Балансный усилитель Советский патент 1984 года по МПК H03F3/45 H03G3/30 

Изобретение относится к радиоизг мерительной технике и может исполь«tOBaTbdfl как усилитель вертикального отклонения осциллографических устройств.

, Известен усилитель с электронным переключением коэффициента у-иления, содержащий транзистор включенный ;по схеме с общим эмиттером, резистор fe цепи эмиттера этого транзистора, Нагрузку в его коллекторной цепи и дополнительные резисторы, подключаемые через диоды к коллекторной нагрузке t1.

Однако в данном усилителе при пе1)еключении коэффициента усиления значительно изменяется выходной уровень йапряжения постоянного тока и сравнительно велики затраты дополнительной мощности при подключении дополнительньгх резисторов через диоды.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является балансный усилитель, содержащий первый и второй входные транзисторы, эмиттеры которых объединены через резистивный делитель, отвод которого подключен к одной шине источника питани первый и второй резисторы нагрузки, одни выводы Которых соединены с другой шиной источника питания, а другие выводы, являющиеся выходами балансного усилителя, объединены через параллельно соединенные П корректирующие цепи, состоящие каждая из последовательно соединенных первого прямосмещенного диода, фильтрй и второго прямосмещенного диода, а также Л управляющих транзисторов, имеющих структуру, одинаковую с структурой входных транзисторов, причем базы П управляющих Транзисторов являются входами управлений балансного

усилителя С 21.

I

Однако известный балансный усилитель характеризуется наличием разбаланса при переключении коэффициента усиления, что приводит к значительны скачкам постоянного тока в высокочувствительньт осциллографических усилителях. Причиной разбаланса може являться как разность напряжений прямого смещения первого и второго пря осмещенных диодов, так и разброс номиналов резисторов, входящих в. фильтры. Кроме того, в известном балансном усилителе ограничен диапазон перекрытия переключаемых коэффицненTOR уси-прния, так как величина номинала последовательно соединенных резисторов фильтра определяется рабочи током открытьгх диодов, а коэффициент деления каскада зависит от соотношения номиналов всех трех резисторов, что ограничивает диапазон возможных коэффициентов деления.

Известный балансный усилитель также обладает дополнительным потреблением мощности по цепям питания первого и второго прямосмешенных диодов

Цель изобретения - уменьшение разбаланса при переключении, расширение диапазона переключений коэффициентов усиления и уменьшение потребляемой мощности. .

Поставленная цель достигается тем

что в балансный усилитель, содержащий первый и второй входные транзисторы, эмиттеры которых объединены через резистивный делитель, отвод которого подключен к одной шине источника питания, первый и второй резисторы нагрузки, одни выводы которых соединены с другой шиной источника питания, а другие выводы, являющиеся выходами балансного усилителя, объединены через параллельно соединенных h корректирующих цепей, состоящих каждая из последовательно соединенных первого прямосмещенного диода, фильтра и второго прямосмещенного диода, а также П управляющих транзисторов, имеющих структуру, одинаковую с структурой входных транзисторов, причем базы П управляюш 1х транзисторов являются входами управления балансного усилителя, введено п дополнительных управляющих транзисторов, структура которых соответствует. структуре управляющих транзисторов, базы каждого из которых соединены с базами соответствующих г управляющих транзисторов, причем в каждой из корректирующих цепей коллектор соответствующего дополнительного управляющего транзистора и коллектор соответствующего управляющего транзистора подключены к точкам соединения соответственно первого прямосмещенного диода с первым выводом фильтра и второго прямосмещенного диода с вторым вьгеодом фильтра, при этом эмиттеры п дополнительных управляющих транзисторов объединены и подключены к коллектору первого входного транзистора, а эмиттеры управляющих 3 транзисторов объединены и подключены к коллектору второго входного транзистора. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предлагае мого балансного усилителя. Балансный усилитель содержит первый и второй входные транзисторы 1 и 2, резистивный делитель 3, первый и второй резисторы 4 и 5 нагрузки, П корректирующие цепи 6, состояпще каждая из первого и второго прямосме щенных диодов 7 и 8 и фильтра 9, а также п управляющие транзисторы 10, П дополнительные управляющие транзисторы 11. Балансный усилитель работает следующим образом. В зависимости от кода, поступающего на соответствующие входы управления, переключением коэффициента усиления балансного усилителя включается один из П- фильтров 9. Это осу ществляется путем подачи на базы управляющего и дополнительного управ ляющего транзисторов 10 и 11, осуществляющих переключение режима этого фильтра 9 и выполняющих функцию переключателей тока, напряжения боль шего, чем на базы аналогичных транзисторов 10 и 11 выключенных фильтро 9(например, положительных напряжений логической 1 и логического О Первый и второй прямосмещенные диоды 7 и 8 этого фильтра 9 смещены в прямом направлении, и путь коллекторного тока первого и второго входных транзисторов 1 и 2 каскада, в этом случае проходит через первый и второ резисторы 4 и 5 нагрузки, первый и второй прямосмещенные диоды 7 и 8, управляющий и дополнительный управляющий транзисторы 10 и 11 - переклю чатели тока этого фильтра 9 и далее через первый и второй входные транзисторы 1 и 2. Управляющие и дополнительные управляющие транзисторы 10и 11, первый и второй прямосвящен ные диоды 7 и 8 других фильтров 9 в это время закрыты. Введение в балансный усилитель дополнительных управляющих транзисто ров 11 по числу фильтров 9 позволяет 82 образовать парьг из управлякицего и дополнительного управ.пяющего трл зисторов 10 и 11 - переключателей тока. Такое включение позволяет исключить из схемы фильтра 9 известного балансного усилителя два последовательно соединенных резистора. Это приводит к устранению разбаланса из-за разброса номиналов резисторов фильтров 9. Разбаланс на выходе данного балансного усилителя определяется теперь практически только разностью напряжений прямого смещения пар из первого и второго прямосмещенных диодон 7 и 8, т.е. для сбвременной элементной базы не превьщ ает 2-3 мВ. Устранение из известного балансного усилителя двух последовательно соединенных резисторов (номиналы которых определялись рабочим током диодов) приводит также к расширению диапазона переключаемьк коэффициентов усиления, который в данном балансном усилителе зависит в основном только от соотношения первого и второго резисторов 4 и 5 нагрузки и резисторов фильтров 9. В балансном усилителе не требуется дополнительных затрат мощности по цепям управления, так как через первый и второй прямосмещенные диоды 7 и 8 и управляющий и дополнительный управляющий транзисторы 10 и 11 переключатели тока в каждом включенном положении коэффициента усиления протекает основной ток каскада. Сни- жение потребляемой мощности в балансном усилителе по сравнению с известным ориентировочно составляет 100150 мВт для усилителей с полосой 10 МГц и 200-300 мВт для усилителей с полосой 100 МГц и более. В балансном усилителе отсутствует одновременное изменение напряжения постоянного - тока обоих плеч каскада относительно корпуса, вызываемое в известном устройстве разбросом остаточных напряжений насыщения управляющих транзисторов, работающих в ключевом режиме. Это снижает требования к диапазону линейности динамической характеристики последующих за балансным усилителем каскадов.

БАЛАНСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ, содержащий первый и второй входные транзисторы, эмиттеры которых объединены через резистивный делитель, отвод которого подключен к одной шине источника питания, первый и второй резисторы нагрузки, один выводы которых соединены с другой шиной источника питания, а другие выводы, являкнциеся выходами балансного усилителя, объединены через и параллельно соедийеНных корректирующих цепей, состоящих Каждая из последовательно соединенных первого прямосмещеннрго диода, фильтра и втррого прямосмещенного диода, а также п управляклцих транзисторов, имеющих структуру, одинако- .вую с структурой входных транзисторов причем базы г управляющих транзисторов являются входами управления балансного усилителя, о т л и ч.а ющ и и. с я тем, что, с целью уменьшения разбаланса при переключении, расширения диапазона переключений koэффициeнтoв усиления и уменьшения потребляемой мощности, введено п дополнительных управляющих транзисторов, структура которых соответствует структуре управляющих транзисторов и базы каждого из которых соединены с базами соответствующих п управляющих транзисторов, причем в каждой из п корректирующих цепей коллектор соответствующего дополнительного g управляющего tpaнзиcтopa и коллектор соответствукнцего управляющего транСО зистора подключены к точкам соединения соответственно первого прямосмещенного диода с первым вьтодом фильтg ра и второго прямосмещенного диода с вторым выводом фильтра, при этом эмиттеры п дополнительных управляю-щих транзисторов объединены и подключены к коллектору первого входного транзистора, а эмиттеры управляюvj щих транзисторсэв объединены и подклюso X) ены к коллектору второго входного транзистора. N5