Усилитель мощности Советский патент 1986 года по МПК H03F3/26 

Изобретение относится к радиотехнике,, в частности к усилителям мощности сигналов низких и высоких частот, и может быть использовано в устройствах громкоговорящей связи и оповещения.

Цель изобретения - повьшение КПД за счет снижения мощности потерь.

На фиг, 1 представлена структурна электрическая схема усилителя мощ- ности; на фиг. 2 - временная диаграмма усиливаемого сигнала и тока смещения.

Усилитель мощности содержит предварительный каскад 1 усиления, око-

нечный двухтактный каскад 2 усиления, резисторы 3 и 4 смещения, ключи 5 и 6, компараторы 7 и 8, транзисторы 9 и 10 и источник 11 питания.

Усилитель мощности работает следующим образом.

При отсутствии полезного сигнала ключи 5 и 6 разомкнуты, смещение на транзисторы 9 и 10 не подается, поэтому их коллекторные и базовые цепи не потребляют энергии от источника 1Т питания, а оконечньш дв ухтактный каскад 2 усиления, находясь в режиме отсечки (режим класса С), закрыт для шумов и помех низкого уровня.

Под действием полуволн усиливаемого сигнала поочередно работают компараторы 7 и 8, При этом на выходе одного компаратора 7 под действием Положительной полуволны сигнала фор- мируется прямоугольньй импульс напряжения ,- управляющего замыканием ключа 5 в цепи базового смещения транзистора 9j а на выходе другого компаратора 8 под действием отрицатель- ной полуволны сигнала формируется другой прямоугольный импульс напряжения 5 управляющий замыканием ключа 6 в цепи базового смещения транзисто- . ра 10.

Длительность управляющих импульсов на выходах компараторов 7 и 8 и продолжительность замыкания связанных с этими компараторами ключей 5 и 6 равна (с высокой точностью) длитель- ности соответственно положительной и отрицательной полуволн сигнала в моменты их перехода через нуль.

При поочередном замыкании ключей 5 и 6 на транзисторы 9 и 10 соответственно через резисторы 3 и 4 смеще- /1ИЯ подается смещение, обеспечивающее

5

Ю 15

20

25 зо

243085 - г

работу оконечного двухтактного каскада 2 усиления на этих транзисторах в режиме АВ. Транзистор 9 переводится в АВ на время действия положи- 5 TiinbHbix полуволн сигнала, а транзистор 10 в такой же реЛим переводится лишь на время усиления отрицательных полуволн сигнала; благодаря поочередной работе компараторов 7 и 8 Кол- лекторная цепь транзистора 9 и его ба.зовая цепь, замыкающаяся через ключ 5 и резистор 3 смещения, в режиме АВ потребляют ток смещения от источника 11 питания лишь во .время действия каждого положительного полупериода сигнала. Точно также коллекторная цепь транзистора 10 и его базовая цепь, замыкающаяся через ключ 6 и резистор 4 смещения, в режиме АВ потребляют ток смещения от источника 11 питания лишь во время действия каждого отрицательного полупериода сигнала.

Таким образом, энергия источника 11 питания, необходимая для работы транзисторов 9 и 10 в режиме АВ, рас ходуется в каждом плече основного какада лишь половину периода усилива- емого сигнала и,, соответственно, половину времени действия этого сигнала. ,

В цепи коллектор-эмиттер транзистора одного плеча за один полупериод синусоидального сигнала действуют (фиг, 2) импульс тока одной полуволны усилшзаемого сигнала - кривая 12, и прямоугольный импульс 13 тока сме- ш;ения режима АВ.

Так как амплитуда импульса 13 в усилителях с выходной мощностью 50-200 ВА и.более составляет незначительную величину - не более 0,2 от амплитуды усиливаемого сигнала, то и искажения формы этого сигнала (помех коммутации режима) составляют лишь малую величинуJ определяемую частью площади прямоугольного импульса 13, не совпадающей с площадью, ограниченной кривой 12 полупериода сигнала Остальная наибольшая часть энергии г Емпульса 13 суммируется с импульсом сигнала 12 и эта суммарная энергия отдается в нагрузку. При этом цепь управлений смегцением, работая строго синхронно с усиливаемым сигналом, обеспечивает дополнительное усиление

31243085

ала благодаря тому, что ка смещен11я почти полностью- с основанием полуволны ощность источника питания, енная для обеспечения j двухтактного каскада, расосновном на дополнительное выделяется в нагрузке в енного сигнала, а не на транзисторах этого )о

по те ме та

на ра вы ст но ле с с ка щ ни по ни ко ре пл ус дв ду дв до со до уп

Относительная величина потерь мощности на обеспечение режима АВ в цепи коллектор-эмиттер транзистора оконечного двухтактного каскада 2 . усиления за один рабочий полупериод усиливаемого сигнала составляет лишь незначительную часть - около 1-2% площади прямоугольного импульса 13, На такую же величину (1-2%) искажается форма усиливаемого сигнала, однако ве тичина этих искажений может быть легко уменьшена с помощью отрицательной обратной связи. Кроме того, зти искажения проявляются в форме гармоник высоких порядков, которые в большинстве случаев применения усилителей могут быть легко отфильтрованы в нагрузке.

Редактор Н. Яцола Заказ 3716/55

Составитель Н. Дубровская

Техред О.СопкоКорректор С. Шекмар

Тираж 816

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

J.

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

Формула изобретения

Усилитель мощности, содержащий последовательно соединенные предва- тельньш каскад усиления, имеющий сим метричный выход, и оконечный двух- тактньй каскад усиления, вьшолненный

на транзисторах, а также два резистора смещения, каждый из которых одним выводом соединен с входом соответ-. ствующего плеча оконечного двухтактного каскада усиления, и цепь управления смещением, вход которой соединен с симметричным выходом предварительног каскада усиления, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД за счет снижения мощности потерь, в нем цепь управления смещением содержит два ключа, каждый из которых включен между другим выводом резистора смещения соответствующего плеча оконечного двухтактного каскада усиления и шиной питания оконечного двухтактного каскада усиления, а между входом каждого плеча оконечного двухтактного каскада усиления и входом управления каждого ключа введен соответствующий компаратор, вход каждого из которых является входом цепи управления смещением.

Подписное