Усилитель мощности Советский патент 1989 года по МПК H03F3/26 

1

(21)4104035/24-09

(22)15o08.86

(46) 30..07.89. Бюл. № 28

(72) Э.ПоТарасов, ЕоН.Костюченкова

и В,А.Захарова

(53) 621о375.026 (088,8)

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 1231578, кло Н 03 F 3/26, заявл.

21.08.84.

(54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

(57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение стабильности режима по постоянному току и повьшение точности при параллельной работе усилителей мощности на общую нагрузку. В динамическом режиме усилителя мошности во время

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение стабильности режима по постоянному току и повышение точности при параллельной работе усилителей мощности на общую нагрузку. В динамическом режиме усилителя мощности во время положительной полуволны напряжения на шине 39 возрастает коллекторный ток транзистора (Т) 1, создавая на токосъемном резисторе 3 падение напряжения, превышающее исходное значение в режиме покоя. Диод 5 ограничивает напряжение на резисторе 3, повышая коэф. использования напряжения источника питания. Т 13 запирается. Во время отрицательной полуволны на шине 39 Т 1 закрыт, и ток коллектора Т 13 определяется соотношением сопротивлений резисторов 15 и 17. В этом случае напряжение на коллекторе Т 13 остается постоянным, и ток смещения Т 1 не меняется при усилении входных сигналов любой амплитуды. Таким же образом достигается стабильный режим и во втором плече усилителя мощности. При параллельной работе идентично выполненных усилителей мощность на общую нагрузку точность повышается за счет того, что усиление по переменному напряжению определяется отношением сопротивлений введенных резисторов параллельной отрицательной обратной связи по переменному напряжению, а также за счет введения токовыравнивающих резисторов. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

(Л

:о

ts5

3М9

положительной полуволны напряжения на шине 39 возрастает коллекторный ток транзистора (Т) 1, создавая на токосъемном резисторе 3 падение напряжения, превьпиающее исходное значение в режиме покоя Диод 5 ограничивает напряжение на резисторе 3, повышая коэф.использования напряжения источника питания. Т 13 запирается. Во время отрицательной полуволны на шине 39 Т 1 закрыт, и ток коллектора Т 13 Определяется соотношением сопротивлений резисторов 15 и 17. В этом случае напряжение на коллекторе Т 13 остается постоянным, и ток смещения

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве усилителя мощности и низкой частоты

Цель изобретения - повышение стабильности режима по постоянному току и точности при параллельной работе усилителей мощности на общую нагрузку.

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема усилителя мощности на фиг. 2 - то же, при работе на общую нагрузкус

Усилитель мощности (фиг„1) содер- жит двухтактный эмиттерный повторитель, выполненный на выходных тран- зиторах 1 и 2, токосъемных резисторах 3 и 4, диодах 5 и 6, а также шины 7 и 8 источника питания, транзисторы 9 и 1D в диодном включении, первые резисторы 11 и 12, транзисторы 13 и

14об эатной связи, вторые резисторы

15и 6, третьи резисторы 17 и 18, конденсаторы 19 и 20, резисторы 21 и 22 токовой обратной связи, дифференциальные усилители 23 и 24, токоогра- ничивающие резисторы 25 и 26, резис- тивный делитель цепи общей обратной связи по напряжению, выполненньй на резисторах 27 и 28, дополнитепьньй конденсатор 29, отвод 30 резистивного делителя, выполненного на резисторах 31 и 32J резисторы 33 и 34 местной обратной связи по напряжению, дополнительные резисторы 35 и 36 обратной связи, дополнительный резистор 37, общая и выходная шины 38 и 39 усилителя мощности.

74

Т 1 не меняется при усилении входных сигналов любой амплитуды. Таким же образом достигается стабильный режим и во втором плече усилителя мощности При параллельной работе идентично выполненных усилителей мощ ности на общую нагрузку точность повышается за счет того, что усиление по переменному напряжению определяется отношением сопротивлений введенных резисторов параллельной отрицательной обратной связи по переменному напряжению, а также за счет введения токовыравнивающих резисторов. 1 ЗсПо ф-лы, 2 ил

5

0

5 0

5 Q

Усилитель мощности (на ) дополнительно содержит выходную шину 40 усилителя мощности, выходные транзисторы 41 и 42, токосъемные резисторы 43 и 44, диоды 45 и 46, транзисторы 47 и 48 в диодном включении, первые резисторы 49 и 50, транзисторы 51 и 52 обратной связи, вторые резисторы 53 и 54, третьи резисторы 55 и 56, конденсаторы 57 и 58, резисторы 59 и 60 токовой обратной связи, дифференциальные усилители 61 и 62, токоограничивающие резисторы 63 и 64, резистивный делитель цепи общей обратной связи по напряжению, выполненный на резисторах 65 и 66, дополнительный конденсатор 67, отвод 68 ре- зистивного делителя, выполненного на резисторах 69 и 70, резисторы 71 и 72 местной обратной связи по напряжению, дополнительные резисторы 73 и 74 обратной связи, токовыравниваю- резисторы 75 и 76 и дополнительный резистор 77о

Усилитель мощности работает сле- дуюшлм образомо

В отсутствие входного сигнала ток покоя выходного транзистора 1 (фиг.1) стабилизируется действием отрицательной обратной связи (ООС) по постоянному току, контур которой замыкается через выходной транзистор 1, транзистор 13, резистор 21 токовой обратной связи и дифференциальный усилитель 23. Падение напряжения на токо- съемном резисторе 3 сравнивается с помощью транзистора 13 и третьего резистора 17 с опорным напряжением на транзисторе 9 и во втором резисто51

ре 15о При этом диод 5 остается в непроводящем состоянии, и его й пия- нием можно пренебречь,, Транзисторы 9 и 13 выполняются на интегральной паре и этим достигается температурная компенсация дрейфа. Аналогично обеспечивается стабильность тока покоя выходного транзистора 2 во второ плече усилителя мощности. Благодаря действию ООС выходное сопротивление каждого плеча по постоянному току (со стороны эмиттеров выходных транзисторов 1 и 2) оказывается достаточно большим. Равенство значений статического выходного сопротивления плеч достигается за счет перекрестного включения третьих резисторов 17 и 18, а также включения резисторов 33 и 34 местной обратной связи по на пряжению, снижающей влияние разброса параметров дифференциальных усилителей 23 и 24, в качестве которых здесь могут быть использованы операционные усилители;, Возникаю1дий постоянньй ток через резисторы 33 и 34 замыкается через соединенные на входе резисторы 31 и 32 о Потенциаль неинвертирующих и инвертирующих входов диф- ференциал ьных (операционных) усилите лей 23 и 24 и коллекторов транзисторов 13 и 14 близки к потенциалу средней точки источника питания, которому должен соответствовать и потенциал общей шины 38. Это сохраняется как при изменении напряжения источника питания, так и при изменениях температуры окружающей среды. Фиксировани потенциала на выходной шине 39 усилителя мощности обеспечивается под- кЛючением его через дополнительньй резистор 37 к общей шине 38, при этом падение напряжения на сопротивлении дополнительного резистора 37 опреде- дяется разностным постоянным током выходных транзисторов 1 и 2 и практически отсутствует вследствие достигаемой симметрии плеч усилителя мощности. Сопротивления всех резисторов обоих плеч усилителя мощности должны соответствовать одно другому (тое„ равны попарно) по принципу зеркального отображения.

Стабилизация режима по постоянному току плеч усилителя мощности сохраняется при изменении потенциала общей шины 38 относительно средней точки напряжения источника питания. При этом потенциал выходной шины 39

7

Q 5 0 5 о Q г Q

5

5

12

усилителя мощность пo-npcжнe y соответствует потенциалу оГчней шины 38„ Постоянный ток через резисторы 33 и 34 возрастает, как и через речисторы 31 и 32, сопротивление ;:о.торых тна- чительно меньше (в 50-100 раз). В результате изменение потенциплог нходоп дифференциальных ycHJin i ejiert . и 24 :; коллекторов транзистс ров 13 п оказывается незначительным (практически не более десятков милливольт, что составляет значительно меньше 1-го изменения токов транзисторов

13 );

в динамическом режиме усиление переменного напряжения определяется отношением сопротивления резисторов 27 и 31 или 28 и 32 парал51ельной отрицательной обратной связи по напряжению. При малой амплитуде входного сигнала транзисторы 13 и 14 работают в активном режиме и переменные составляющие их коллекторных токов замыкаются через конденсаторы 19 и 20 соответственной При больишх сигналах на входе 30 плегги усилителя мощности работают поочередно,

Во время положительной полуволны напряжения на выходной шине 39 возрастает коллекторный ток выходного транзистора 1, создавая на токосъем- ном резисторе 3 падение напряжения, превышающее исходное значение (в режиме покоя) Диод 5 ограничивает напряжение на токосъемном резисторе 3, повьш1ая коэффициент использования напряжения источника питания.. Транзистор 13 запирается. Во время отрицательной полуволны на выходной шине 39 выходной транзистор 1 закрыт, и ток коллектора транзистора 13 определяется соотношением сопротивлений второго и третьего резисторов 15 и 17 (сопротивление токосъемного резистора 3 относительно мало). Соотношение сопротивлений этих резисторов выбирается таким образом, чтобы амплитуда коллекторного тока транзистора 13 (при закрытом выходном транзисторе 1) вдвое превышала собственное значение в режиме покоя, В этом случае напряжение на коллекторе транзистора 13 остается постоянным, и ток смещения выходного транзистора 1 не меняется при усилении входных сигналов любой амплитуды,

714977

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

На фиг.2 показаны парллельно включенные усилитель мощности и идентичный дополнительный усилитель мощности, которые работают следующим образом

10

В отсутствие сигнала ток покоя

ыходных транзисторов 41 и 42 иденичного дополнительного усилителя ощности стабилизируется действием

ОС по постоянному току, контуры ко- J5

орой замыкаются через выходные транзисторы 41 и 42, транзисторы 13 и 14, резисторы 59 и 60 токовой обратной связи, дифференциальные усилитеи 61 и 62 (так же, как и в усилите- 20 е мощности)„ Сопротивления резисторов обоих плеч идентичного дополнительного усилителя мощности должны соответствовать одно другому .(т.во равны попарно) по принципу зеркаль- 25 ного отображения. Стабилизация токов покоя выходных транзисторов 1 и 2 усилителя мощности и выходных транзисторов 41 и 42 идентичного дополнительного усилителя мощности обеспе- зо чивается независимо (как это было показано выще). Потенциалы входов

30и 68 этих усилителей мощности ока- зьшаются одинаковыми за счет объединения и близки к потенциалу средней точки напряжения источника питания. Потенциалы выходных шин 39 и 40 этих усилителей мощности также одинаковы за сч{-т объединения и определяются потеш иалом общей шины 38. Если при Q этом потенциалы баз выходных транзисторов, имекяцих одинаковую структуру,

1, 41 или 2, 42 вследствие разброса параметров оказываются неодинаковыми (разница практически может быть не д более 0,1 В), то через соответствующие токовыравнивающие резисторы 75 и 76, а также резисторы 25, 63 и 26, 64 проходят незначительные постоянные токи (порядка 1 мА), которые за- , мыкаются на выходы дифференциальных (операционных) усилителей 23, 61 и 24, 62, не влияя практически на стабилизацию токов покоя выходных транзисторов. Сопротивления резисторов

31и 69, 32 и 70, 27 и 65, 28 и 66, 33 и-71, 34 и 72, 25 и 63, 26 и 64,

35 и 73, 36 и 74 должны быть попарно равны.

8

В динамическом режиме входной переменный сигнал подается между общей шиной 38 и объединенными входами 30 и 68 усилителя мощности„ Усиление по переменному напряжению идентичного дополнительного усилителя мощности, как и в усилителе мощности, определяется отношением сопротивлений резисторов параллельной ООС по переменному напряжению (резисторы 65 и 69, 66 и 70, равные соответственно резисторам 27 и 31, 28 и 32). Равномерном распределению (т.е. примерно поровну переменных токов между выходными транзисторами, имеющих попарно одинл- ковую структуру, 1, 41 и 2, 42 способствует включение соответствующих дополнительных резисторов 35, 73 и 36, 74 обратной связи, а также объединение баз выходных транзисторов одноименных плеч через токовьфавниваю- ,щие резисторы 75 и 76.

I

Формула изобретения

1о Усилитель мощности, содержашдй двухтактный эмиттерный повторитель, выполненный на двух выходных транзисторах, имеющих разную структуру, эмигтеры которых соединены и являются выходом усилителя мощности, а также Б каждом плече транзистор обратной связи, имеющий структуру выходного транзистора другого плеча и эмиттер которого через первый резистор подключен к коллектору вькодного транзистора своего плеча, который через параллельно соединенные токосъемный резистор и диод подключен к соответствующей шине источника питания, к которой г одключена база транзистора обратной связи через дополнительно соединенные второй резистор и транзистор в диодном включении, коллектор транзистора обратной связи через конденсатор соединен с общей шиной, а через третий резистор - с базой транзистора обратной связи другого плеча, а также дифференциальный усилитель, между неинвертирующим входом которого и коллектором транзистора обратной связи включен резистор токовой обратной связи, причем между инвертирующими входами дифференциальных усилителей обоих плеч включен резистивный делитель, параллельно которому включен резистивный делитель цепи общей обратной связи по напряжению, о т Редактор М,Петрова

Составитель И.Водяхина Техред л.Олийнык

Заказ 4455/54

Тираж 884

ВНИИПИ Государственного к.омитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Корректор М.Шароши

Подписное