Усилитель мощности Советский патент 1989 года по МПК H03F3/26 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к двухтактным высококачественным усилителям мощности для радиотехнических устройств

Цель изобретения - повышение температурной стабилизации тока поко

На фиг, 1 представлена принципиальная электрическая схема усилителя мощности, предназнаненная для работы с предварительныь« каскадом, охваченные общей отрицательной обратной связью на фиг. 2 - характеристики логарифмических датчиков TOKaJ на фиг. 3 - зависимость изменения токов плеч усилителя мощности.

Усилитель мощности содержит транзисторы разной структуры 1 и 2 двухтактного каскада, управляемый источник базового смещения 3, алгебраичес кий сумматор 4, логарифмические дат- ники тока 5 и 6, выполненные на резисторах 7 и 8 и прямосмещенных диодах 9 и 10, алгебраический сумматор содержит первый, второй, третий, чет вертый, пятый резисторы 11, 12, 13, 14 и 15 и операционный усилитель 16.

Усилитель мощности работает следу .щим образом.

Логарифмический датчик тока 5 (6) содержит параллельно соединенные резистор 7 (8) и диод 9 (10), включенный в прямом направлении. Резистор 7 (8) служит для смещения начального участка вольтамперной (логарифмичес- кой) характеристики диода 9 (10) с цепью стабилизации .ка покоя и они- жения падения напряжения на диоде 9 (10), а следовательно, и мощности рассеяния во всех режимах .

Задание режима работы двухтактного каскада производится следующим образом.. ,

На логарифмических датчиках тока 5 и 6 напряжения пропорциональны ло- гарифмам токов плеч двухтактного каскада

V / Inl, ; Vt / InPi;

где I, 1 - токи транзистора 1 и транзистора 2 соответственно;

V , Vj - падение напряжения на логарифмических датчиках тока 5, 6,

На втором резисторе 12 сигнал пропорционален требуемому (опорному) значению логарифма произведения токов плеч (Von )

У,„ - 1п(1 , , (1) помощью алгебраического сумма4 получают сигнал, пропорциоый разности опорного напряжеснимаемых с соответствующих

1 - (Л . ,v,j (,

R

It

R

где Vfl - сигнал на выходе операционного усилителя 16;

15,14,12 - сопротивления соответствующих резисторов. Воздействуют указанным результирующим сигналом рассогласования (Vf) на напряжение смещения транзисторов 1,2, изменяя последнее в противофазе с указанным сигналом. Тогда можно записать

Уед() о (3)

R

ц t М

А следовательно,

1п(1, - (Inl, + Inl) 0. (4)

Последнее выражение Можно переписать как

1п(1,.1,)„„ - Inl,-1 0/ (5) Откуда

1, 1 (I, . 1) const. (6)

Таким образом, при увеличении произведения токов I,- 1 по причи- ам изменения входного сигнала, температуры окружающей среды либо теп- лоотвода транзисторов, напряжения источника питания, свыше значения (I,- Ii)oa результирующий сигнал рассогласования (Vo) на выходе алгебраического сумматора 4 снижается, что приведет к уменьшению напряжения смещения транзисторов 1, 2, Уменшение напряжения смещения приводит к умень шению выходных токов транзисторов, а это в свою очередь, приводит к восстановлению требуемого произведения токов.

При уменьшении произведения токов 1, If. ° вышеперечисленным причинам до значения, меньшего ( It), , результирующий сигнал (Vj) на выходе алгебраического сумматора 4 увеличивается, что приводит-к увеличению напряжения смещения. Увеличение напряжения смещения приводит к увеличению выходных токов транзисторов, а это приводит опять же-к восстановлению требуемого произведения токов плеч.

Из приведенного описания работы видно, что в системе действует отрицательная обратная связь, которая стремится свести к нулю сигнал рассогласования V(

S

а значит стабилизирует произведение токов плеч, а следовательно, и мощность, вьщеляе- мую в режиме покоя.

На фиг, 2 показана вольт-амперная характеристика логарифмического датчика Tofta 5 (6). На участке малых токой она совпадает с характеристикой 1 резистора 7 (8), на больших токах при минимальной и максимальной температурах с аналогичными зависимостями для полупроводникового р-п- перехода кривые 2 и 3 соответственно

При повышении температуры увеличивается проводимость полупроводника, что вызывает увеличение тока диода.

Из графика видно, что при отсутствии резистора 7 (8) ток покоя I,, не оставался бы постоянным с изменением температуры.

Например, одной температуры (кривая 2) соответствует ток покоя 1о, а другой (кривая 3) соответствует свой ток покоя loj причем с увеличением температуры р-п-перехода ток покоя увеличивается.

Таким образом, постановка термостабильного резистора позволяет при работе на начальном участке иметь стабильный ток покоя, несмотря на изменение характеристик диодов от температуры.

Выражение I. I.,

const экстрапо

ме покоя, стабильна.

На участках II и III усилитель работает при больших токах нагрузки. При этом изменение температуры также не влияет на качество работы усилителя мощности.

Единственным критерием выбора малых токов плеч является соблюдение условия

где I

NM/

1.и / I,.

минимальный ток открытого

транзистора плеча; If, - начальный ток коллектора

транзисторов 1, 2 (паспортное значение).

Из графика видно, что по мере увеличения тока нагрузки в верхнем (нижнем) плече, ток второго плеча, нижнего (верхнего) соответственно, уменьшается во столько же раз, во сколько увеличивается ток в первом плече.

Как видно из графика 1 и 2 транзисторы никогда не закрываются, что соответствует работе усилителя в режиме ЭА.

35

Формула изобретения

1. Усилитель мощности, содержащий двухтактный каскад, выполненный на транзисторах с управляемым источником базового смещения и датчиками

тока в токовых цепях, а также алгеб

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение температурной стабилизации тока покоя. Усилитель мощности содержит двухтактный каскад, выполненный на транзисторах 1 и 2 разной структуры, управляемый источник 3 базового смещения, алгебраический сумматор 4, состоящий из резисторов 11 - 15 и операционного усилителя 16, и логарифмические датчики 5 и 6 тока, выполненные каждый на резисторе 7 (8) и прямосмещенном диоде 9 (10). При величине произведения токов транзисторов 1 и 2 (при изменении либо входного сигнала, либо температуры окружающей среды, либо теплоотвода транзисторов 1 и 2, либо напряжения источника питания), большей опорнгого значения, результирующий сигнал рассогласования на выходе алгебраического сумматора 4 снижается, что приводит к уменьшению напряжения смещения транзисторов 1 и 2. Это, в свою очередь, приводит к уменьшению выходных токов транзисторов 1 и 2 и к восстановлению требуемого произведения токов. Цель достигается за счет действия отрицательной обратной связи, которая стремится свести к нулю сигнал рассогласования, а значит, стабилизирует произведение токов транзисторов 1 и 2 и мощность, выделяемую в режиме покоя. Устройство по п. 2 ф-лы отличается выполнением датчиков 5 и 6. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

лируется графиком, приведенным «а фиг. 3, где дополнительно приняты следуюоще обозначения:

1 - Начальный ток (ток покоя) транзистора t,

I - начальный ток (ток покоя) 2 транзистора.

Приведенный график условно разбит на три участка. Участок I характеризуется условиями выбора параметров режима покоя и определяется только характеристикой резистора 7 (8) (кривая 1 фигуры 2). Как показано выше, ток покоя на этом участке не зависит от изменения температуры, а это зна

раический сумматор, к соответствующим входам которого подключены выходы датчиков тока и источник опорного напряжения, а выход алгебраического сумматора соединен с входом управляемого источника базового смещения, отличающийся тем, что, с целью повышения температурной стабилизации тока покоя, датчики тока выполнены логарифмическими.

2, Усилитель мощности по п. ,1, отличающийся тем, что логарифмический датчик тока выполнен

в виде параллельно соединенных прямо- смещенного диода и резистора.

0,4 Of Фаг.2

.в.

/. у

Ч -т

0,8 U,B