Усилитель мощности Советский патент 1986 года по МПК H03F3/26 

Изобретение относится к электро нике и может быть использовано в качестве усилителя мощности низкой частоты.

Целью изобретения является повышение стабильности режима по постоянному току .и повышение выходной мощности.

На фиг.1 приведена принципиальная электрическая схема усилителя мопщости; на фиг.2 - схема yci-шите- ля мощности в мостовом включении.

Усилитель мощности содержит вы- ход1ше транзисторы 1 и 2, токосъем- ные рези.сторы 3 и 4, шины 5 и 6 источников питания, первые резисторы 7 и 8, соответственно первые и вторые транзисторы 9,10 и 11,12, вторы резисторы 13 и 14, конденсаторы 15 и 16, дифференциальные усилители 17 и 18, третьи резисторы 19 и 20, резисторы 21-24 цепи токовой обратной связи, резисторы 25 и 26, цепи обратной связи по напряжению, выход

27усзшителя моищости, конденсаторы

28и 29, резистор 30, вход 31 усилителя мощности, дио,ды 32 и 33, выходные транзисторы 34 и 35, токо- съемные резисторы 36 и 37, первые резисторы 38 и 39, соответственно первые Л вторые транзисторы 40,41 и 42, 43, вторые резисторы 44 и 45, дифферен1Ц1альные усилители 46 и 47, третьи резисторы 48 и 49, резисторы 50 и 51 цепи токовой обратной связи, резистор 52 и конденсатор 53 цепи обратной связи по напряжению, выход 54, резисторы 55 и 56, вход

57 идентичного дополнительного усилтеля мощности и диоды 58 и 59.

Усилитель работает следующим образом.

В отсутствии сигнала ток покоя выходного транзистора 1 стабилизируется отрицательной обратной связь (ООС) по постояипо гу току, контур которой замыкается через выходной транзистор 1, второй транзистор 1I, диф Ференциальный усилитель 17, резисторе 21 л 23 цепи токовой обратной связи (ОС). Падение напряжения на токосъемном резисторе 3 сравнивается с помощью второго транзистора 11 и третьего резистора 19 с опорным 1гапряжением на первом транзисторе 9 и первом резисторе 7. При этом диод 32 остается в нёпрохо дя- .щем состоянии и его влиянием можно

10

15

20

25

315782

пренебречь. Первый и второй тргшзис- торы выполняются на интегральной паре, и этим достигается температурная компенсация дрейфа. Ангиюгично обеспечивается стабильность тока iio-i; коя выхО Дного транзистора 2 во втором плече двухтактного усилителя мощности. Благодаря действию ООС по постоянному току выходное сопротивление каждого плеча по постоянному току (со стороны эмиттеров транзисторов 1 и 2) оказывается достаточно большим. Равенство значений статического выходного сопротивления плеч (и соответственно равные значения их напряжения питания) достигается за счет перекрестного включе1п-1я вторых резисторов 13 и 14, при котором режим плеч оказывается взаимпо связанным. Симметрия режима сохраняется и при изменении напряжения питания. Сопротивления первых резисторов 8 и 7, вторых резисторов 13 и 14, третьих резисторов 19 и 20 к токосъем- ных резисторов 3 и 4 должны быть попарно равны. Резисторы 25 и 26 цепи обратной связи по напряжению обеспечивают фиксаци о потенциала на выходе 27 усилителя мощности практичес- ки на пулевом уровне. Потенциалы на коллекторах вторых транзисторов 11 и 12 также практически равны нулю как при изменении напряжения источников питания, так и при изменениях

35 температурь окружающей среды.

В динамическом режиме усиление переменного напряжения определяется отношением сопротивлений резисторов параллельной отрицательной ОС по

40 напряжению (параллельно включенных резисторов 25 и 26 и резистора 30). При мшюй амнлитуде входного сигнала вторые транзисторы 11 и 12 работают в активном режиме, и переменные сос- тавляюише их коллекторных; токов замыкаются через конденсаторы 15 и 16 соответственно. При больших сигналах на входе 31 плечи усилителя мощности работают поочередно. Во время положи50 тельной ;полуволны, напряжения на выходе 27 возрастает коллекторный ток выходного транзистора 1, создавая на токосъемном резисторе 3 падение напряжения, значительно превы55 шающее исходное значение (в режиме покоя). Диод 32 ограничивает напряжение на токосъемном резисторе 3, повышая коэффициент использования

30

45

2

напряжения источников питания. Второй транзистор 11 запирается. Во врмя отрицательной полуволны на выходе 27 выходной транзистор 1 закрыт, и ток коллектора второго транзистор 11 определяется отношением сопротивлений первого и третьего резисторов 7 и 19 (сопротивление токосъен- ного резистора 3 относительно мало) Отношение сопротивлений этих резис- торов выбирается таким образом, чтобы амплитуда ко.гшекторного тока второго транзистора 11 (при запертом выходном транзисторе I) вдвое превышала собственное в режиме покоя. В этом случае напряжение на коллекторе второго тран- зистора 1I остается постоянным, и ток покоя выходного транзистора I не меняется при усилении входных сигналов любой амплитуды.

Точно так же достигается стабильный режим во втором плече усилителя мощности.

Мостовый усилитель мощности (фиг.2) работает следующим образом.

В отсутствии сигнала ток покоя выходных транзисторов 34 и 35 идеи- тичного дополнительного усилителя мощности стабилизируется за счет действия ООС по постоянному току, контура которых замыкаются через выходные транзисторы ЗА и 35, вторые транзисторы А2 и 43, дифференциальные усилители 46 и 47, резисторы 50 и 51 цепи токовой обратной связи (так же, как и в усилителе мощности) Сопротивления первых резисторов 38 и 39, вторых резисторов 44 и 45, третьих резисторов 48 и 49 и токо- съемных резисторов 36 и 37, также, как и в усилителе мощности, должны быть попарно равны. Выходное сопротивление идентичного дополнительного усилителя мощности за счет дейс- твия ООС по постоянному току оказывается большим, поэтому потенциал на его выходе 54 определяется потенциалом на выходе 27 усилителя мощности и устанавливается через со- противление нагрузки, которое включается между выходами 27 и 54.

В динамическом режиме входной переменный сигнал подается между входами 31 и 57. Усиление идентично- го дополнительного усилителя мощности, как и в усилителе мощности, определяется отношением сопротивлений

784

резисторо}з параллельной ООС nt) неременному напряжению (резисторы 52 и 55,56). Вторые резисторы 1 и 43 усилителя мощности и идентичного дополнительного усилителя мощности (так же, как и вторые транзисторы 12 и 42) открываются и закрываются синфазно, поэтоГ Гу переменный ток главным образом зa ыкaeтcя через эти транзисторы, что существенно снижает требования к емкости конденсаторов 16 и 15 при сохранении диапазона рабочих частот.

Формула изобретения

1. Усилитель мощности, содержащий двухтактынй эмиттерныи повторитель на выходных транзисторах противоположной структуры, причем в каждом плече коллектор выходного транзистора через токосъемный резистор подключен к соответствующей шине источн1н а питания, к которой через первый резистор подключен эмиттер первого транзистора, противоположный по CTj KType выходному транзистору, в первом плече базы первого и второго транзисторов одинаковой структуры объединены, а к коллектору второго транзистора присоединены первые выводы . второго резистора и конденсатор, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения стаб11ль- ности режима по постоянному току, во второе плечо введены второй транзистор одипаковой структуры с первым транзистором, второй резистор и конденсатор и в каждое плечо введены дифференщ1альный усилитель, третий резистор, цепь токовой обратной связи и цепь обратной связи по напряжению, при этом во втором плече базы первого и второго транзисторов обьедиЕтены, а к коллектору второго транзистора присоединены первые выводы второго резийтора и конденсатора, и в калсдом 1шече второй выход второго резистора соединен с базой и коллектором первого транзистора противоположного -плеча, второй вывод конденсатора соединен с общей шиной, зш1ттер второго транзистора через третий резистор подключен к оллектору выходного транзистора, базе которого подключен выход диференциального ус1шителя, между колектором второго транзистора и неинпертируювщм входом дифференцисшь- ноге усилителя включена цепь токовой обратной связи, а между инвертирую- входами дифференциальных усилителей и объединенными эмиттерами выходных тpa Iзиcтopoв включена цепь обратной связи по напряжению.

2. Усилитель по п.1, о т л и - ч а ю щ и и с д тем, что, с целью повышения выходной мощности, в него введен идентичный дополнительный усилитель мош,ности при этом коллекторы вторых транзисторов противоположной структуры двухтактного усилителя мощности и идентичного до- иолиителыюго усилителя мощности соединены между собой, в усилителе мощности цепь токовой обратной связи в каждом плече выполнена в виде резистивного делителя напряжения, отвод которого соедииеп с неинвер- тирующ11М входом дифферепциапьно1 о

усилителя, а выводы подключены соот ветственно к общей шине и к колг лектору второго транзистора, а цепь обратно связи по напряжению выполнена в виде резистивного делителя, выводы которого включены между инвертирующими входами дифс1)еренциаль- ных усилителей обоих плеч, а отвод

соединен с объединегшыми эмиттерами ВЫХОДНЫ2 : транзисторов, при зтом в идентичном дополнительном усилителе мощности цень токовой обратной связи в каждом плече выполнена в

виде резистора, а цень обратной связи по напряжению выполнена в виде последовательно соединеннных резистора и конденсатора и включена мехсду обтэединенными инвертирующими

входами дифференциальных усилителей обоих плеч и объединенньши эмиттерами выходных транзисторов идентичного .дополнительного усилителя мощности.

Jfo.

fpal.f

Составитель П.Дик Редактор Т.Парфенова Техред II„Ноикало Корректор Л.Обручар

Заказ 2659/56 Тирал 816 ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, „ Ужгород, ул. Проектная, 4

Изобретение относится к электронике. Повышается выходная мощность и стабильность режима но иостоянному току. Усилитель (У) мощности содержит выходные транзисторы (Т) 1 и 2 токосъемные резисторы (Р) 3 и 4, шины 5 и 6 источников питания. 1-ые Р 7 и 8, 1-ые и 2-ые Т 9, 10 и 11, 12, 2-ые Р 13 и 14, конденсаторы 15 и 16, дифференциальные У 17 и 18, 3-й Р 19 и 20, Р цепи токовой обратной связи 21-24, Р 25 н 26 цепи обР JpJ IJ V I rd Cn-T-al ратной связи ио напряжению, выход У 27, конденсаторы 28 и 29 Р 30, вход УЗ, диоды 32 и 33, выходные Т 34 и 35, токосъемные Р 36 и 37, 1-ые Р 38 и 39, 1-ые и 2-ые Т 40, 41 и 42, 43, 2-ые Р 44 и 45, дифференциальные У 46 и 47, 3-й Р 48 и 49. Р 50 и 51 цепи токовой обратной связи, Р 52, конденсатор 53, выход 54, Р 55 и 5G, вход идентичного дополнительного У мощности 57, диоды 58 и 59. Повьпиение стабильности режима достигается введением во 2-ое плечо 2-го Т одинаковой структуры с 1-м Т, 2-го Р и конденсатора и в каждое плечо - дифференциального У, 3-го Р, цепи токовой обратной связи и цепи обратной связи по напряжению. Повышение выходной мощности достигается введением идентичного дополнительного У мощности, На ил. приведена схема У в мостовом включений. 1 з.п. ф-лы. 2 ил. s JpJ Cn-T-al С to (Л ND СО ел 00