УСИЛИТЕЛЬ ТОКА Российский патент 1994 года по МПК H03F3/18 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано во входных и выходных каскадах радиоприемных устройств, в схемах преобразования сигнала.

Известен каскад с общим коллектором, содержащий транзистор, коллектор которого соединен с шиной питания, а эмиттер через резистор соединен с другой шиной питания. Этот каскад служит для усиления сигнала по току, однако для линейного усиления каскад должен иметь ток покоя, превышающий ток нагрузки, что обусловливает большое потребление электроэнергии.

Наиболее близким по технической сущности является дифференциальный каскад, содержащий два транзистора, коллекторы которых соединены через соответствующие резисторы с положительной шиной питания, эмиттеры соединены между собой и с генераторами тока, подключенными вторыми выводами к отрицательной шине питания, а базы соединены с клеммами входного напряжения. Недостатками этого дифференциального каскада являются отсутствие усиления входного сигнала по току, а также малый динамический диапазон входных сигналов по напряжению.

Цель изобретения - расширение динамического диапазона входного сигнала и увеличение нагрузочной способности.

Это достигается тем, что в усилитель тока, содержащий два транзистора, коллектор первого из которых через первый резистор соединен с шиной положительного источника питания, и второй резистор, введены третий и четвертый транзисторы и третий и четвертый резисторы, при этом второй и четвертый транзисторы имеют обратную проводимость, коллектор первого транзистора соединен с базой третьего транзистора, коллектор которого соединен через второй резистор с эмиттером второго транзистора и непосредственно с шиной положительного источника питания, а эмиттер - с базами первого и второго транзисторов и эмиттером четвертого транзистора, коллектор которого соединен соответственно через третий и четвертый резисторы с эмиттером первого и коллектором второго транзисторов, и непосредственно с шиной отрицательного источника питания, а база соединена с коллектором второго транзистора, кроме того, входные клеммы соединены соответственно с эмиттерами первого и второго транзисторов, а выходная клемма подключена к эмиттеру четвертого транзистора.

В предложенном устройстве расширение динамического диапазона входных сигналов и повышение нагрузочной способности достигается за счет раздельного усиления положительных и отрицательных полуволн входных сигналов по току каскадами с общей базой, охваченными обратной связью коллектор-база.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного устройства.

Усилитель тока содержит транзисторы 1-4 и резисторы 5-8. Транзисторы 1, 3 и 2, 4 различной проводимости. Клеммы входных сигналов соединены соответственно с эмиттерами транзисторов 1 и 2, базы которых соединены между собой и с эмиттерами транзисторов 3 и 4. Коллектор транзистора 1 через резистор 5 соединен с шиной положительного источника питания, к которой подключены коллектор транзистора 3 и вывод резистора 6, другой вывод которого соединен с эмиттером транзистора 2. Коллектор транзистора 1 соединен с базой транзистора 3, а коллектор транзистора 2 через резистор 8 подключен к шине отрицательного источника питания, коллектору транзистора 4 и выводу резистора 7, другой вывод которого соединен с эмиттером транзистора 1. База транзистора 4 соединена с коллектором транзистора 2.

Усилитель тока работает следующим образом.

В статическом режиме входные транзисторы 1, 2 открыты, а транзисторы 3, 4 закрыты. Работа транзисторов 1, 2 в режиме А обеспечивается базовым током, протекающим по цепи шина положительного источника питания (+Е_п) - резистор 6 - переход эмиттер-база транзистора 2 - переход база-эмиттер транзистора 1 - резистор 7 - шина отрицательного источника питания (-Е_п). При равных номиналах резисторов 5-8 обеспечивается максимальный динамический диапазон и постоянное напряжение на выходе усилителя тока равное Е_п/2. При этом напряжение U_б3 на базе транзистора 3 равно U_б3 = Е_п/2 + U_бэ3 , а транзистора 4 U_б4 = Е_п/2 - U_бэ4. Разность потенциалов на переходах U_бэ3 и U_бэ4. транзисторов 3, 4 недостаточна для их открывания. Транзисторы 3, 4 включены в цепь отрицательной обратной связи соответственно транзисторов 1, 2, которая препятствует открыванию транзисторов 3, 4 при изменении температуры и напряжения питания. Если на оба входа через разделительные емкости подается синусоидальный сигнал, то в коллекторах транзисторов 1, 2 появляются синфазные и равные по величине входному сигналы, так как транзисторы 1, 2 включены по схеме с общей базой (ОБ).

Положительный полупериод сигнала на коллекторе транзистора 1 открывает переход база-эмиттер транзистора 3, обеспечивая включение отрицательной обратной связи транзистора 1 и ток в нагрузку. Транзистор 4 остается закрытым, так как переменные напряжения на базе и эмиттере указанного транзистора равны. Отрицательный полупериод сигнала на коллекторе транзистора 2 открывает переход база-эмиттер транзистора 4, обеспечивая включение отрицательной обратной связи транзистора 2 и ток в нагрузку. Если на входы через разделительные емкости поступают противофазные сигналы, то в этом случае транзисторы 1, 3 и транзисторы 2, 4 формируют в нагрузку токи, равные по величине и противоположные по направлению. Суммарный ток нагрузки равен нулю и сигнал на выходе отсутствует.

Положительный эффект по сравнению с прототипом заключается в расширении динамического диапазона до Е_п/2 и нагрузочной способности за счет раздельного усиления положительных и отрицательных входных сигналов по току каскадами с общей базой, охваченными отрицательной обратной связью через каскады с общим коллектором, которые одновременно формируют ток в нагрузку. Кроме того, предложенное устройство имеет более широкую полосу пропускания вследствие исключения каскада, включенного по схеме с ОЭ, и более высокое входное сопротивление.

Использование: во входных и выходных каскадах радиоприемной аппаратуры, в устройствах преобразования сигналов. Сущность изобретения: расширение динамического диапазона входного сигнала и увеличение нагрузочной способности достигается за счет параллельного соединения каскадов с общей базой по входу, а каскадов с общим коллектором - по выходу. 1 ил.

УСИЛИТЕЛЬ ТОКА, содержащий первый, второй, третий, четвертый транзисторы, первый, второй, третий, четвертый резисторы, причем эмиттеры первого и второго транзисторов являются соответствующими входами усилителя тока, эмиттер первого транзистора через третий резистор соединен с шиной отрицательного питания, база первого транзистора подключена к эмиттеру третьего транзистора, эмиттер четвертого транзистора соединен с базой второго транзистора, эмиттер которого подключен к первому выводу второго резистора, а первый вывод первого резистора соединен с шиной положительного питания, при этом первый и третий транзисторы имеют одну структуру, отличающийся тем, что второй и четвертый транзисторы имеют другую структуру, база третьего транзистора соединена с коллектором первого транзистора и вторым выводом первого резистора, при этом коллектор третьего транзистора и второй вывод второго резистора подключены к шине положительного питания, коллектор четвертого транзистора соединен с шиной отрицательного питания и через четвертый резистор - с базой четвертого и коллектором второго транзисторов, при этом базы первого и второго транзисторов соединены и являются выходом усилителя тока.