Широкополосный усилитель Советский патент 1991 года по МПК H03F1/42 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве оконечного усилителя мощности для возбуждения акустооптических модуляторов света.

Цель изобретения - повышение выходной мощности при одновременном расширении полосы рабочих частот.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема широкополосного усилителя.

Широкополосный усилитель содержит первый - пятый транзисторы 1-5, . первый пятый конденсаторы 6-10, первый - десятый резисторы 11-20, катушку 21 индуктивности, корректирую щий конденсатор 22.

Широкополосный усилитель работает следующим образом.

Входной сигнал поступает на базу транзистора 1 чепез конденсатов 6. В эмиттерной цепи этого транзистора за счет резисторов 11, 12, а также конденсатора 17 осуществляется местная отрицательная обратная связь по току последовательного типа. Далее усиленный входной сигнал поступает на базу транзистора 2. Режим по постоянному току транзисторов 1, 2 обеспечивается соответствующим

Ј ОЭ

выбором резисторов 15-17. В каскаде на основе транзистора 2 введена пара лельная обратная связь по напряжению через резистор 12. Кроме того, первый и второй каскады охвачены общей обратной связью по току параллельного типа через резисторы 16, 17, при этом конденсатор 10 является блокирующим. Коэффициент усиления по на- пряжению первого и второго каскадов определяется соотношением глубин перечисленных выше и обратных связей, алее усиленный сигнал поступает на транзистора 3 и затем на базу транзистора 5. Коллекторные токи транзисторов 2, 3, а также коллекторный ток транзистора 5 синфазно суммируются, проходя через общую цепь нагрузки - катушку 21 индуктивности. Транзистор 5 введен специально для дополнительного увеличения выходной мощности, при этом за счет корректирующего действия цепи, состоящей из параллельно включенных резистора 14 и конденсатора 9, осуществляется равномерное повышение выходной мощности в широкой полосе частот. При использовании в качестве транзисторов 2, 3, а также в качеств транзистора 5 высокочастотных транзисторов средней и большой емкости со сравнительно большими коллекторными емкостями (порядка 5-10 пФ) из-за суммирования этих емкостей в точке подключения первого вывода катушки 21 индуктивности ограничивается верхняя граничная частота усиления устройства. Для сохранения выс кой верхней граничной частоты можно уменьшить сопротивление резистора 13 однако ею приводит к необходимости увеличения режимного тока первого каскада и, как следствие, к увеличе

нию потребляемой мощности. Кроме того, при этом нельзя исполозовать в качестве транзистора 1 высокчастот- ные маломощные транзисторы. Поэтому для увеличения широкополосности устройства введен транзистор 4 с корректирующим конденсатором 22 в базовой цепи.

Действие этого транзистора 4 на работу устройства двояко. Во-первых, он осуществляет развязку коллекторной емкости транзистора 2 от точки суммирования коллекторных токов транзисторов. В результате оказывается, что три транзистора работают на еле

дующую эквивалентную емкость нагрузки СНПВ С + ГДе СкЗ И CKt - коллекторные емкости транзистора 3 и транзистора 5. Происходит существенное уменьшение нагрузочной емкости и, соответственно, увеличение верхней граничной частоты усиления устройства. Во-вторых, включение транзистора 4 уменьшается активную выходную проводимость второго каскада, при этом начинает существенно влиять на работу устройства реактивная проводимость второго каскада. Эта реактивная проводимость носит индуктивный характер из-за параллельной обратной связи по напряжению. Выходную эквивалентную индуктивность двухкаскадного усилителя на транзисторах 1,2с комбинирован- ными обратными связями можно определить по формуле

(Иг+УэгСДтгСкгХУУг + Ria)

Q

5

5

0

вых

.со

Т2

5

(1)

где tfa ,УЭг . Si, UT2 известные параметры малосигнальной эквивалентной схемы каскада на втором транзисторе 2, RC сопротивление резистора

13.

Эта выходная индуктивность совместно с коллекторными емкостями транзисторов 3, 5 образует высокодобротный резонансный контур, действие которого приводит к еще большему расширению верхней граничной частоты усиления. Однако при этом возможны и явления перекоррекции, т.е. появление недопустимо больших подъемов в амплитудно- частотной характеристике устройства. С помощью матричного анализа установлено, что приведенное к точке суммирования коллекторных токов значение коллекторной емкости транзистора 2 зависит от выбора емкости корректируйте- го конденсатора 22 следующим образом:

кгприв

+ С

1

Ч

1 + ()

сч

И2)

где С

К4 С

Cf - коллекторные емкости транзисторов 4, 2,

21

- емкость корректирующего конденсатора 22. Из формулы (2) следует, что при

О, С,

topwe

, а при

CK,ррив 0, т.е. корректирующий коденсатор 22 позволяет в широких предлах изменять приведенное значение коллекторной емкости индуктивность двухкаскадного усилителя на транзисторах 1, 2 и 4. В результате изменяется частота высокодобротного резонансного контура, например резонанс LC-контура сдвигается в область более высоких частот и, следовательно, регулируется верхняя граничная частота усиления и подъем в амплитудно-частотной характеристике устройства. Фактически всегда можно выбрать такое значение емкости корректирующего конденсатора 22, которое обеспечивает примерно двукратное увеличение верхней граничной частоты при допустимых подъемах в амплитудно-частотной характеристике.

Формула изобретения

Широкополосный усилитель, содержащий первый, второй, третий транзисторы, имеющие одну структуру, первый конденсатор, одна обкладка которого является входом широкополосного усилителя, а другая обкладка соединена с базой первого транзистора, эмиттер которого соединен с общей шиной через первый резистор и через последовательно соединенные второй резистор и в.торой конденсатор, база второго транзистора подключена к коллектору первого транзистора и к шине источника питания через последовательно сое

5

b

диненные третий резистор и катушку индуктивности, точка соединения которых подключена к одной обкладке треть его конденсатора, другая обкладка которого является выходом широкополосного усилителя, и к коллектору третьего транзистора, эмиттер которого подключен к общей шине через параллельно соединенные четвертый резистор н четвертый конденсатор, база - к эмиттеру второго транзистора, который через параллельно соединенные пятый резистор и пятый конденсатор подключен к соединенным выводам шестого и седьмого резистора, другие выводы которые подключены соответственно к базе первого тратистора и к общей шине, отличающийся тем, что, с целью повышения выходной мощности при одновременном расширении полосы рабочих частот, введены четвертый и пятый транзисторы, имеющие ту же структуру, восьмой, девятый, 5 десятый резисторы и корректирующий конденсатор, при этом эмиттер четвертого транзистора подключен к коллектору второго транзистора, база - к общей шине череч параллельно соединенные восьмой резистс.т и корректирующий конденсатор, а к точхе соединения третьего резистора л катушки индуктивности - через девятый резистор, к которой подключены коллектор четвертого транзистора и коллектор пятого транзистора, база которого соединена с эмиттером третьего транзистора, а эмиттер через десятый резистор - с общей шиной.

0

0

5

ft. S

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение выходной мощности при одновременном расширении полосы рабочих частот. 01ирокополосный усипите- ь содержит транзисторы 1-5, конденсаторы 6-1, резисторы 11-20, катушку 21 индуктивности и корректирующий конденсатор 22. Входной сигнал усиливается в каскадах, выполненных на т ран-эисторлх 1 и 2, коэффициент усиления но напряжению в которых определяется соотношением глубин обратных связей. Далее усиленный сигнал поступлот на базу транзистора 3 и -затем на базу транзистора 5. Коллекторныо токи транзисторов 2 и 3, а такжр коллекторный ток транзистора 5 синфаяно суммируются, проходя через общую цепь нагрузки - катушку 21. Транзистор введен для дополнительного увеличения выходной мощности, при за счет корректирующего действия цепи, состоящей из параллельно включенных резистора 14 и конденсатора 9, осуществляется равномерное повышение выходной мощности в широкой полосе частот. Для увеличения широкополосности устройства введен транзистор 4 с корректирующим конденсатором 22 в базовой цепи. 1 ил. г (Л