УСИЛИТЕЛЬ ТОКА Российский патент 1994 года по МПК H03F3/04 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в измерительной технике, технике связи, вычислительной технике.

Цель изобретения - уменьшение входного сопротивления усилителя тока.

На фиг. 1 приведена электрическая принципиальная схема предлагаемого усилителя тока; на фиг. 2 показано распределение токов в усилителе при его работе.

Усилитель тока содержит первый 1, второй 2, третий 3 и четвертый 4 транзисторы и генератор 5 тока.

Работа предложенного усилителя тока рассматривается при следующих условиях: все транзисторы идентичны, в том числе площади эмиттеров двухэмиттерных транзисторов 3 и 4 одинаковы и равны площадям эмиттеров транзисторов 1 и 2, токи базы транзисторов пренебрежимо малы по сравнению с их коллекторными токами, транзисторы работают на частотах много меньших f - граничной частоты коэффициента передачи транзисторов по току в схеме с общей базой α.

Первоначально подаются напряжение смещения, ток генератора 5 и входной ток такой величины, чтобы вывести все транзисторы в активный режим. При этом постоянная составляющая I₀₂ тока, протекающего в цепях вторых эмиттеров транзисторов 3 и 4, равна половине тока генератора тока 5, постоянная составляющая тока, протекающего в цепях первых эмиттеров транзисторов 3 и 4, равна постоянной (синфазной) составляющей I₀₁входного тока, а постоянная составляющая эмиттерных токов транзисторов 1 и 2 равна сумме токов I₀₁ и I₀₂.

Напряжение на входе предложенного усилителя тока равно (см. фиг. 2):
U_вх=U+U-U+U (1) где U, U - база-эмиттерные напряжения в цепях соответственно первого и второго эмиттеров транзистора 3;
U, U - база-эмиттерные напряжения соответственно в цепях первого и второго эмиттеров транзистора 4.

Выразив базо-эмиттерные напряжения транзисторов через их эмиттерные токи с помощью уравнения Эберса-Молла с точностью до значения обратного тока эмиттерного p-n-перехода I_S, запишем (1) в следующем виде:
U_вх=-ϕ_т ln + ϕ_т ln - ϕ_т ln +
+ ϕ_т ln = ϕ_т ln · , (2) где i_вх - дифференциальная составляющая входного тока;
i₁ - переменный ток, протекающий в цепи вторых эмиттеров транзисторов 3 и 4;
ϕ_т - температурный потенциал.

Найдем значение тока i₁. В соответствии с вторым законом Кирхгофа, сумма напряжений в замкнутом контуре база-эмиттер транзистора 2, база-второй эмиттер транзистора 3, второй эмиттер-база транзистора 4, эмиттер-база транзистора 1, равна нулю
U+U-U-U=0, (3) где U, U - база-эмиттерные напряжения транзисторов 1 и 2 соответственно.

Представим база-эмиттерные напряжения в выражении (3) с помощью уравнения Эберса-Молла
nln - ϕ_тln - (4)
Преобразовав выражение (4), получим
1+ 1- =1- 1+ . (5)
Соотношение (5) позволяет выразить i₁ через i_вх
i₁= i_вх (6)
Подставляя выражение (6) в выражение (2), получим
U_вх= ϕ_т ln · = ϕ_т ln1= 0 (7)
Таким образом, напряжение на входе предложенного усилителя тока не зависит от величины входного тока и в пределах принятых допущений равно нулю, что соответствует нулевому входному сопротивлению усилителя.

Коэффициент передачи по току усилителя равен
K= = =1+ . (8)
Таким образом, предложенный усилитель тока выгодно отличается от прототипа тем, что при прочих равных условиях (коэффициент усиления, количество транзисторов, диапазон рабочих частот, потребляемая мощность) имеет пониженное входное сопротивление.

Использование: в радиотехнике, в измерительной технике, технике связи, вычислительной технике. Сущность изобретения: уменьшение входного сопротивления достигается тем, что в усилителе тока, содержащем транзисторы (Т) 1 - 4, транзисторы 3 и 4 выполнены с дополнительными вторыми эмиттерами, соединенными с выходом введенного генератора 5 тока. Положительный эффект обусловлено дополнительным падением напряжений на база-эмиттерных переходах первых эмиттеров Т 3 и Т 4, которое будучи равным по абсолютной величине и обратным по знаку падению напряжений на база-эмиттерных переходах Т 1 и Т 2, обеспечивает компенсацию последнего. В результате напряжение на входе усилителя тока неизменно во всем диапазоне изменений входных токов, что соответствует нулевому входному сопротивлению усилителя. 2 ил.

УСИЛИТЕЛЬ ТОКА, содержащий первый и второй транзисторы, коллекторы которых являются соответствующими выходами усилителя тока, базы - входом для подачи напряжения смещения, третий и четвертый транзисторы, при этом коллектор третьего и база четвертого транзисторов соединены с эмиттером первого транзистора, коллектор четвертого и база третьего транзисторов соединены с эмиттером второго транзистора, причем эмиттеры третьего и четвертого транзисторов являются соответствующими входами усилителя тока, отличающийся тем, что третий и четвертый транзисторы выполнены двухэмиттерными, при этом вторые эмиттеры соединены с выходом введенного генератора тока.