Двухтактный эмиттерный повторитель Советский патент 1992 года по МПК H03F3/50 

Изобретение относится/ к радиотехнике и может использоваться в качестве выход- . ного каскада усилителей мощности в звуко- производящих и измерительных устройствах.

Цель изобретения - снижение нелинейных искажений.

На чертеже п редста в л е на п ри н ци п иал ь- ная схема двухтактного эмиттерного повторителя.

Двухтактный эмиттерный повторитель содержит первый 1, второй 2, третий 3, четвертый 4 транзисторы, первый 5, второй 6; третий 7, четвертый 8, пятый 9, шестой 10 резисторы, первый и второй токозадающие элементы на генераторах 11 и 12 тока, первый И второй регулируемые элементы 13 и 14 смещения, первый и второй односторонние усилители-ограничители 15 и 16.

Повторитель работает следующим образом.

Резисторы 5 и 7, включенные соответственно между первым и вторым входами усилителя-ограничителя 15, образуют цепь выявления отклонения выходного тока

транзистора 3 от заданного значения. Падение напряжения на резисторе 5 задано, так как через него протекает ток генератора 11. На резисторе 7 падает напряжение, пропорциональное эмиттерному току через транзистор 3. При этом падения напряжения на резисторах 5 и 7 направлены встречно, т.е. между первым и вторым входами усилителя- ограничителя 15.возникает разностное управляющее напряжение. Кроме того, усилитель-ограничитель 15 связан с регулируемым элементом 13 смещения таким образом, что выход последнего по отношению к второму входу усилителя-ограничителя 15 является инверсным.

Следовательно, упомянутые элементы образуют цепь местной отрицательной обратной связи верхнего плеча по выходному току транзистора 3.

Поскольку структура обоих плеч одинакова, рассмотрим работу только верхнего плеча двухтактного эмиттерного повторителя,

В исходном состоянии вследствие симметрии обоих плеч при отсутствии напряжеw ЧЈ

СО

to

ния на входе напряжение на выходе также будет равно нулю. При этом любые отклонения выходного тока транзистора 3 от заданного значения, определяемого равенством напряжений на резисторах 5 и 7, будут отслеживаться упомянутой цепью местной обратной связи так, чтобы восстановить это равенство.

Например, рост тока транзистора 3 при увеличении его температуры приведет к росту напряжения на резисторе 7, т.е. на втором входе усилитель-ограничителя 15. Это приведет к уменьшению напряжения на выходе элемента 13 и к снижению напряжения эмиттера транзистора 3, т.е. к восстановлению прежнего напряжения на резисторе 7 и, соответственно, тока транзистора 3.

Под действием положительного напряжения на входе напряжение на выходе также станет положительным. Через транзистор 3 потечет ток нагрузки, который создаст на резисторе 7 дополнительное падение напряжения. Поскольку ток нагрузки многократно превышает начальный ток транзистора 3. то падение напряжения на резисторе 7 будет значительно больше, чем на резисторе 5, и больше, чем то изменение выходного тока транзистора 3, которое может быть отслежено упомянутой цепью местной отрицательной обратной связи. Усилитель-ограничитель 15 перейдет в состояние ограничителя, при котором элемент 13 окажется запертым, а напряжение на базе транзистора 1 будет равно входному на- пряжению. Состояние ограничения обеспечивается в усилителе-ограничителе 15 с помощью внутренней нелинейной (диодной) обратной связи с его внхода на инвертирующий вход. Эта мера позволяет ограничить выходной сигнал усилителя-ограничителя 15 без его насыщения, что могло бы привести к запаздыванию выходного тока двухтактного эмиттерного повторителя при смене его полярности.

Поскольку элемент 13 заперт и ток смещения через резистор 9 не течет, в то время как через резистор 7 течет ток нагрузки, напряжение на входе становится более положительным по отношению к выходу.

При отрицательной полярности на входе, наоборот, напряжение на нем будет более отрицательным по отношению к выходу. Это вызывает соответствующее снижение капряжения на эмиттере транзистора 3, т.е. снижение его начального тока. Когда при этом падение напряжения на резисторе 7 станет меньше, чем на резисторе 5, между первым и вторым входами усилителя-ограничителя 15 возникает положительное напряжение. Это приведет появлению

положительного напряжения на выходе элемента 13 (появлению тока смещения через резистор 9), т.е. увеличению напряжения на эмиттере транзистора 3 и восстановлению

заданного начального тока.

Таким образом, в том случае, когда ток нагрузки потребляется из рассматриваемого, например, верхнего плеча упомянутая цепь местной отрицательной обратной свя0 зи (усилитель-ограничитель 15 и регулируемый элемент 13 смещения) отключается и напряжение с входа через последовательно связанные эмиттерные повторители на транзисторах 1 и 3 передается на выход. В

5 тех же случаях, когда ток нагрузки не потребляется из рассматриваемого плеча, упомянутая местная обратная связь действует так, чтобы поддерживать через транзистор 3 заданный начальный ток.

0 Наличие упомянутой цепи местной отрицательной обратной связи с высоким петлевым усилением позволяет получить в каждом плече точную однополярную характеристику преобразования. Например, для

5 характеристики преобразования верхнего плеча в правом верхнем квадранте коэффициент преобразования близок к единице, а в левом верхнем - к нулю на уровне заданного начального тока.

0 Поэтому результирующая характеристика двухтактного эмиттерного повторителя, являющаяся суммой характеристик верхнего и нижнего плеч, будет обладать высокой линейностью.

5 Таким образом, предлагаемый двухтактный змиттерный повторитель будет иметь малые нелинейные искажения.

Третий и четвертый транзисторы 3 и 4 всегда работают в активном режиме, что

0 исключает рассасывание зарядов в их базах, и, соответственно, появление сквозных токов. Тем самым снижается вероятность их теплового пробоя, в особенности в области высоких частот, и повышается надежность

5 работы повторителя. ,

Формул а и зоб рете н и я 1. Двухтактный змиттерный повторитель, содержащий первый и второй транзисторы, имеющие -разную структуру,

0 эмиттеры которых через соответственно первый и второй токозадающйе элементы соединены с положительной и отрицательной шинами питания третий и четвертый транзисторы, имеющие структуру соотвёт5 ственно второго и первого транзисторов, включенные по схеме с общим коллектором, базы которых соединены с эмиттерами соответственно первого и второго транзисторов, при этом коллекторы первого и второго транзисторов и эмиттеры третьего и четвертого транзисторов соединены через соответственно первый, второй, третий, четвёртый резисторы, точка соединения которых является выходом двухтактного эмиттернр- го повторителя, о т л и ч а ю щи и с я тем. что, с целью снижения нелинейных искажений, между базами первого и второго транзисторов введены последовательно соединенные пятый и шестой резисторы, точка соединения которых является входом двухтактного эмиттерного повторителя, а также введены первый и второй регулируемые элементы смещения и первый и второй односторонние усилители-ограничители, причем дифференциальные входы первого одностороннего усилителя-ограничителя подключены соответственно к коллектору первого и эмиттеру третьего транзисторов, выход подключен к управляющему входу первого регулируемого элементач:меще«ия, который включен между базой первого транзистора и положительной шиной питания, дифференциальные входы второго д0

5

0

ностороннего усилителя-ограничителя подключены соответственно к коллектору второго и эмитте ру четвертого транзисторов, выход подключен к управляющему входу второго регулируемого элемента смещения, который включен между базой второго транзистора и отрицательной шиной питания.

2.Повторитель пол. 1. отличаю щи й- с я тем, что регулируемые элементы смещения выполнены на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, при этом к коллекторам первого и второго транзисторов подключены неинвертирующие входы соответственно первого и второго односторонних усилителей-ограничителей, а к эмиттерам третьего и четвертого транзисторов - соответственно инвертирующие входы односторонних усилителей- ограничителей.

3.Повторитель попп.1 и2. отличающий с я тем. что токозадающие элементы выполнены в виде генераторов тока.

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в качестве выходного каскада усилителей мощности в звуко- производящих и измерительных устройствах. Цель изобретения - снижение нелинейных искажений при больших выходных токах; Двухтактный эмиттерный повторитель содержит в каждом плече элементы местной отрицательной обратной связи, действующей так, что в неработающем плече поддерживается заданный начальный ток. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.