Усилитель высокой частоты Советский патент 1991 года по МПК H03F3/42 

t

(21)4649488/24-09

(22)10.02.89

(46) 30.04.91. Бюп. N 16

(71)Рязанский радиотехнический институт

(72)Г.В. Уточкин и И.В. Гончаренко

(53)621.373.026(088.8)

(56)Заявка Франции № 2488076, кл. Н 03 F 3/34; 1982.

(54)УСИЛИТЕЛЬ ВЫСОКОЙ ЧАСТОТЫ

(57)Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение- коэффициента усиления и уменьшение потребляемой мощности от источника питания. В усилителе высокой частоты используются первый, второй и третий транзисторы 1 - 3, а также первый и второй дроссели 6 и 7, и первый и второй конденсаторы 8 и 9. Но постоянному току первый и третий транзисторы 1 и 3 включены последовательно, при-, чем первый транзистор 1 в диодном включении, а все три транзистора 1-3 по схеме источника тока с диодным смещением. В результате по постоянному току в устройстве достигается высокая стабильность режимных токов и напряжении при изменении окружающей температуры. По переменному току все три транзистора 1 - 3 оказываются включенными по схеме с общим эмиттером. Это достигается при помощи соответствующих включений первого и второго дросселей о и 7 и первого и второго конденсаторов 8 и 9. В результате коэффициент усиления устройства оказывается максимально возможным для усилителей, построенных на трех транзисторах. 1 ил.

8 (Л

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиотехнических устройствах для усиления сигналов высокой частоты.

Цель изобретения - увеличение коэффициента усиления и уменьшение потребляемой от источника питания мощности.

На чертеже приведена принципиальная электрическая схема предложенного усилителя высокой частоты.

Предложенный усилитель высокой частоты содержит первый, второй и третий транзисторы 1-3, источник тока

4, коллекторную нагрузку : третьего транзистора 3, первый и второй дроссели о, 7, первый и второй конденсаторы 8, 9.

Предложенный усилитель высокой частоты работает следующим ооразом.

Входной сигнал источника сигнала действует между базой первого транзистора 1 и точкой соединения первого конденсатора 8 и первого дросселя 6. Емкость первого конденсатора 8 выбирается такой, чтобы на частоте входного сигнала он имел низкое сопротивление и соединял по высокой частоте

Р

Јъ О О 4 СП

верхний вывод источника входного сигнала с общей шиной. Первый дроссель 6 служит для протекания постоянного базового тока первого транзистора 1, а его индуктивность выбирается такой, чтобы индуктивное сопротивление на частоте сигнала было значительно большим, чем входное сопротивление второго транзистора 2. Внутреннее сопротивление источника входного сигнала по постоянному току должно быть намного меньше, чем входное сопротивление первого транзистора,1 т.е. транзисторов далеко от области насы- щения. При столь низком напряжении линейность передаточной характеристики первого транзистора 1 сохраняется только для малых входных сигналов, однако в предлагаемом усилителе высо- кой частоты они и не могут быть большими из-за высокого коэффициента усиления устройства.

Второй каскад усилителя на втором транзисторе 2 также образует схему с 03, причем усиленный им сигнал выделяется на коллекторной нагрузке, выполненной в виде источника тока 4, в качестве которого может быть использован, например, резистор.

Усиленный вторым каскадом сигнал поступает на базу третьего транзистора 3, который образует третий каскад усилителя. А коллекторную цепь транзистора 3 включена коллекторная наг- руэка 5, выполненная, например, в виде параллельного колебательного контура. Второй конденсатор 9, включенный между эмиттером третьего транэнстора 3 и общей юной, является блоки-до является равенство нулю напряжения

коллектор-база этого транзистора. Это, однако, не отражается на его усилительных свойствах, так как нап ряжение коллектор-эмиттер первого транзистора 1 равно 0,6-0,7 В, что для кремниевых объясняется тем, чт по постоянному току транзисторы вкл чены по схеме источника тока с диод ным смещением, который имеет высоку

коллектор-база этого транзистора. Это, однако, не отражается на его усилительных свойствах, так как напряжение коллектор-эмиттер первого транзистора 1 равно 0,6-0,7 В, что для кремниевых объясняется тем, что по постоянному току транзисторы включены по схеме источника тока с диодным смещением, который имеет высокую

ровочным и осуществляет заземление эмиттера третьего транзистора 3 на частоте входного сигнала. Таким образом, все три транзистора

в предлагаемой схеме включены для 4j частоты входного сигнала по схеме с ОЭ и образуют высокочастотный усилитель ОЭ-ОЭ-ОЭ, обладающий наибольшим коэффициентом усиления по сравнению с другими схемами включения транзистор стабильность и повышенное выходное ров в трехтранзисторных усилителях. сопротивление. При этом падение нап- Поэтому предлагаемый усилитель обеспе- ,ряжения U69 на первом транзисторе 1 в чивает повышение коэффициента усиле- диодном включении (по постоянному то- ния.

Предлагаемый усилитель высокой частоты имеет высокую стабильность пал раметров при изменении температурьуЭто источник входного сигнала должен обеспечивать протекание постоянной

J5

ку) задает температурно зависимое смещение на втором транзисторе 2, тем самым осуществляя температурную стабилизацию его коллекторного тока, который, в свою очередь, фиксирует уровень тока третьего транзистора 3, по

JQ 15 2Q

25 30

.

составляющей тока базы первого транзистора 1. В качестве источника входного сигнала может быть использован, например, параллельный колебательный контур. Второй дроссель 7 служит в качестве коллекторной нагрузки первого транзистора 1, а его индуктивное сопротивление должно быть намного больше, чем входное сопротивление второго транзистора 2. Таким ооразом, на частоте входного сигнала первый транзистор 1 образует каскад с общим эмиттером (03) с подачей входного сигнала между базой и эмиттером, так как малым сопротивлением первого конденсатора 8 на этой частоте можно пренебречь. Усиленный первым транзистором 1 сигнал выделяется на параллельно включенных по высокой частоте первом и втором дросселях 6 и 7 подается на базу второго каскада усиления на втором транзисторе 2.

По постоянному току первый транзистор 1 включен диодом, так как его коллектор и база соединены через низ- кие сопротивления первого дросселя 6 и источника входного сигнала. Постоянное напряжение с первого транзистора 1 в диодном включении приложено между базой и эмиттером второго транзистора 2, что обеспечивает независимость тока коллектора этого транзистора от температуры, причем первый и второй транзисторы 1 и 2 должны быть согласованы, т.е. иметь одинаковые параметры.

Особенностью работы первого каскада усилителя на первом транзисторе 1

является равенство нулю напряжения

коллектор-база этого транзистора. Это, однако, не отражается на его усилительных свойствах, так как напряжение коллектор-эмиттер первого транзистора 1 равно 0,6-0,7 В, что для кремниевых объясняется тем, что по постоянному току транзисторы включены по схеме источника тока с диодным смещением, который имеет высокую

стабильность и повышенное выходное сопротивление. При этом падение нап- ряжения U69 на первом транзисторе 1 в диодном включении (по постоянному то-

стабильность и повышенное выходное сопротивление. При этом падение нап- ряжения U69 на первом транзисторе 1 в диодном включении (по постоянному то-

ку) задает температурно зависимое смещение на втором транзисторе 2, тем самым осуществляя температурную стабилизацию его коллекторного тока, который, в свою очередь, фиксирует уровень тока третьего транзистора 3, поэтому токи коллекторов всех трех транзисторов не зависят от температуры, что определяет стабильность основных параметров предлагаемого устройства при изменении температуры.

Повышенное выходное сопротивление усилителя по постоянному току, приводящее к почти полной независимости коллекторного тока третьего транзистора 3 от сопротивления коллекторной нагрузки 5, объясняется действием в нем параллельно-последовательной отрицательной обратной связи. Напряжение обратной связи снимается с первого транзистора 1, включенного последовательно с третьим транзистором 3, подается на базу второго транзистора 2, инвертируется им и с коллектора возвращается на вход третьего транзистора 3. Как следствие глубокой последовательной (по выходу) отрицательной обратной связи выходное сопротивление устройства резко возрастает. Этому же способствует уменьшенная зависимость напряжения коллектор- эмиттер второго транзистора 2 от тока коллектора, так как оно зафиксировано на уровне 2и«9 иэ-эа включения между его базой и коллектором баэо-эмиттер- ного перехода третьего транзистора 3 (по постоянному току).

Кроме того, усилитель имеет повышенную стабильность амплитудно-частотной характеристики при изменении напряжения питания. Это объясняется тем, что напряжение коллектор-эмиттер первого транзистора 1 зафиксировано на уровне U&9, а напряжение коллектор-эмиттер второго транзистора 2 на уровне 2ивэ, которые достаточно стабильны и мало зависят от токов коллекторов и напряжения питания. Стабильность напряжений коллектор-эмиттер определяют стабильность емкостей коллектор-базовых переходов, которые, в свою очередь, во многом определяют стабильность амплитудно-частотной характеристики усилителя.

Предлагаемый усилитель высокой частоты имеет повышенную экономичность потребляемой энергии от источника питания. Это объясняется тем, что в нем нет ни одного резистора или другого элемента, служащего специально для установки рабочих точек транзисторов или их стабилизации и потребляющего мощность источника питания. Это отно

сится и к источнику тока 4, так как если в качестве него использовать резистор то последний будет играть роль нагрузки второго транзистора 2, j а не элемента установки режима, расходующего, мощность источника питания. При этом следует отметить, что повышение экономичности предлагаемого устройства не сопровождается ухудшением стабильности режима по постоянному току, а, наоборот, его улучшением. Уменьшению потребления мощности способствует пониженное напряжение коллектор-эмиттер первого транзистора 1, равное ивэ, т.е. минимально возможное для нормальной работы транзистора в линейном режиме, а также пониженное напряжение коллектор-эмит- 0 тер второго транзистора 2, равное

5

2U

6V

Указанные отличительные особенности позволяют уменьшить потребление мощности от источника питания предлагаемого устройства на 20-40% по срав- нению с известными при повышенной стабильности основных параметров в диапазоне температур.

Формула изобретения

Усилитель высокой частоты, содержащий первый и второй транзисторы, а также третий транзистор с коллекторной нагрузкой, при этом коллектор первого транзистора соединен с базой второго транзистора, коллектор которого подключен к базе третьего транзистора непосредственно и через источник тока к вине питания, отличающ и и с я тем, что, с целью увеличения коэффициента усиления и уменьшения потребляемой мощности, в него введены первый и второй дроссели, а также первый и второй конденсаторы, причем база второго транзистора через последовательно соединенные первый дроссель и первый конденсатор подключена к общей шине, эмиттеры первого и второго транзисторов подключены к

общей шине непосредственно, а эмиттер третьего транзистора - через второй конденсатор, при этом эмиттер третьего транзистора через второй дроссель соединен с коллектором первого транзистора, база которого и точка соединения первого дросселя и первого конденсатора являются входом, а коллектор третьего транзистора выходом усилителя высокой частоты.

Редактор Н. Коляда

Составитель В. Серов

Техред Л.Олийнык Корректор л. Натай

Заказ 1555

Тираж 470

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

о+Ј

о Выход

,т

Подписное