 18 through the open base-emitter junction of the second control transistor 4. The presence of voltage between the collector and the emitter of the second additional transistor 10 determines large its static input resistance and higher opening potential of the base-emitter junction compared to the second control transistor 4. In this case, the base-emitter junction of the second auxiliary transistor 10 and, therefore, its collector current is zero.

При смене пол рности входного напр жени второй входной транзистор 2 закрываетс , за. ним закрыва етс второй коммутирующий транзистор 6, а первый входной транзистор I открываетс , открыва первые управл ющий, коммутирующий и дополнительный транзисторы 3, 5 и 9. Через первый управл ющий транзистор 3 протекает коллекторный ток рассасывани зар да неосновных носителей из базы первого выходного транзистора 7. Коллекторный ток первого управл ющего транзистора 3 обуславливает коллекторный ток первого дополнительного транзистора 9, поэтому остаетс открытым второй управл ющий транзистор 4 шунтирующий базо-эмиттерный переход второго выходного транзистора 8. После завершени рассасывани избыточного зар да в базе первого выходного транзистора 7 и перехода его в режим отсечки, коллекторный ток первого управл юшего транзистора 3 стремитс к нулю, что приводит к резкому возрастанию его базового тока. При этом первый дополнительный транзистор 9 закрываетс , что свидетельствует о завершении процесса выключени первого выходного транзистора 7. Вслед за первым дополнительным транзистором 9 выключаетс второй управл юший транзистор 4, коллекторный ток первого коммутирующего транзистора 5 переключаетс в базу второго выходного транзистора 8.When changing the polarity of the input voltage, the second input transistor 2 closes, for. It closes the second switching transistor 6, and the first input transistor I opens, opening the first control, switching and auxiliary transistors 3, 5 and 9. The collector charge resorption of minority carriers from the base of the first output transistor 7 flows through the first control transistor 3 The collector current of the first control transistor 3 causes the collector current of the first auxiliary transistor 9, therefore, the second control transistor 4 remains open shunt base-emitter voltage the stroke of the second output transistor 8. After the dissipation of the excess charge in the base of the first output transistor 7 and its transition to the cut-off mode, the collector current of the first control transistor 3 tends to zero, which leads to a sharp increase in its base current. The first auxiliary transistor 9 closes, which indicates the completion of the shutdown process of the first output transistor 7. Following the first auxiliary transistor 9, the second control transistor 4 turns off, the collector current of the first switching transistor 5 switches to the base of the second output transistor 8.

В предлагаемом усилителе, .мощности мощность, рассеиваема в первом и втором дополнительных транзисторах 9 и 10 и пер-, вом и. втором управл ющих транзистора.ч 3 и 4 в статическом режиме, равна нулю. Мощность , рассеиваема в этих транзисторах при переключении плеч усилител мощности, значительно (на два-три пор дка) меньше .мощности, рассеиваемой в диодах известного усилител , что обеспечивает более вь1сокий КПД по сравнению с известным усилителем, предельное быстродействие переключени первого и второго выходных транзисторов 7. и 8 и сохранение высокой надежности, что обусловлено отсутствием сквозных токов.In the proposed amplifier, power, the power is dissipated in the first and second additional transistors 9 and 10 and in the first and second transistors. The second control transistor, h 3 and 4 in static mode, is zero. The power dissipated in these transistors when switching the shoulders of a power amplifier is significantly (two to three orders of magnitude) less than the power dissipated in the diodes of a known amplifier, which provides a higher efficiency than the known amplifier, the switching speed of the first and second output transistors 7. and 8 and maintaining high reliability, due to the lack of through-currents.

nn

оabout

II

Claims

A POWER AMPLIFIER containing the first and second input transistors, the bases of which are combined, the emitters are connected to a common bus, and the collectors, respectively, through the first and second resistive dividers are connected, respectively, to the first and second buses of the power supply, made with a midpoint to which emitters are also connected, respectively, of the first and second control transistors, the bases of which are connected to the taps of the first and second resistive dividers, respectively, and the collectors are connected to the bases of the first and second, respectively about output transistors connected according to the scheme with a common emitter, and the structure of the second input and first control and output transistors is opposite to the structure of the first input and second control and output transistors, characterized in that, in order to increase its speed and efficiency, the first and second switching and the first and second additional transistors included in the circuit with a common emitter, the first and second additional resistive dividers connected in parallel, respectively, the first and second resistive dividers, as well as the first and second resistors connected between the base of the first and second output transistors, respectively, and the collector of the second and first switching transistors, respectively, whose bases are connected to the taps of the second and first additional ® resistive dividers, respectively, and the collectors of the first and the second additional transistors are connected to the bases of the second and first additional transistors, respectively, and taps of the second and first resistive dividers, respectively the structure of the first switching and additional transistors corresponds to the structure of the first output transistor and is opposite to the structure of the second output transistor, the collectors of which are combined and connected to the load.

SU .... 1146791