Усилитель класса Д Советский патент 1985 года по МПК H03F3/217 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться при построении усилителей мощности, оконечных каскадов транзисторных передатчиков.

Известен усилитель класса Д, выполненный по симметричной с селективной нагрузкой 1.

Однако такой усилитель класса Д имеет ограничение по частоте.

Наиболее близким потехнической сущности к изобретению является усилитель класса Д, содержащий первый и второй транзисторы, включенные последовательно по постоянному току и имеющие одну структуру, входной трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику возбуждения, а первая и вторая вторичные обмо1ки, включенные встречно, соединены первыми выводами с эмиттерами соответственно первого и второго транзисторов, базы которых подключены к первым выводам соответственно первого и второго резисторов, а объединенные эмиттер первого и коллектор второго транзисторов через последовательно соединенные .катушку индуктивности и конденсатор соединены с нагрузкой 2.

Однако известный усилитель класса Д имеет сравнительно низкий КПД и надежность за счет затягивания фронтов импульсов и возникновения сквозных токов.

Цель изобретения - повышение КПД и надежности.

Цель достигается тем, что в усилителе класса Д, содержащем первый и второй транзисторы, включенные последовательно по постоянному току и имеющие одну структуру, входной . трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику возбуждения, а первая и вторая вторичные обмотки, включенные встречно, соединены первыми выводами с эмиттерами соответственно первого и второго транзисторов, базы которых подключены к первым выводам соответственно первого и второго резисторов, а объединенные эмиттер первого и коллектор второго транзисторов через последовательно соединенные катушку индуктивности и конденсатор соединены с нагрузкой, вторые выводь первой и второй вторичных обмоток входного трансформатора через соответствующие первый и второй прямосмещенные диоды подключены к вторым выводам соответственно первого и второго резисторов, а через первый и второй обратносмещенные диоды - к базам соответственно первого и второго транзисторов.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема усилителя класса Д.

Усилитель класса Д содержит первый и второй транзисторы 1 и 2, входной трансформатор 3 с первичной обмоткой 4 и первой и второй вторичными обмотками 5 и 6, первый и второй прямосмещенные диоды 7 и 8, первый и второй обратносмещенные диоды 9 и 10, первый и второй резисторы 11 и 12, конденсаторы 13-15, катущка 16 индуктивности, нагрузка 17.

Усилитель класса Д работает следующим образом.

Напряжение от источника возбуждения (не показан) поступает на первичную обмотку 4 входного трансформатора 3. Напряжение первой и второй вторичных обмоток 5 и 6 равны по величине и противофазны для обеспечения поочередного включения и выключения первого и второго транзисторов 1 и 2. Форсированное включение первого (второго) транзистора. J(2) обеспечивается цепочкой, состоящей из первого (второго) прямосмещенного диода 7(8), конденсатора 13(14), который щунтирует первый (второй) резистор 11(12) в момент включения. Тем самым обеспечивается значительный бросок тока базы и уменьшается время включения первого (второго) транзистора 1(2). По мере заряда конденсатора 13(14) ток базы уменьшается и определяется величиной первого (второго) резистора 11(12). При нарастании импульса первый (второй) обратносмещенный диод 9(10) оказывается закрытым. За счет поочередного включения и выключения первого и второго транзисторов 1 и 2 на цепочке, состоящей из катушки 16 индуктивности, конденсатора 15 и нагрузки 17, имеется напряжение импульсной формы. На нагрузке 17 за счет избирательных свойств LCR-контура выделяется первая гармоника последовательности прямоугольных импульсов.

В отсутствии первого и второго прямо смещенных диоДов 7 и 8 при форсированном рассасывании заряда в базе первого или второго транзисторов 1 и 2 больщим током базы Itfp к соответственно первой или второй вторичным обмоткам 5 и 6 входного трансформатора 3 прикладывается отрицательное напряжение

Uffp Е 6 - 1бргл - Ед - 1бр гд к (гд Ч- ген),

5 где Еб и Ед - напряжение отпирания первого (второго) транзистора 1 (2) и первого (второго) обратносмещенного диода 9(10) соответственно (Еб«Ед 0,7В; Гбн -сопротивление базы насыщенного первого (второго) тран,зистора 1(2);

Гд J- сопротивление первого (второго) обратносмещенного диода 9(10) в проводящем со5стоянии.

Это напряжение инвертируется входным трансформатором 3 и прикладывается к второму плечу схемы в положительной полярности и при условии /Ufip/ Etf приводит к преждевременному отпиранию второго (первого) транзистора 2(1) этого плеча. Величина возникающего при этом сквозного тока пропорциональна разности

AU /U6p/ -Ek.

Включение последовательно с вторым (первым) резистором 12(11) второго (первого) прямосмещенного 8(7) (или цепочки диодов) уменьшает эту разность на величину напряжения отпирания второго (первого) прямосмещенного диода 8(7) (или цепочки диодов), т.е.

ли /Уф/- (К+ 1)EV, где К - число прямосмещенных диодов, что соответственно приводит к уменьшению (или полному устранению) сквозных токов.

Анализ схемы с прямосмещенными диодами в цепи базы показывает, что при заданном значении прямого тока на этапе насыщения и обратного тока 1бр на этапе рассасывания всегда можно подобрать необходимое число прямосмещенных диодов, при котором искл1Ьчается возможность возникновения сквозных токов, что позволяет повысить кпд и надежность усилителя класса Д.

УСИЛИТЕЛЬ КЛАССА Д, содержащий первый и второй транзисторы, включенные последовательно по постоянному току и имеющие одну структуру, входной трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику возбуждения, а первая и вторая вторичные обмотки, включенные встречно, соединены первыми выводами с эмиттерами соответственно первого и второго транзисторов, базы которых подключены к первым выводам соответственно первого и второго резисторов, а объединенные эмиттер первого и коллектор второго транзисторов через последовательно соединенные катушку индуктивности и конденсатор соединены с нагрузкой, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента полезного действия и надежности, вторые выводы первой и второй вторичных обмоток входного трансформатора через соответствующие первый и .второй прямосмещенные диоды подключены к вторым выводам соответственно первого и второго резисторов, а через первый и второй обратносмещенные i диоды - к базам соответственно первого и второго транзисторов.