Двухтактный усилитель мощности Советский патент 1985 года по МПК H03F1/52 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано, например в усилителях мопрюсти низг кой частоты.

Целью изобретения является повышение надежности путем снижения тока короткого замыкания.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема двухтактного усилителя мощности.

Двухтактный усилитель мощности содержит первьй транзистор 1, второй транзистор 2, третий транзистор 3, четвертый транзистор 4, первый диод 5, второй диод 6, источник 7 смещения, источники 8 и 9 питания, резистивный делитель 10, первый резистор 11, второй резистор 12, третий резистор 13, четвертый резистор 14 и пятьй резистор 15.

Двухтактный усилитель мощности работает следующим образом.

При нулевом входном сигнале через первый и третий транзисторы 1 и 3 протекает ток покоя, определяемый напряжением источника 7 смещения и . При этом напряжения на эмитерных переходах первого и третьего транзисторов 1 и 3 практически равны между собой, т.е. равны ирщ/2. Ток покоя относительно мал, поэтому падением напряжения на резистивном делителе 10 можно пренебречь. Таким образом, потенциалы эмиттеров всех, транзисторов близки к нулю. Напряжения на эмиттерных переходах второго и четвертого транзисторов 2 и 4 выбираются несколько ниже порога их отпирания за счет соответствующего выбора сопротивлений первого, второго, третьего и четвертого резисторов 11, 12, 13 и 14.

При появлении входного сигнала, например положительной полярности, ток первого транзистора 1 протекает в нагрузку через соответствующий резистор резистивного делителя 10, создавая на нем определенное падение напряжения. Третий транзистор 3 при этом закрьшается, так как напряжение источника 7 смещения, определяемое соответствующими цепями стабилизации тока покоя, остается постоянным, а падение напряжения на эмиттерном переходе первого транзистора 1 и соответствующем резисторе резистивного делителя 10 возрастает. Потенциал эмиттера второго транзистора 2

практически равен выходному потенци- i алу, а потенциал его базы определяется вторым и третьим резисторами 12 и 13 и током через первый диод 5 и пятый резистор 15 напряжение на пятом резисторе 15 близко к напряжению на нагрузке). Сопротивление пятого резистора 15 выбирается таким образом, чтобы в отсутствие перегрузки или короткого замыкания на выходе . второй транзистор 2 оставался в закрытом состоянии при любом входном допустимом напряжении, т.е. чтобы приращение напряжения на эмиттерном переходе первого транзистора 1 и соответствующем резисторе резистивного делителя 10 компенсировалось соответствующим приращением напряжения на третьем резисторе 13 за счет .

тока, протекающего через пятьй резистор 15. При этом четвертый транзистор 4 также остается закрытым, поскольку напряжение на его эмиттерном переходе изменяется незначительно

(и в направлении дальнейшего его запирания) . Второй диод 6 также заперт Напряжение на коллекторном переходе четвертого транзистора 4, как и в режиме покоя, обратное, поэтому чет

вертый транзистор 4 в отсутствие перегрузок не влияет на работу усили- , теля.

В режиме перегрузки (из-за уменьшения сопротивления нагрузки) или в случае короткого замьпсания на выходе (при входном сигнале положительной полярности).повьшенное падение напряжения на соответствующем резисторе резистивного делителя 10 приводит к отпиранию второго транзистора 2 и шунтированию базовой цепи первого

транзистора 1. I

При большом входном сигнале выходной ток ограничивается на более высоком уровне, чем при малом. Такая зависимость достигается благодаря введению пятого резистора 15 и позволяет значительно снизить ток короткого замыкания, не ограничивая максимальный выходной ток двухтактного усилителя мощности при максимальном входном сигнале. По существу, осу- .

ществляется защита по некоторому предельно допустимому уровню мощности, рассеиваемой на первом транзис торе 1.

Аналогично двухтактный усилитель мощности работает и при входных сигналах отрицательной полярности.

Подключение эмиттеров второго и четвертого транзисторов 2 и 4 к соответствующим вьшодам рёзистивного делителя 10 делает схему чувствительной к сквозньи токам через первый и третий транзисторы I и 3. Если сквозиой ток превьппает некий допустимьш уровень (при переходньк процессах, например, при включении и выключении источников 8 и 9 питания), то второй и четвертый транзисторы 2 и 4 открываются, предотвращая выход из строя двухтактного усилителя мощности.

За счет подключения базовых цепей второго и четвертого транзисторов 2

и 4 к базовьм цепям первого и третьего транзисторов возможно несколько снизить сопротивление рёзистивного делителя 10 (или даже исключить его) и таким образом повысить коэффициент использования напряжения источников 8 и 9 питания.

Повьппение надежности двухтактного усилителя мощности достигается также за счет определенной температурной зависимости порога срабатьшания защиты, связанной с те шературной зависимостью напряжения на прямосмещенных переходах.

В качестве первого и третьего транзисторов I и 3 могут использоваться составные транзисторы.

ДВУХТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩ-. нести, содержащий первый и второй транзисторы п-р-п-структуры,третий и четвертый транзисторы р-п-р-структуры, первый и второй диоды, источник смещения, который включен между базами первого и третьего транзисторов, коллекторы которых подключены к соответствующим шинам источников питания, а между эмиттерами включён резистивный делитель, средняя точка которого является выходом двухтактного усилителя мощности, эмиттеры первого и третьего транзисторов подключены. соответственно к эмиттерам четвертого и второго транзисторов к базам которых подключены первыми выводами соответственно первый и второй резисторы, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения надежности путем снижения тока короткого замыкания, в него введены третий, четвертый и пятый резисторы, вторые выводы первого и второго резисторов соединены соответственно с коллекторами второго и четвертого транзисторов, которые подключе.ны к базам первого и третьего транзисторов, третий и четвертьй резистоi ры подключены параллельно переходам база - коллектор второго и четверСЛ того транзисторов, анод первого диода соединен с «базой второго транзистора,а катод - с анодом второго диода, катод которого соединен с базой четвертого транзистора,причем точка со-, единения диодов через пятый резистор подключена к-общей шине.