(54) УСИЛИТЕЛЬ МОиЩОСТИ Изобретение относитс к усилител м мощности и может использоватьс , например , в миниатюрных слуховых аппаратах. Известен усилитель мощности, охвачен ный общей отрицательной обратной св зью и содержащий (предварительный каскад и выходной двухтактный каскад на транзисторах разного типа проводимости, вход ка дого плеча которого подключен к соответствующей шине источника питани через соответствующий генератор тока flj, Однако известный усилитепь мощности имеет невысокий коэффициент усилени Целью изобрете ни вл етс увеличение коэффициента усилени . Дл этого в усилителе мощности, охваченном общей отрицательной обратной св зью и содержащем предварителышй каскад и выходной двухтактный каскад на транзисторах разного типа прОЕОДЮ гости, вход каждого плеча которого подключен к соответствующей шине источника питани через, соответствующий генератор тока , выход предварительного каскада подсоединен к входу генератора тока одного из плеч, а в каждом плече выходного двухтактного каскада эмиттер транзистора подключен к соответствующей шине источники питани через дополнительный резистор и к входу гейератора тока - через эмиттерно .-базовый переход дополнительного транзистора , коллектор которого подключен к выходу генератора тока другого плеча. На чертеже представлена принципиальна электрическа схема предложенного усилител мощности. Усилитель мощности содержит предварв тельный каскад, выполненный, например, на транзисторах 1, 2, 3, резисторах 4, 5 и конденсаторе 6 с генераторами 7 в 8 тока в коллекторных цеп х транзисторов 1, 2, выходной двухтактный каскад 1Ш транзисторах 9 и 10 разного типа проводимости , входы плеч которого подключень1 к соответствующей шине -источника питани через генераторы тока, соответственно выполненные на транзисторе 11, резисторе 12, источнике 13 и транзисторе 14 в диодном включении, транзисторе 15 в диодном включении, резисторе 16„ транзисторе 17 и резисторе 18, дополнительные транзисторы 19, 2 О, дополнительные резисторы 21, 22, цепь отрицательной обратной св зи, состо щую из резисторов 23, 24, конденсатора. 25 и переменного резистора 26, регулирующего коэффициент усилени , и источник 27 питани 28 микрофон , резистор 29 и конденсатор 30элементы цепи коррекции по выходу, 31 телефон . Элементы 28-31 приведены дл случа использовани предложенного усилител мощности в слуховом аппарате. Предложенный усилитель мощности ра- ботает следующим образом. На вход усилител мощности пос;тупает малый или средний уровень входного сигнала . Целесообразно, чтобы в это врем потребление тока было бы минимал1эным, но при большом входном сигнале усилитель мощности должен выдавать значительную выходную мощность. Известно, что это обеспечиваетс режимом В и AEJ.flpH низком напр жении питани U ц.. пор д- ка 1-1,5 В и особенно в интеграл1 ном исполнении дл обеспечени этого- режима нужно преодолеть следующие трудности: согласовать высокое выходное сопротивление усилительного каскада с нагрузкой без эмиттерных повторителей; обеспечить двух тактный выходной сигнал; обеспечить ма- -лые нелинейные искажени ; получить максимальную амплитуду выходного напр жени . Дл преодолени этих трудностей служит предварительный каскад. Транзисторы 1, 2 предварительного каскада работают при токах эмиттера 2О-ЗО мкА, величина которого выбрана с точки зрени шумовой согласованности с электретным микрофоном (выходное сопротивление которого равно 3-6 кОм) и из экономических сооб ражений. Известно, что при стандартном р- И-изол ционном процессе изготовлени интегральных схем получают р- и-р-латеральные транзисторы с низким пр мым коэффициентом передачи тока при коротко замыкании на выходе п 2-(g пор дка 1030 .Следовательно, припримененииБпрюдварнтельном каскаде р-и -р-латерального транзистора требуемый минимальный базо вый ток Ач (ЛСД КС бллин h T-;--o,06fo,(M,/v) не (лаке Видно, что дл получени достаточного ба зового тока требуетс построение какогото согласующего каскада дл сдвига напр жени и токовой разв зки. Усилительный каскад с динамической нагрузкой допускает малую нагрузку по току, в противном случае быстро падает коэффициент усилени каскада. Во избежание этого в предварительном каскаде введен дополнительный транзистор 3, образующий совместно с транзистором 15 конвертор напр жение - ток. Этот каскад работает при токе 30-50 мкА, при этом он снимает с предыдущего каскада ток 0,3-1 мкА, что достаточно мало. Транзисторы 11, 19, 20, 17обеспечивают правильное смещение (в режиме или В) транзисторов выходного каскада в диапазоне напр жени питани и одновременно требуемый базовый ток величиной пор дка 100 мкА. Последний обеспечиваетс генератором тока 13, транзистором 14 и отнощением площадей эмиттеров транзисторов 15, 20, 17 (от- нощени 1:3, 3:3,3). Дл уменьщени нелинейных искажений, св занных с режимом АВ или В, усилитель мощности охвачен местной глубокой отрицательной обратной св зью:- резисторы 4 и 5 обеспеч шают фиксированное усиление с второго транзистора предварительного каскада до выхода усилител около 15 раз. Если первый каскад усиливает-в 20О-500 раз (в типичном случае) ,то общий коэффициент усилени по напр жению составл ет ЗООО7500 , что больще, чем достаточно. Конденсатор 6 служит дл частотной коррекции усилител . Резисторы 12, 21, 22, 18обеспечивают пороговый режим транзисторов 9 и 1О, которые по одному в зависимости от пол рности выходного сигнала рассеивают мощность на нагрузку-телефон 31. Наличие местной и общей отрицательной обратной св зи обеспечивает температурную стабильность усилител , что особенно важно при низких напр жени х питани . Коэффициент усилени регулируетс переменным резистором 26. Наличие нескольких обратных св зей дает дополнительную возможность регулировать коэффициент усилени усилител мощности. Выходной двухтактный каСкад, работающий в режиме АВ - В, позвол ет усилителю работать при малом потребл емом токе, а выполнение его на транзисторах противоположного типа проводимости повыщает температурную стабильность . Предложенный интегральный усичитель мощности может найти широкое применгние в слуховых аппаратах дл людей с частичной потерей слуха, в ультраминиатюрной аппаратуре, где необходимо малое потребление тока с малыми нелинейными искажени ми , и в приемно-передающей аппаратуре специального применени .(54) POWER AMPLIFIER The invention relates to power amplifiers and can be used, for example, in miniature hearing aids. Known power amplifier, covered by a common negative feedback and containing (preliminary cascade and output push-pull cascade on transistors of different conductivity types, the input of each arm of which is connected to the corresponding power supply bus through the corresponding current generator flj, However, the known power amplification has a low coefficient The aim of the invention is to increase the gain. For this purpose, in a power amplifier covered by a common negative feedback and containing The preliminary cascade and the push-pull output cascade on transistors of different types of guests each, the input of each arm of which is connected to the corresponding power supply bus through the corresponding current generator, the output of the preliminary cascade connected to the input of the current generator of one of the arms, and in each shoulder of the output push-pull cascade the emitter of the transistor connected to the corresponding bus power sources through an additional resistor and to the input of the current geyator of the current - through the emitter. - base transition an additional transistor , Whose collector is connected to the output of the current generator of the other arm. The drawing shows a circuit diagram of the proposed power amplifier. The power amplifier contains a pre-cascade made, for example, on transistors 1, 2, 3, resistors 4, 5, and capacitor 6 with generators 7 to 8 current in collector circuits of transistors 1, 2, output two-stroke cascade 1 of transistors 9 and 10 of different of conductivity type, the inputs of the arms of which are connected to the corresponding power supply bus through current generators, respectively, made on transistor 11, resistor 12, source 13 and transistor 14 in diode switching on, transistor 15 in diode switching on, resistor 16 "transistor 17 and resis a torus 18, additional transistors 19, 2 O, additional resistors 21, 22, a negative feedback circuit consisting of resistors 23, 24, a capacitor. 25 and a variable resistor 26 regulating the gain, and the source 27 of the power supply 28, the microphone, the resistor 29 and the capacitor 30, the output correction circuit, 31 telephones. Elements 28-31 are provided for using the proposed power amplifier in a hearing aid. The proposed power amplifier works as follows. The input of the power amplifier pos; blunts low or medium level of the input signal. It is advisable that at this time the current consumption would be minimal, but with a large input signal, the power amplifier should produce a significant output power. It is known that this is provided by the mode B and AEJ.flpH of the low supply voltage Ucc, then 1–1.5 V, and especially in the integral version, to ensure this mode, the following difficulties must be overcome: to reconcile the high output impedance of the amplifier cascade with load without emitter followers; provide a two-cycle output signal; provide small non-linear distortion; get the maximum amplitude of the output voltage. To overcome these difficulties is a preliminary cascade. Transistors 1, 2 of the preliminary cascade operate at the emitter currents of 2O-ZO μA, the value of which is chosen from the point of view of noise matching with an electret microphone (whose output impedance is 3-6 kΩ) and from economic considerations. It is known that with the standard p-and-insulating process of manufacturing integrated circuits, p-i-p-lateral transistors with low forward current transfer ratio are obtained during a short circuit at the output of n 2- (g on the order of 1030. Consequently, the use of the additional cascade -i-p-lateral transistor required minimum base current of Ah (LSD KS blin h T -; - o, 06fo, (M, / v) not (varnish) It can be seen that to obtain sufficient base current one needs to build a matching cascade for voltage and current decoupling. Amplification to The dynamic load scatter allows a small load on the current, otherwise the gain of the cascade quickly drops, to avoid this, an additional transistor 3 is inserted in the preliminary cascade, which forms a voltage-current converter with the transistor 15. This cascade operates at a current of 30-50 µA , at the same time it removes a current of 0.3-1 μA from the previous stage, which is quite small. Transistors 11, 19, 20, 17 provide the correct bias (in mode or B) of the output stage transistors in the voltage supply range and at the same time The base current is of the order of 100 µA. The latter is provided by a current generator 13, a transistor 14, and a ratio of the emitter areas of the transistors 15, 20, 17 (ratio 1: 3, 3: 3.3). To reduce the nonlinear distortions associated with the AB or B mode, the power amplifier is covered by local deep feedback: - Resistors 4 and 5 provide a fixed gain from the second pre-stage transistor to the output of the amplifier about 15 times. If the first cascade increases by -020-500 times (in a typical case), then the total voltage gain is ZOOO7500, which is longer than enough. Capacitor 6 serves to frequency-correct the amplifier. Resistors 12, 21, 22, 18 provide the threshold mode for transistors 9 and 1O, which one by one depending on the polarity of the output signal dissipate power to the load of the telephone 31. The presence of local and general negative feedback ensures the temperature stability of the amplifier, which is especially important when low voltage supply. The gain is controlled by a variable resistor 26. The presence of several feedbacks provides an additional opportunity to adjust the gain of the power amplifier. An output push-pull kAscad operating in the AV-B mode allows the amplifier to operate at a low current consumption, and performing it on transistors of the opposite conductivity type increases the temperature stability. The proposed power amplifier may find widespread use in hearing aids for people with partial hearing loss, in ultra-miniature equipment, where low current consumption with small non-linear distortions is needed, and in receiving and transmitting equipment for special applications.
Формула иаоб-ретени Formula iaob-reteni
Усилитель мощности, охваченный общей отрицательной обратной св зью и содфжаший предварительный каскад и выходной двухтактный каскад на транзисторах разного типа проводимости, вход каждого плеча которого подключен к соответствую- щей шине источника питани через соответствующий генератор тока, отличающийс тем, чтс с целью увеличени коэффициента усилени , выход предварительного каскада подключен к входу генератора тока одного из плеч, а в каждом плече выходного двухтактного каскада эмиттер транзистора подключен к COOTV ветствующей шине источника питани через дополнительный резистор и к входу генератора тока через эмиттер но-базовый переход дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к выходу генератора тока другого плеча.A power amplifier covered by a common negative feedback and a supportive preliminary cascade and an output push-pull cascade on transistors of different conductivity types, the input of each arm of which is connected to the corresponding power supply bus through a corresponding current generator, characterized by the fact that the output of the preliminary cascade is connected to the input of the current generator of one of the arms, and in each arm of the output push-pull cascade the emitter of the transistor is connected to COOTV correspondingly bus power supply through a further resistor and to the input of the current generator but the emitter-base junction additional transistor whose collector is connected to the output of the other arm of the alternator.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизеSources of information taken into account in the examination
1. Патент США № 3997849, кл. Н 03 F 3/183, опублик. 14.12.76 (прототип).1. US Patent No. 3997849, cl. H 03 F 3/183, published. 12/14/76 (prototype).