Двухтактный усилитель мощности Советский патент 1983 года по МПК H03F3/26 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в различных устройствах, в частности в неперестраиваемых широкополосных радиопередатчиках КВУКВ диапазона. Известен двухтактный усилитель мощности на транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером, который может быть реализован методами гибридно-интегральной технологии, поскольку является бестрансформаторным 1. Недостатком известного двухтактного усилителя, ограничивающим применение данных схем для построения мощных высокочастотных усилителей, является то, что они построены на комплементарных транзисторах противоположного типа проводимости. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является двухтактный усилитель мощности, содержащий в каждом плече входной эмиттерный повторитель, выполненный по двухтактной схеме на транзисторах разного типа проводимое ти, и выходной каскад, причем транзисторы выходных каскадов двухтактного усилителя мощности имеют один тип проводимости и включены последовательно по постоянному току 2. Недостатком известного двухтактного усилителя мощности является то, что он может быть использован преимущественно в тех случаях, когда нагрузка изменяется в весьма небольщих пределах и имеет по возможности резистивный характер (согласована), например, при повторении промежуточных каскадов радиопередатчиков. Это связано с тем, что эмиттерный повторитель обладает весьма низким выходным сопротивлением, значительно меньщим, чем заданное сопротивление нагрузки, поэтому режим работы коллекторной цепи транзисторов выходного каскада существенно зависит от величины и характера сопротивления нагрузки. При отклонении нагрузки от ее номинальной величины (рассогласовании), что практически всегда имеет место при работе транзисторов выходного каскада радиопередатчиков на реальную нагрузку (например, согласующее устройство антенно-фидерного тракта), коллекторный ток может привысить предельно допустимую величину для данного типа транзисторов и вывести их из строя. Кроме того, особенностью эмиттерного повторителя является также сильная зависимость амплитуды напряжения обратносмещенного эмиттерного перехода от рассогласования нагрузки, что увеличивает вероятность лавинного пробоя эмиттерного перехода транзисторов при работе на изменяющуюся нагрузку. Эмиттерный повторитель, тем более построенный на высокочастотной элементной базе, обладает повыщенной склонностью к самовозбуждению, т. е. широкой потенциальной зоной неустойчивости, увеличивающей вероятность самовозбуждения каскада и выхода транзисторов из строя при работе на рассогласованную нагрузку. Цель изобретения - повышение устойчивости работы двухтактного усилителя мощности при изменяющейся нагрузке. Поставленная цель достигается тем, что в двухтактный усилитель мощности, содержащий в каждом плече входной эмиттерный повторитель, выполненный по двухтактной схеме на транзисторах разного типа проводимости, и выходной каскад, причем транзисторы выходных каскадов двухтактного усилителя мощности имеют один тип проводимости и включены последовательно по постоянному току, в каждое плечо двухтактного усилителя мощности между выходом входного эмиттерного повторителя и входом выходного каскада введен корректирующий трехполюсник, общая клемма которого объединена с общей клеммой входного эмиттерного повторителя и в первом плече подключена к выходной клемме двухтактного усилителя мощности, а во втором плече - к общей щи не. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема двухтактного усилителя мощности. Двухтактный усилитель мощности содержит соответственно в первом и втором плечах входные эмиттерные повторители 1 и 2, корректирующие трехполюсники 3 и 4, выходные каскады 5 и 6, источники 7 и 8 входных сигналов, клеммы (соответственно входная, выходная и общая) входного эмиттерного повторителя 1, клеммы 12 -14 (соответственно входная, выходная и общая) корректирующего трехполюсника 3, клеммы 15-17 (соответственно входная, выходная и общая) входного эмиттерного повторителя 2, клеммы 18-20 (соответственно .входная, выходная и общая) корректирующего трехполюсника 4, входные клеммы 21 и 22 выходных каскадов соответственно первого и второго плеч двухтактного усилителя мощности, выходную клемму 23 двухтактного усилителя мощности, клемму 24. Двухтактный усилитель мощности работает следующим образом. Напряжение возбуждения от источников 7 и 8 в.ходных сигналов подается в противофазе соответственно на клеммы 9 и 11 входного эмиттерного повторителя 1 и на клеммы 15 и 17 входного эмиттерного повторителя 2. Усиленный по .мощности входными эмиттерными повторителями 1 и 2 полезный сигнал подается через корректирующие трехполюсники 3 и 4 в цепи возбуждения выходных каскадов следующим образом. Выходное напряжение входного эмиттерного повторителя 1, действующее между клеммами 10 и И, приложено к клеммам 12 и 14, корректирующего трехполюсника 3, а выходное напряжение входного эмиттерного повторителя 2, действующее между клеммами 16 и 17, приложено к клеммам 18 и 20 корректирующего трехполюсника 4. Выходное напряжение полезного сигнала, снимаемое с клемм 13 и 14 корректирующего трехполюсника 3, подается в цепь возбуждения выходного каскада 5 первого плеча двухтактного усилителя мощности, причем входом этого плеча являются клеммы 21 и 23, а выходное напряжение полезного сигнала, снимаемое с клемм 19 и 20 корректирующего трехполюсника 4, подается в цепь возбуждения выходного каскада 6 второго плеча двухтактного усилителя мощности в протиБофазе относительно возбуждения первого плеча, причем входом выходного каскада 6 второго плеча двухтактного усилителя мощности являются клеммы 22 и 24. Такое соединение обеспечивает включение транзисторов выходных каскадов 5 и 6 по схеме с общим эмиттером. Усиленный по мощности выходными каскадами 5 и 6 полезный сигнал подается в несимметричную относительно общей шины нагрузку. Существенное повыщение устойчивости работы данного устройства на изменяющуюся нагрузку достигается за счет того, что выходное сопротивление двухтактного усилителя мощности становится близким по величине к заданному сопротивлению на грузки (согласованным), поэтому рассогласование нагрузки в ту или иную сторону в минимальной степени сказывается как на уровне выходной мощности, так и при изменении режимов работы транзисторов двухтактного усилителя мощности. Требуемое выходное сопротивление усилителя обеспечивается за счет того, что транзисторы выходных каскадов 5 и 6 оказываются включенными по схеме с общим эмиттером, а на их базы подается сигнал через корректирующие трехполюсники 3 и 4 от входных эмиттернь1Х повторителей 1 и 2. Физически выходное сопротивление высокочастотного двухтактного усилителя мощности образуется в основном за счет внутренней обратной связи по коллекторным емкостям транзисторов выходных каскадов, включенных по схеме с общим эмиттером, при наличии широкополосных корректирующих трехполюсников 3 и 4 на входе. Низкое внутреннее выходное сопротивление входных эмиттерных повторителей 1 и 2 стабилизирует йыходной импеданс корректирующих трехполюсников 3 и 4,который непосредственно влияет на величину выходного сопротивления двухтактного усилителя мощности, а также обеспечивает квазигармоническое зарядовое возбуждение баз транзисторов вы.чодных каскадов 5 и 6 при работе на высоких частотах. Важнейшим достоинством данного двухтактного усилителя мощности является возможность построения бестрансформаторного, пригодного для гибридно-интегрального исполнения, усилителя мощности КВУКВ диапазона, способного работать на рассогласованную нагрузку, в том числе на антенно-фидерный тракт. Применение на выходе однотипных транзисторов делает возможным изготовление усилительных модулей значительной мощности, что позволит использовать их в выходных каскадах радиопередающих устройств. Возможность гибридно-интегрального исполнения расщирит частотный диапазон в сторону высоких частот за счет уменьщения конструктивных паразитных связей, влияние которых в данных устройствах на щирокополосность весьма существенно. Отсутствие трансформаторов в предлагаемом устройстве позволит также существенно расишрить частотный диапазон усилителя в область нижних частот.

ДВУХТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий в каждом плече входной эмиттерный повторитель, выполненный по двухтактной схеме на транзисторах разного типа проводимости, и выходной каскад, причем транзисторы выходных каскадов двухтактного усилителя мощности имеют один тип проводимости и включены последовательно по постоянному току, отличающийся тем, что, с целью повыщения устойчивости работы двухтактного усилителя мощности при изменяющейся нагрузке, в каждое плечо двухтактного усилителя мощности между выходом входного эмиттерного повторителя и входом выходного каскада введен корректирующий трехполюсник, общая клемма которого объединена с общей клеммой входного эмиттерного повторителя и в первом плече подключена к выходной клемме двухтактного усилителя (Л мощности, а во вторО1ц плече - к общей щине. ;о ел оо к нагрузке