ЛИНЕЙНЫЙ ШИРОКОПОЛОСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ Российский патент 2010 года по МПК H03F1/42 

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в усилителях звуковых частот.

Цель изобретения: получение предельно-высокой линейности широкополосного усилителя.

Существующие широкополосные усилители не обладают достаточно высокой линейностью.

Для получения предельно-высокой линейности широкополосного усилителя в схему прототипа [1] (см. чертеж) - транзисторы 23, 25, 29, 32, транзисторы 23 и 25 соединены эмиттерами, коллектор транзистора 29 соединен с базой транзистора 32, коллектора транзисторов 23 и 32 соединены с плюсом питания - введены дополнительные усилительные каскады, организовано суммирование усиленного сигнала и сигнала с малой фазовой задержкой, цепи коррекции, цепи задания рабочих режимов, общая и местная отрицательная обратная связь (ООС). А именно, введен резистор 1, одним концом соединенный с входом усилителя, введен транзистор 5, базой соединенный с другим концом резистора 1, введены резисторы 2 и 3, одним концом соединенные с базой транзистора 5, другим концом резистор 2 соединен с выходом усилителя, а резистор 3 - с базой введенного транзистора 8, введен резистор 4, одним концом соединенный с эмиттером транзистора 5, введены транзистора 7 и 12, коллектор транзистора 7 соединен с коллектором транзистора 8, эмиттер транзистора 8 соединен с эмиттером транзистора 12, база транзистора 12 заземлена, коллектор транзистора 12 соединен с базой транзистора 7, веден источник тока 9, одним концом соединенный с эмиттерами транзисторов 8 и 12, а другим концом с минусом питания, введен резистор 6, соединенный с эмиттером транзистора 7, введен резистор 11, одним концом соединенный с базой транзистора 7, введен диод 10, катодом соединенный с другим концом резистора 11, а анодом - с другими концами резисторов 4, 6, введен конденсатор 13, одним концом соединенный с эмиттером транзистора 5, а другим концом - с базой транзистора 25, введен транзистор 14, базой соединенный с коллектором транзистора 8, введен резистор 15, одним концом соединенный с эмиттером транзистора 14, а другим концом - с общей шиной питания, введен резистор 19, одним концом соединенный с плюсом питания, введены стабилитроны 16, 17, катод стабилитрона 16 соединен с другим концом резисторов 19, 4, 6, анод стабилитрона 16 соединен с катодом стабилитрона 17, анод стабилитрона 17 соединен с общей шиной питания, введен резистор 20, включенный между катодом стабилитрона 17 и базой транзистора 25, между эмиттером транзистора 14 и базой транзистора 23 введен резистор 18, введен конденсатор 21, одним концом соединенный с базой транзистора 23, введен резистор 22, одним концом соединенный с другим концом конденсатора 21, а другим концом - с общей шиной питания, введен резистор 26, одним концом соединенный с эмиттерами транзисторов 23, 25, а другим концом с общей шиной питания, введен резистор 24, одним концом соединенный с плюсом питания, а другим концом - с коллектором транзистора 25, введен транзистор 29, эмиттером соединенный с коллектором транзистора 25, введен стабилитрон 30, катодом соединенный с плюсом питания, а анодом - с базой транзистора 29, введен резистор 28, одним концом соединенный с общей шиной питания, а другим концом - с анодом стабилитрона 30, коллектор транзистора 29 соединен с базой транзистора 32, введены резисторы 27 и 33 одним концом соединенные с выходом усилителя, другой конец резистора 27 соединен с базой транзистора 32, другой конец резистора 33 соединен с эмиттером транзистора 32, введен конденсатор 31, включенный параллельно резистору 33, введен источник тока 34, одним концом соединенный с выходом усилителя, а другим концом - с минусом питания.

Схема (см. чертеж) работает следующим образом. Входной сигнал поступает на резистор 1, определяющий входное сопротивление схемы. На другой конец резистора 1 поступает сигнал ООС с выхода усилителя через резистор 2. Отсюда сигнал поступает на транзистор 5 и через согласующий резистор 3 на транзистор 8. С эмиттера транзистора 5 сигнал с малой фазовой задержкой через конденсатор 13 поступает на базу транзистора 25. А с коллектора транзистора 8 усиленный сигнал поступает на базу буферного транзистора 14. Транзистор 12 с источником тока 9 служат для поддержания нулевого начального входного и выходного напряжений. Входные начальные базовые токи транзисторов 5 и 8 взаимно компенсируются, что служит для поддержания нуля на выходе усилителя. Элементы 6, 7, 10, 11 служат для увеличения динамической нагрузки транзистора 8. С эмиттера транзистора 14 сигнал поступает на демпферную цепь, гасящую паразитные колебания, на элементах 18, 21, 22. С демпферной цепи усиленный низкочастотный сигнал поступает на базу транзистора 23. За счет эмиттерной связи транзисторов 23, 25 происходит суммирование низкочастотного сигнала с большим усилением и сигнала с малым фазовым запаздыванием. Цепи 16, 17, 19, 20, 28, 30 служат для задания рабочих режимов транзисторам в схеме. С коллектора транзистора 25 суммарный сигнал поступает на каскодный каскад на транзисторе 29. С коллектора транзистора 29 сигнал поступает на выходной повторитель с местной ООС. Элементы 27, 31, 33 уменьшают искажения и увеличивают широкополосность самого искажающего транзистора 32. Источник тока 34 задает выходной ток усилителя. Использование двух дифференциальных каскадов в качестве усилительных ступеней дает компенсацию нелинейности транзисторов. А общая глубокая широкополосная ООС за счет малой фазовой задержки имеет высокую эффективность. В результате на выходе усилителя получается усиленный широкополосный сигнал с предельно малыми искажениями на звуковых частотах.

Литература

1. Ежков Ю.С. Справочник по схемотехнике усилителей. - 2-е изд., перераб. - М.: ИП РадиоСофт, 2002. - с.218, Рис.8.40.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в усилителях звуковых частот. Технический результат: повышение линейности широкополосного усилителя. Для получения высокой линейности широкополосного усилителя введены дополнительные усилительные каскады. Осуществлено суммирование усиленного сигнала и сигнала с малой фазовой задержкой, введены цепи коррекции, цепи задания рабочих режимов транзисторов, местная и общая отрицательная обратная связь. 1 ил.

Линейный широкополосный усилитель, содержащий первый, второй и третий транзисторы обратной проводимости, и первый транзистор прямой проводимости, первый и второй транзисторы обратной проводимости соединены эмиттерами, коллектор первого транзистора обратной проводимости соединен с плюсом питания, коллектор первого транзистора прямой проводимости соединен с базой третьего транзистора обратной проводимости, коллектор третьего транзистора обратной проводимости соединен с плюсом питания, отличающийся тем, что, с целью получения предельно-высокой линейности в него введены первый резистор, одним концом соединенный с входом усилителя, введены второй и третий резисторы, одним концом соединенные с другим концом первого резистора, другой конец второго резистора соединен с выходом усилителя, введен второй транзистор прямой проводимости, базой соединенный с другим концом первого резистора, а коллектором с минусом питания, введен четвертый резистор, одним концом соединенный с эмиттером второго транзистора прямой проводимости, введен четвертый транзистор обратной проводимости, базой соединенный с другим концом третьего резистора, введен пятый транзистор обратной проводимости, базой соединенный с общей шиной питания, введен первый источник тока, одним концом соединенный с эмиттерами четвертого и пятого транзисторов обратной проводимости, а другим концом соединенный с минусом питания, введен третий транзистор прямой проводимости, коллектором соединенный с коллектором четвертого транзистора обратной проводимости, а базой с коллектором пятого транзистора обратной проводимости, введен пятый резистор, одним концом соединенный с эмиттером третьего транзистора прямой проводимости, введен шестой резистор, одним концом соединенный с базой третьего транзистора прямой проводимости, введен диод, катодом соединенный с другим концом шестого резистора, введен шестой транзистор обратной проводимости, базой соединенный с коллектором четвертого транзистора обратной проводимости, введен седьмой резистор, одним концом соединенный с плюсом питания, введены первый и второй стабилитроны, анод первого стабилитрона соединен с катодом второго стабилитрона, анод второго стабилитрона соединен с общей шиной питания, другие концы четвертого, пятого, седьмого резисторов, анод диода, катод первого стабилитрона и коллектор шестого транзистора обратной проводимости соединены вместе, введен первый конденсатор, одним концом соединенный с эмиттером второго транзистора прямой проводимости, а другим концом с базой второго транзистора обратной проводимости, введен восьмой резистор, одним концом соединенный с катодом второго стабилитрона, а другим концом с базой второго транзистора обратной проводимости, введен девятый резистор, одним концом соединенный с эмиттером шестого транзистора обратной проводимости, а другим концом с общей шиной питания, введен десятый резистор, включенный между эмиттером шестого и базой первого транзисторов обратной проводимости, введен второй конденсатор, одним концом соединенный с базой первого транзистора обратной проводимости, введен одиннадцатый резистор, одним концом соединенный с другим концом второго конденсатора, а другим концом с общей шиной питания, введен двенадцатый резистор, одним концом соединенный с эмиттерами первого и второго транзисторов обратной проводимости, а другим концом с общей шиной питания, введен тринадцатый резистор, одним концом соединенный с плюсом питания, а другим концом с коллектором второго транзистора обратной проводимости, коллектор второго транзистора обратной проводимости соединен с эмиттером первого транзистора прямой проводимости, введен третий стабилитрон, катодом соединенный с плюсом питания, а анодом с базой первого транзистора прямой проводимости, введен четырнадцатый резистор, одним концом соединенный с общей шиной питания, а другим концом с анодом третьего стабилитрона, введен пятнадцатый резистор, включенный между базой третьего транзистора обратной проводимости и выходом усилителя, введен шестнадцатый резистор, включенный между эмиттером транзистора обратной проводимости и выходом усилителя, введен третий конденсатор, включенный параллельно шестнадцатому резистору, введен второй источник тока, одним концом соединенный с выходом усилителя, а другим концом с минусом источника питания.