Усилитель Советский патент 1991 года по МПК H03F3/45 

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться для усиления электрических сигналов с высоким быстродействием

Цель изобретения - увеличение быстродействия и уменьшение искажений.

На чертеже представлена принципиальная схема усилителя

Усилитель содержит первый, второй транзисторы 1. 2 n-p-n-типа, третий, четвертый транзисторы 3, 4 p-n-p-типа, первый, второй4 резисторы 5, 6, пятый, шестой транзисторы 7, 8 n-p-n-типа, цепь 9 смещения, первый, вто- рри управляемые источники тока (УИТ) 10, 11, тбкозадающий элемент 12, выходной двухтактный каскад 13, прямосмещенный диод 14, седьмой, восьмой транзисторы 15, 16 р-п-р- типа,третий,четвертый резистооы 17, 18,а также резисторы 19, 20, 21, 22.

Усилитель работает следующим образом.

Допустим, что усилитель включен неинвертирующим повторителем напряжения, т.е. базы транзисторов 2, 4 подключены к

выходу усилителя, а на его вход подан положительный перепад напряжения. Поскольку выход УИТ 11 шунтируется паразитной емкостью, потенциал базы транзистора 15 не может изменяться со скоростью входного сигнала. Поэтому разность поинциалов между базами транзисторов 1, 15 начиняет увеличиваться и коллекторные токи эгих транзисторов резю возрастают

Поскольку коллектор транзистора 1 подключен к входу УИТ 10 выходной ток этого УИТ 10 также резко увелинивается. Это приводит к тому, что выходная емкость УИТ 11 быстро перезаряжается гоком через цепь 9 смещения и диод 14, при этом за счет обратной отрицательной связи, замыкающейся по цепи база транзистора 15 - коллектор транзистора 1 - выход УИТ 10 - цепь 9 смещения - диод 14, величина коллекторного тока транзисторов 1 15 поддерживается на минимально необходимом уровне для поддержания одинаковой скорости нарастания напряжения на входе и на выходе усилителя

W

,.о ел

&

&

о

Однако такая ситуация имеет место только в том случае, если емкость, приведенная к коллекторам входных транзисторов выходного каскада 13, не превышает величины емкости, приведенной к выходуУИТ 10. Если емкостная нагрузка усилителя достаточно велика, то указанное условие нарушается. В таком случае выход усилителя смещается в положительном напряжении медленнее. чем базы транзисторов 7, 8 и 15, 16. Вследствие этого разность потенциалов между базами транзисторов 4, 8 начинает возрастать, коллекторный ток этих транзисторов увеличивается, что приводит к включению положительной обратной связи, замыкающейся по цепи коллектор транзистора 8 - выход УИТ 10 - база транзистора 8.

Следовательно,при передаче импульсного перепада напряжения положительной полярности в предлагаемом усилителе могут быть задействованы сразу оба механизма обеспечения высокого быстродействия. которые в прототипе задействованы на импульсных перепадах входного напряжения разной полярности. Вследствие этого предлагаемый усилитель оказывается не только более быстродействующим, но из-за абсолютной симметрии структуры более линейным, поскольку при передаче импульсных перепадов напряжения обеих полярностей характеристики усилителя оказываются практически одинаковыми при любой глубине внешней ООС.

Изменение структуры предлагаемого усилителя по сравнению с прототипом привело к изменению его свойств на постоянном токе. Это проявляется в том, что без резисторов 19,20,21,22 нормальный режим начального смещения усилительных элементов этого усилителя,не может быть обеспечен, поскольку из-за разброса параметров согласованных элементов, а также величины П21Э p-n-p- и n-p-n-транзисторов выходные токи УИТ 10, 11 никогда не могут быть строго одинаковыми. Возникающая разность этих токов втекает в базы либо транзисторов 7, 8, либо транзисторов 15, 16. Коллекторные токи одной из этих пар транзисторов, например транзисторов 7,8, возрастают, увеличивается падение напряжения на резисторах 5, 6, при этом транзисторы 1, 2, 15, 16 полностью запираются. Иными словами, входной каскад усилителя оказывается охваченным положительной обратной связью по току начального смещения.

Для устранения этого недостатка в усилитель введены резисторы 19-22, которые позволяют обеспечить внутреннюю ООС по начальному току смещения в каждом плече входного каскада усилителя. В рассмотренном ранее примере цепь 9 смещения при отсутствии резисторов 19 22 смещалась бы в положительном направлении при нулевом потенциале на входах усилителя. При введении этих резисторов положительное смещение относительно корпуса на диодной цепи 9 смещения приводит к возрастанию коллекторных токов транзисторов 3, 4 и к уменьшению коллекторных токов транзисторов 1, 2.

Следовательно, уменьшится выходной ток УИГ 10 и увеличится выходной ток УИТ 11, что скомпенсирует первоначальный токовый разбаланс выходных токов этих источников. В результате неопределенность начального

режима смещения устраняется.

Диод 14 необходим для задания начальных рабочих токов транзисторов 1-4, 7, 8, 15. 16, что является обязательным условием обеспечения линейности усилителя. Резисгоры 5, 6, 17, 18 необходимы для обеспечения устойчивости усилителя в режиме большого сигнала. Коллекторы транзисторов 1, 3 могут быть подключены к входам УИТ 10, 11, а коллекторы транзисторов 2, 4

к соответствующим шичам питания через транзисторы, включенные по схеме с ОБ, что позволяет снизить входные емкости усилителя.

Формула изобретения

Усилитель, содержащий первый и вто рой транзисторы n-p-n-гилз, базы которых являются неинвержрующим ч инвертирующим входами усилителя соответственно;

третий и четвертый транзисторы р-п-р-типа, базы которых соединены с базами соответственно первого и второго транзисторов п- p-n-типа. а эмиттеры через соответственно первый и второй резисторы подключены к

эмиттерам пятого и шестого транзисторов п-р-п-типа, базы которых соединены и подключены к первому выводу цепи смещения, зыполненной на трех соединенн после- довательно прямосмещенных диодах, и к

выходу первого управляемого источника тока, общий вывод которого и коллектор второго транзистора n-p-n-типа соединены с положительной шиной источника питания, а вход - с коллектором шестого транзистора

0 n-p-n-типа, коллектор третьего транзистора p-n-p-типа соединен с входом второго управляемого источника тока, общий вывод которого соединен с отрицательной шиной источника питания, при этом коллекторы пятого

5 транзистора n-p-n-типэ и четвертого транзистора р-п-р-типа подключены к положительной и отрицательной шинам источника питания, а также выходной двухтактный каскад, входы которого соединены через токозадающий элемент и подключены к входам соответственно первого и второго управляемых источников тока, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения искажений, в него введены седьмой и восьмой транзисторы p-n-p-типа, прямосме- щенный диод, включенный между вторым выводом цепи смещения и выходом второго управляемого источника тока, соединенным с базами седьмого и восьмого транзисторов p-n-p-типа. третий и четвертый резисторы,

включенные между эмиттерами первого, второго транзисторов n-p-n-типа и эмиттерами седьмого, восьмого транзисторов р-п-р- типа соответственно, при этом коллекторы первого транзистора n-p-n-типа и восьмого транзистора p-n-p-типа подключены к входам соответственно первого и второго управляемых источников тока, а коллектор седьмого транзистора p-n-p-типа подключен к отрицательной шине источника питания.

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение быстродействия и уменьшение искажений. Усилитель содержит транзисторы, резисторы, цепь смещения, управляемые источники тока, токо- задающий элемент, выходной двухтактный каскад, прямосмещенный диод. В данном усилителе при передаче импульсного перепада напряжения положительной полярности сразу задействуются два механизма обеспечения высокого быстродействия. В результате усилитель оказывается не только более быстродействующим, но и из-за абсолютной симметрии структуры более линейным, поскольку при передаче импульсных перепадов напряжения обеих полярностей х-ки усилителя оказывается практически одинаковыми при любой глубине внешней отрицательной обратной связи 1 ил

fcy

77