(54) ВЫХОДНОЙ КАСКАД УСИЛИТЕЛЯ С ЗАЩИТОЙ ОТ КОРОТКОГО Изобретение относитс к радиотехнике:, и может использоватьс в операционных усилител х (ОУ), а также в усилител х мощности дл обеспечени работоспособности схем после короткого замыкани . Известен выходной каскад усилител с защитой от короткого замыкани нагрузки, содержащий два входных эмиттерных повторител на транзисторах разного типа проводимости выходной двухтактный, каскад на транзисторах разного типа проводимости, включенных .по схеме с общим коллектором, база каждого из которых соединена с эмиттером соответствующего входного эмиттерного повторител , и два транзистора защиты разного типа проводимости , каждый из которых включен параллельно базо-эмиттерному переходу трайзистора того же типа проводимости выходного двухтактного каскада 1. Однако известное устройство имеет увеличен ное потребление тока в режиме короткого замыкани . ЗАМЫКАНИЯ НАГРУЗКИ Цель изобретени - увеличение коэффициента полезного действи (КПД) за счет уменьшени мощности . Дл этого в выходном каскаде усилител с защитой от короткого замыкани нагрузки, содержащем два входных эмиттерных повторител на транзисторах разного типа проводимости , выходной двухтактный каскад на транзисторах разного типа проводимости, включенных по схеме с общим ко.ллектором, база каждого из которых соединена с эмиттером соответствующего входного эмиттерного повторител , и два транзистора- защиты разного типа проводимости, каждый из которых включен параллельно базо-эмиттерному переходу транзистора того же типа проводимости выходного двухтактного каскада, база каждого транзистора защиты соединена через токоограничивающий резистор с базой транзистора противоположного плеча выходного двухтактного каскада .. На чертеже приведена электрическа принципиальна схема предложенного устр 1Йства. 39 Устройство содержит два входных эмиттерных повторител на транзисторах 1 и 2 разного типа проводимости, выходной двухтактный каскад на транзисторах 3 и 4 разного ти па проводимости, транзисторы 5 и 6 защиты, резисторы 7 и 8 в цеп х эмиттеров транзисторов 2 и 1, токоограничивающие резисторы 9 и 10. Устройство работает следующим образом. В услови х отсутстви короткого замыкани на выходе транзисторы 5 и 6 защиты заперты падением напр жени на переходах пар транзисторов 1 и 2. Поскольку выходной .каскад представл ет собой составной повторитель напр жени , име ющий два параллельных канала дл передачи положительных и отрицательных сигналов, то при отсутствии короткого замыкани он работает в режиме повторител напр жени . Общий уровень напр жени открывани транзист ров 5 и 6 защиты с учетом их собственного напр жени открыв ани переходов эмиттербаза будет составл ть 1,4В. Отсутствие токоограннчивающих резисторов в эмиттерах пары выходных транзисторов 3 и 4, а также введение дополнительного уровн напр жени откры Эани транзисторов 5 и 6 защиты позвол ет повысить верхний уровень амплитуд передаваемых на нагрузку сигналов, так как делени сигнала между токоограничивающим резистором и сопротивлением нагрузки не происходит , а уровень напр жени открывани транзисторов 5 и 6 защиты 1,4В надежно обеспечивает их запертое состо ние в щироком диапазоне изменени сопротивлений нагрузки. Кроме того, отсутствие токоограничивающих резисторов в эмиттерах выходных транзисторов 3 и 4 позвол ет задать в них .стационарный ток практически равный стационар ному току, протекающему через входные тран зисторы 3 и 4, что уменьшает уровень нелинейных искажений при передаче малых сигналов также в широком диапазоне изменени сопротивлений нагрузки. Тем самым обеспевдваетс увеличение динамического диапазона передачи сигналов. При коротком замыкании выхода каскада на землю рветс обратна св зь. Напр жение смещени или присутствующий входной сиг-. НШ1 усиливаютс операционным усилителем 11 При этом в зависимости от пол рности открываютс транзисторы 5 или 6 защиты. Рассмотрим случай защиты при положительном сигнале, работа каскада при отрицательном сигнале будет аналогичной. При действийпол ожительно го сигаала открываетс транзистор 5, который своим коллекторным током закрывает транзистор 1 и насыщаетс . Ток коллектора транзистора 5 в режиме насыщеки практически равен току через режимное сопротивление резистора 8, ток базы транзистора 5 ограничен токоограничивающим резистором 9 и составл ет небольшую величину, определ емую исход из условий насыщени транзистора 5 как: где |3 - величина усилени по току транзистора 5; RS - величина сопротивлени резисто ра 8; ЕПИТ величина напр жени источника питани . ЕПИТ практически равно стационарному RQ току через транзистор 1. При типовых значени х этого тока 2-3 мА и 0 20-30 ток базы может быть ограничен значением 0,2-0,3 мА. Так как в режиме насыщени напр жение коллектор-эмиттер транзистора 5 становитс существенно меньшим напр жени открытого перехода эмиттер-база выходного транзистора 3, то транзистор 3 закрываетс . Одновременно закрываетс и выходной транзистор 4, так как на его базу действует положительный выходной сигнал операционного усилител 11Таким образом, в режиме короткого замыкани пара выходных транзисторов 3 и 4 и транзистор 1 закрыт, а ток транзистора 2 увеличиваетс на малую величину, что приводит не к увеличению, а к уменьщению потреблени тока от источников питани . В цел х устранени пробо переходов эмиттер-база закрытых транзисторов изменение потенциала на переходах может быть ограничено любым известным способом, например Диодными ограничител ми на выходе операционного усилител 11. выходной каскад был использован в гибридной схеме быстрого операционного усилител и позволил получить на нагрузке 500 м напр жени сигнала 6В без практического увеличени тока потреблени схемы при коротком замыкании выхода на землю по сравнению со стационарным током потреблени . Ф.ормула изобретени Выходной каскад усилител с защитой от короткого замыкани нагрузки, содержащий два входных эмиттерных повторител на транзисторах разного типа проводимости, выходной двухтактный каскад на транзисторах разного типа проводимости, включенный по схеме с общим коллектором, база каждого из которых соединена с эмиттером соответствующего входного эмиттерного повторител , и два транзистора защиты разного типа проводимости, каждый из которых включен параллельно базоэмиттерному переходу транзистора того же типа проводимости выходного двухтактного каскада , отличающийс тем, что, с целью увеличени КПД за счет уменьшени (54) EXIT CASCADE OF AMPLIFIER WITH PROTECTION AGAINST SHORT The invention relates to radio engineering :, and can be used in operational amplifiers (OC), as well as in power amplifiers to ensure the operability of the circuits after a short circuit. Known output stage of the amplifier with protection against short circuit of the load, containing two input emitter repeater on transistors of different conductivity type output push-pull, cascade on transistors of different conductivity type, included in the circuit with a common collector, the base of each of which is connected to the emitter of the corresponding input emitter follower , and two protection transistors of different conduction types, each of which is connected parallel to the basic-emitter junction of the same resistance of the same type of conduction a push-pull stage 1. However, the known device has Noe increased current consumption in the short circuit mode. LOAD CIRCUITS The purpose of the invention is to increase the coefficient of performance (COP) by reducing the power. To do this, in the output stage of the amplifier with protection against short circuit of the load, containing two input emitter repeaters on transistors of different conductivity types, output push-pull cascade on transistors of different conductivity type, connected according to the scheme with common collector, the base of which is connected to the emitter of the corresponding input emitter follower, and two transistor protection of a different type of conductivity, each of which is connected in parallel with the base-emitter junction of the transistor of the same conductivity type and the output push-pull cascade, the base of each protection transistor is connected via a current-limiting resistor to the base of the transistor of the opposite arm of the output push-pull cascade. The figure shows an electrical schematic diagram of the proposed device. 39 The device contains two input emitter repeaters on transistors 1 and 2 of different conductivity types, output push-pull cascade on transistors 3 and 4 of different conductivity types, transistors 5 and 6 protection, resistors 7 and 8 in the emitter circuits of transistors 2 and 1, current-limiting resistors 9 and 10. The device operates as follows. In the absence of a short circuit at the output, the protection transistors 5 and 6 are locked by a voltage drop at the junction of transistors 1 and 2. Since the output stage is a composite voltage repeater with two parallel channels for transmitting positive and negative signals, in the absence of a short circuit, it operates in voltage follower mode. The total voltage level of the opening of the transistors 5 and 6 of the protection, taking into account their own voltage, by opening the single transitions of the emitter base will be 1.4V. The absence of current-limiting resistors in the emitters of a pair of output transistors 3 and 4, as well as the introduction of an additional voltage level Aeany of the protection transistors 5 and 6 allows to increase the upper level of the amplitudes of the signals transmitted to the load, since dividing the signal between the current limiting resistor and the load resistance does not occur and the opening voltage level of the 1.4V protection transistors 5 and 6 reliably ensures their locked state in a wide range of variation of the load resistances. In addition, the absence of current-limiting resistors in the emitters of output transistors 3 and 4 allows them to set a stationary current almost equal to a stationary current flowing through the input transistors 3 and 4, which reduces the level of non-linear distortions in the transmission of small signals also in a wide range of variation load resistance. This ensures an increase in the dynamic range of signal transmission. In the event of a short circuit on the output of a cascade to earth, the rweets are inversely connected. The bias voltage or input signal present. NS1 is amplified by an operational amplifier 11. In this case, transistors 5 or 6 of protection are opened, depending on polarity. Consider the case of protection with a positive signal, the cascade with a negative signal will be similar. During the action of the positive signal, transistor 5 opens, which with its collector current closes transistor 1 and becomes saturated. The collector current of transistor 5 in the saturation mode is almost equal to the current through the resistance of the resistor 8, the base current of transistor 5 is limited by the current limiting resistor 9 and is small, determined from the saturation conditions of transistor 5 as: where | 3 is the current gain of transistor 5 ; RS is the resistance value of resistor 8; EPIT value of supply voltage. EPIT is almost equal to the stationary RQ current through transistor 1. With typical values of this current of 2-3 mA and 0 20-30, the base current can be limited to 0.2-0.3 mA. Since in the saturation mode the voltage of the collector-emitter of the transistor 5 becomes significantly lower than the voltage of the open transition emitter-base of the output transistor 3, the transistor 3 closes. At the same time, the output transistor 4 is also closed, since its base is affected by the positive output signal of the operational amplifier 11. Thus, in short-circuit mode, the pair of output transistors 3 and 4 and transistor 1 is closed and the current of transistor 2 is increased by a small amount, which does not increase and to a decrease in current consumption from power sources. In order to eliminate the emitter-base breakdown of closed transistors, the potential change at the junctions can be limited by any known method, for example, Diode limiters at the output of the operational amplifier 11. The output stage was used in the hybrid scheme of the fast operational amplifier and allowed signal 6V without a practical increase in the current consumption of the circuit during a short circuit output to earth compared to a stationary current consumption. The formula of the invention The output stage of the amplifier with short-circuit protection of the load, containing two input emitter followers on transistors of different conductivity types emitter follower, and two protection transistors of different conductivity type, each of which is connected parallel to the base-emitter junction of the same type transistor Qdim push-pull output stage, characterized in that, in order to increase efficiency by reducing
мощности потерь, база каждого транзистора защиты соединена через токоограшгшвающий резистор с базой транзистора противоположного плеча выходного двухтактного каскада.power losses, the base of each protection transistor is connected through a current-limiting resistor to the base of the transistor of the opposite arm of the output push-pull stage.
Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. ALTA FREQVENZA, vol. XI, 1973, N 11, p. 617 (прототип).Sources of information taken into account during the examination 1. ALTA FREQVENZA, vol. XI, 1973, N 11, p. 617 (prototype).