Видеоусилитель Советский патент 1988 года по МПК H03F3/20 

Изобретение относится к электротехнике и может использоваться для усиления телевизионного видеосигнала

Цель изобретения - повышение линейности амплитудно-частотной характеристики при емкостном характере нагрузки.

На чертеже представлена структурная электрическая схема видеоусилителя.

Видеоусилитель содержит входной каскад 1, низкочастотный усилительный каскад 2, выполненньй на транзисторе, генератор 3 тока, высокочастотный усилительный каскад 4, двусторонний последовательный ограничитель 5, согласующий каскад 6, односторонний последовательный ограничитель 7, ключевой элемент 8, развязывающий диод 9, наг рузочный резистор 10, положительные шины 11-13 первого, второго, третьего высоковольтных источников питания (E,E,Ej), при этом генератор 3 тока выполнен по высоковольтной схеме на соединенных последовательно составных транзистора 14-16, включенных по схеме с общей базой (ОБ), и составном транзисторе 17, включенном по схеме с общим эмиттером (ОЭ), параллельно которым включены выравнивающие резисторы 18, а также резисторы 19 смещения составных транзистороп 14-16, стабилитрон 20 и резисторов 21 и 22 цепи смещения составного транзистора 17, база которого являетоя управляющим входом генератора 3 тока.

Видеоусилитель работает следующим образом.

С выхода входного каскада 1 на вход низкочастотного усилительного каскада 2, собранного на транзисторе включенном по схеме с ОБ, а также на вход высокочастотного усилительного каскада 4, собранного на транзисторе включенном по схеме с ОЭ, и на входы двустороннего и одностороннего последовательных ограничителей 5 и 7 по-, ступает сигнал амплитудой около 9В. Каскад 2 и генератор 3 тока работают на общий 1Ь1грузочный резистор 10 R.

Ввиду того, что структура транзистора каскада 2 отличается от структуры транзисторов 14-17 генератора 3 тока, их коллекторные токи ij и i соответственно протекают в резисторе 10 R., во взаимообратных направлениях

rf

Поэтому мгновенное напряжение е с вы

ходного сигнала видеоусилителя определяется следующим выражением:

е(.Е,-1 К„- -1гКн,(I)

На низких частотах каскад 4 не передает сигналов и поэтому в этом случае генератор 3 тока работает только стабильным генератором 3 тока i. Этот ток задается напряжением на резисторе 22, которое задается напряжением, падающим на последовательной цепи из стабилитрона 20 и резистора 21. Так как на низких частотах ток i|. не меняется, то согласно формуле (1) изменение напряжения е на этих частотах производится за счет составляющей , а следовательно, максимальная амплитуда выходного сигнала на низких частотах

0

5

0

5

0

5

0

5

-с макс

. 1к макс Н

(2)

На высоких частотах каскад 4 передает сигналы, поэтому ток i на этих частотах меняется симметрично в обе стороны относительно своего среднего значения, заданного напряжением на резисторе 22. Схема построена так, что фаза тока i отличается от фазы тока i на 180°.

Таким образом, амплитуда выходного сигнала на высоких частотах

б с /мчкс ес , g,. лчсгчс ° н гмо(.макс) RH- ()

При сравнении формул (2) и (3) видно, что при . равенстве токов i ( и ip амплитуда выходного сигнала на высоких частотах в два раза больше амплитуды выходного сигнала на низких частотах, т.е. это равносильно увеличению коэффициента усиления на высоких частотах. В общем случае коэффициент усиления на высоких частотах больше коэффициента усиления на низких частотах в ( +1) раз.

Так как коэффициент усиления на высоких частотах сильно уменьшается при подключении емкостной нагрузки, то такая схема позволяет скомпенсировать это уменьшение. I

Однако в такой схеме ввиду наличия выравнивающих резисторов 18 и резисторов 19 смещения возникают амплитудные искажения, которые тем больше, чем меньше величина этих резисторов. Для получения полосы пропускания порядка 6-7 МГц при выходном напряжении около 200 В (при емкостной нагрузке) требуется несколько включенньсх параллельно генераторов 3 тока. В этом

случае амплитудные искажения будут еще больше, так -как величина эквивалентного пырлвнивающегсэ резистора , присоединенного параллельно генератором 3 тока, из-за параллельного соединения выравнивающих резисторов 18 и резисторов 19 смещения будет меньше, чем при одном генераторе 3 тока. Искажения возникают ввиду того, что ток iр ввиду наличия выравнивающего резистора R меняется в зависимости от величины выходного напряжения. При максимальном значении в д выходного напряжения ток i меняется на величину () /R ., а при минимальном значении ®смин выходного напряжения - на величину /31л,о.кс (Ег-есд,1,„)/Кэкв- Кроме того, при максимальном уровне выход- него напряжения е |у,д(ц( гтроисходит уменьшение тока i ввиду того, что уменьшается напряжение между коллекторами и эмиттерами транзисторов А- 17 генератора 3 тока , что приводит к уменьшению коэффициента d передачи тока. Эти искажения тем больше, чем больше ра- ность Л .-d IAAUH з- стоящей схеме для устранения этих искажений приняты меры по уменьше- нию величины этой разности и при сохранении значения тока i на одном уровне вне зависимости от изменения уровня выходного сигнала.

Для этого на базу транзистора со- гласующего каскада 6 с ограничителя 5 поступают сигналы, которые в зависимости от уровня входного сигнала видеоусилителя управляют генератором 3 тока так, что когда этот уровень стремится к максимальному, то увеличивается ток генератора 3 тока, что соответствует увеличению составляющей 41д1ун когда уровень выходного сигнала стремится к минимальному, то уменьшается ток генератора 3 тока, что соответствует уменьшению составляющей Л . Таким образом, разность 41 цдс,кс 51мин стремится к нулю

И искажения не возникают. Так как эта

разность начинает заметно отличаться от нуля только при большой амплитуде выходного сигнала, начиная примерно от значения 0,8 от максимальной амплитуды, то управление генератором 3 gc тока производится при превышении этой амплитуды. Управление осуществляется линейно с (ПОМОЩЬЮ выходного сигнала входного каскада 1 через ограничитель

5 0 5 О

5 0 g

0

c

5, которьш в,Iдeляeт сиг нал, повторяющий форму и фазу входного сигнала, лишь когда уровни его входного сиг- в нала превышают по абсолютньЕМ значениям некоторые значения сверху и снизу.

Лля сохранения тока if. на одном уровне вне зависимости от изменения уровня пыходного сигнала на резисторе 10 R к катоду развязывающего диода 9 подключена вольтдобавка Е через ключевой элемент 8, управляе- Nfbiu с выхода одностороннего последо- Всчтельного ограничителя 7. Так как ток i начинает заметно уменьшаться при значениях выходнс го сигнала, начиная примерно от значения 0,8 от максимально амплитуды, то ограничитель 7 в момент превышения амплитудой выходного сигнала этого значения запи- рлрт развязывающий диод 9 напряжением Е, вольтдобавки. Форма и фаза этого напряжения, мпксимальное значение которого достигает значения Е, совпадает с формой и фазой выходного СИ1- нала видеоусилителя.

Формула изобретения Видеоусилитель, содержащий последовательно соединенные по постоянному току низкочастотный усилительный каскад, выполненный на транзисторе, включенном по схеме с общей базой, и генератор тока, точка соединения которых является выходом видеоусилителя, входной каскад, выход которого соединен с входом низкочастотного усилительного каскада, высокочастотный усилительный каскад, выход которого подключен к управляющему входу генератора тока, первый и второй высоковольтные источники питания, о т- личающийся тем, что, с целью повышения линейности амплитудно- частотной характеристики при емкостном характере нагрузки, введены двусторонний и односторонний последовательные ограничители, согласующий каскад, нагрузочный резистор, развязывающий диод, ключевой элемент и третий высоковольтный источник питания, положительная шина которого через ключевой элемент соединена с выводом питания генератора тока, который через развязывающий диод подключен к положительной шине второго высоковольтного источника питания, входы высокочастотного усилительного каскада, одностороннего и двусторон5141541Я

него последовательных ограничителе -нагрузочный резистор соединен с поло- подключены к выходу входного каскада,жительной шиной первого высоковольт- выход двустороннего последовательногокого источника питания, а управляющий ограничителя через согласующий каскадвход ключевого элемента - с вьпсодом подключен к управляющему входу гене-одностороннего последовательного ог- ратора тока, выход которого черезраничителя.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повьш1е- ние линейности АЧХ при емкостном характере нагрузки. Видеоусилитель содержит входной каскад 1, низкочастотный усилительный каскад 2, г-р 3 тока, высокочастотный усилительный / каскад 4. Г-р 3 выполнен по высоко- вольтной схеме на составных транзисторах (СТ) 14-16, включенных по схеме с общей базой, и СТ 17, включенном по схеме с общим эмиттером, параллельно к-рым включены выравниваюпще резисторы (Р) 18, а также Р 19 смещения СТ 14-16, стабилитрон 20 и Р 21, 22 цепи смещения СТ 17, база к-рого является управляющим входом , 3. Введены двусторонний и односторонний последовательные ограничители 5 и 7, согласующий каскад 6, ключевой эл-т 8, развязьгаающий диод 9, нагрузочный Р 0, три высоковольтных источника питания с пoлoжитeльны и тинами 1 1, 12 и 13. 1 ил. с S (Л . 00 I