Двухтактный усилитель мощности Советский патент 1991 года по МПК H03F3/26 

Изобретение относится к радиотехнике и производств средств связи, работающих в широком температурном диапазоне.

Цель изобретения - повышение стабильности работы в широком диапазоне рабочих температур.

На чертеже представлена эле,ктриче- ская принципиальная схема двухтактного усилителя мощности.

Двухтактный усилитель мощности содержит входной двухтактный эмиттерный повторитель 1, выполненный на транзисторах 2,21, дополнительных диодах 3, З1. резисторах 4, 41, каскад предварительного усиления 5. выполненный на первых транзисторах 6, 6, резисторах 7. 71 и 8. 81. вторых транзисторах 9. 9, прямосмещенных первых диодах 10. 10 и вторых диодах 11. 11, резисторах 12, 121, выходной двухтактный

каскад 13, выполненный на транзисторах 14, 14, диодах 15, 16, резисторах 17, 171 и резисторе-нагрузке 18, резисторы 19, 20 цепи общей отрицательной обратной связи.

Двухтактный усилитель мощности работает следующим образом.

Режим работы транзистора первого 6 (б1) задается переходом база - эмиттер транзистора 2 (21), выполняющего функции входного двухтактного эмиттерного повторителя и диода 3 (З1), включенного в прямом смещении. Резистор 7 (71) совместно с указанным диодом 3 (З1), транзистором 2 (21) определяет рабочий ток первого транзистора 6 (6). Причем диод 3 (3) имеет тепловой контакт с транзистором 14 (141).

Диоды 10 (10) и 11 (111), включенные в прямом смещении, совместно с резистором 8 (81) определяют рабочий режим по току транзистора 9 (91) и диод 11 (111) имеет тепЈь Ю

ловой контакт с транзистором 14 (14). Резисторы 4 (4) и 12 (121) задают рабочий ток транзистора 2 (21) и диодов 3, 10, 11 (З1, 10,

Диоды 15, 16 включены между базами транзисторов 14 и 141 выходного двухтакт- чого змиттерного повторителя 13 и совместно с резисторами 17 и 17 осуществляют начальное смещение по току выходного двухтактного каскада, который может быть реализован в общем случае и по другой схеме.

Работа предлагаемого устройства рассматривается на примере применения его о условиях изменения его рабочей температуры от нормального значения до нижнего предела.

Входной сигнал через резистор 19, входной двухтактный змиттерный повторитель 1 подается на вход каскада предварительного усилителя 5, где осуществляется усиление сигнала по току и напряжению. Усиленный сигнал снимается с коллектора транзистора 9 (9) и подается на базу транзистора 14 (14) выходного каскада 13, осуществляющего усиление сигнала по току. При помощи резисторов 7 (71) и 8(81) задаются равные коллекторные токи транзисторов 6 (б1) и 8 (81), работающих в режиме класса А, с целью обеспечения оптимальной раскачки по току выходного каскада. Необходимую величину этих токов в первом приближении можно определить следующим выражением:

б is

ЦМ

2К|

или нч 2 IG Ki, (1)

где нм - максимальный ток нагрузки усилителя;

Ki - коэффициент усиления выходного каскада по току.

С другой стороны токи, протекающие через транзисторы б и 9, определяются цепями их смещения и могут быть выражены как

- и6зт2 +ЦДЗ - М.бэтб

16 R7

ЦДЮ -ШД11 -ЦбэтЭ,

,(2),

Одз, Удю, Удл - прямое падение напряжения на диодах 3,10, 11 соответственно;

Убэтв. Убэтэ, иеэт2 - прямое падение напряжения на переходах база - эмиттер транзисторов 6, 9 и 2.

В случае применения в схеме диодных и транзисторных структур с приблизительно одинаковыми характеристиками величины резисторов 7 и 8 будут находиться в

отношении Ry 2Re. Из условия сохранения равенства токов 1е, 1о выражение (2) можно записать как

(3)

где Уд - прямое падение напряжения на одном из диодов 3, 10, 11.

Понижение температуры диодов и транзисторов вызывает увеличение падения напряжения на их р - n-переходах. Причем приращение напряжений база - эмиттер транзисторов 6 и 8 компенсируется аналогичным приращением падения напряжения на переходе база - эмиттер транзистора 2 и диоде 10, а увеличение падения напряжения на диодах 3, 11, как видно из (2) вносит оклад в увеличение токов транзисторов 6 и 9 на величину, определяемую с учетом (3) юз к

Л-(4)

Это, в свою очередь, позволяет увеличить ток, отдаваемый в выходной каскад 13,

2 Аид

учить вая (1) на величину

R

(5).

0

5

0

5

0

5

Вследствие чего появляется возможность расширения нижнего предела температурного диапазона стабильной работы усилителя до температуры, при которой минимально возможный коэффициент усиления по току выходного каскада уменьшится.

учитывая (3) и (5) в 1 Н-г-.-- раз по сравнению с нормальными условиями.

Работа устройства при повышении температуры выше нормальной аналогична описанной. Исключение составляет только то, что повышение температуры вызывает уменьшение токов транзисторов 6 и 9 на величину, определяемую выражением (4). что приводит к снижению рассеиваемой на них мощности.

Предлагаемый усилитель обладает более широким рабочим температурным диапазоном. Это достигается прежде всего введением в цепи смещения первого и второго транзисторов каскада предварительного усиления диодов, позволяющих изменять рабочие токи этих транзисторов в зависимости от рабочей температуры усилителя таким образом, чтобы скомпенсировать температурный уход коэффициента усиления по току выходного каскада, что позволяет работать усилителю в широком температурном диапазоне с сохранением своих характеристик. Применение описанных цепей смещения каскадной схемы каскада предварительного усиления делает предлагаемый усилитель более энергетически выгодным по сравнению с прототипом. Так, работая при повышенной температуре, цепи смещения каскадной схемы снижают протекающие через транзисторы токи, тем самым снижается мощность, рассеиваемая на этих транзисторах, причем повышается надежность схемы. Наряду с улучшением энергетических показателей при работе на повышенной температуре также расширяются возможности работы усилителя при низких температурах за счет увеличения раскачки по току выходного каскада.

Формула изобретения

Двухтактный усилитель мощности, охваченный цепью общей отрицательной обратной связи, содержащий последовательно соединенные входной двухтактный

0

5

0

эмиттерный повторитель, каскад предвари-- тельного усиления, каждое плечо которого выполнено на первом и втором транзисторах противоположной структуры, включенных по каскадной схеме, при этом между базой второго транзистора и соответствующей шиной питания каждого плеча включены прямосмещенные первый и второй диоды, и выходной двухтактный каскад, о т- личающийся тем, что, с целью повышения стабильности работы в широком диапазоне рабочих температур, в каждом плече входного двухтактного эмиттерного повторителя между эмиттером транзистора и его нагрузкой введен дополнительный диод, при этом точка соединения дополнительного диода и нагрузки является выходом входного двухтактного эмиттерного повторителя соответствующего плеча.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение стабильности работы в широком диапазоне рабочих температур. Двухтактный усилитель мощности содержит входной двухтактной эмит- терный повторитель 1. выполненный на транзисторах 2, диодах 3 и резисторах 4. Каскад 5 предварительного усиления вы- Иолнен на транзисторах 6 и 9, резисторах 7, 8 и 12 и прямосмещенных диодах 10 и 11. Выходной двухтактный каскад 13 выполнен на транзисторах 14, диодах 15 и 16, резисторах 17 и резисторе-нагрузке 18. Цепь общей отрицательной обратной связи выполнена на резисторах 19 и 20. Цель достигается введением в цепи смещения транзисторов 6 и 9 в каскаде 5 диодов 10 и 11, позволяющих изменять рабочие токи этих транзисторов 6 и 9 в зависимости от рабочей температуры усилителя таким образом, чтобы скомпенсировать температурный уход коэффициента усиления потоку выходного каскада 13.1 ил.

Iff

Вход

-сь-й

1|1Т |

v/y I va

i|.