Выходной каскад усилителя мощности Советский патент 1992 года по МПК H03F1/32 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в различных радиоэлектронных устройствах, например в бытовой ради оаппаратуре.

Цель изобретения - повышение стабилизации тока покоя при упрощении цепи управления смещением.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема выходного каскада усилителя мощности.

Выходной каскад усилителя мощности содержит первый и второй транзисторы 1 и 2, первый и второй датчики 3 и 4 тока, первый и второй диоды 5 и 6, включенные в прямом направлении, цепь смещения на третьем и четвертом транзисторах 7 и 8, блок управления смещением на первом и втором управляемых генераторах 9 и 10 тока, первом и втором резисторах 11 и 12, при этом первый и второй управляемые генераторы 9 и 10 тока выполнены на транзисторах 13, 14 и параметрических делителях напряжения на стабилитронах 15,16 и резисторах 17,18. На чертеже также показан усилитель

возбуждения выходного каскада усилителя мощности, содержащий входной дифференциальный каскад 19 и выходной двухтактный каскад на транзисторах 20, 21, включенных по схеме с общим эмиттером, и цепь 22 общей отрицательной обратной связи.

Выходной каскад усилителя мощности работает следующим образом.

Рассмотрим два взаимосвязанных и происходящих одновременно процессаусиление сигнала переменного тока и автоматическую стабилизацию тока покоя.

Усилием сигнала переменного тока. Сигнал переменного тока поступает на вход дифференциального каскада 19. С одного выхода дифференциального каскада 19 сигнала поступает на базу транзистора 20, а с другого выхода - на базу транзистора 21, образующие усилитель напряжения. В этом усилителе транзистор 20 играет роль активного элемента усилителя напряжения, а транзистор 21 - роль динамической нагрузки. Транзисторы 7 и 8 образуют цепь смещения выходного каскада усилителя. Сопротивление транзисторов 7 и 8 переменной составляющей тока, протекающего в коллекторной цепи транзистора, мало, поэтому переменная составляющая напряжения на коллекторе транзистора 20 практически равна переменной составляющей напряжения на коллекторе транзистора 21 и представляет собой усиленный по напряжению сигнал переменного тока, поступивший на вход выходного каскада усилителя мощности. Сигнал с коллектора транзистора 20 поступает на базу транзистора 1, а с коллектора транзистора 21 - на базу транзистора 2. Транзисторы 1 и 2 усиливают положительную и отрицательную полуволны входного сигнала по току.

На выходе усилителя мощности выделяется полный, усиленный как по напряжению, так и по току сигнал переменного тока. Часть этого сигнала через цепь 22 отрицательной обратной связи подается на другой входдифференциального каскада 19, благодаря чему весь усилитель мощности оказывается охваченным общей отрицательной обратной связью П0,переменному сигналу. Следствием этого является улучшелие верности воспроизведения формы волны. Благодаря действию общей отрицательной обратной связи амплитуда переменного сигнала на выходе Увых практически не зависит от изменения параметров элементов, образующих усилитель мощности, и определяется выражением

1

Ur

Usbix-

К

где К - коэффициент передачи цепи 22 по переменному сигналу;

Увых амплитуда сигнала на входе усилителя мощности.

Автоматическая стабилизация тока покоя усилителя мощности происходит следующим образом.

Ток покоя выходного каскада на транзисторах 1 и 2 регулируется и устанавливается автоматически. Ток покоя, например, на датчике 3 тока преобразуется Вч напряжение, управляющее управляемым генератором 9 тока.

При увеличении тока покоя транзистора 1 увеличивается падение напряжения на датчике 3 тока. Это падение напряжения уменьшает ток, отбираемый управляемым генератором 9 тока из цепи питания транзистора 7. Напряжение смещения транзистора 1 уменьшается, а ток покоя поддерживается на заданном уровне. При уменьшении тока покоя транзистора 1 падение напряжения на датчике 3 тока уменьшается, ток, отбираемый управляемым генератором 9 тока из базовой цепи транзистора 7 увеличивается, транзистор 7 подзапирается, увеличивая напряжение смещения транзистора 1, и восстанавливает заданное значение тока покоя. Аналогичным образом с помощью транзистора 8 управляемого генератора 10 тока и датчика 4 тока регулируется ток покоя транзистора 2. Благодаря тому, что сопротивление переходов коллектор-эмиттер транзисторов 7 и 8 изменяется в широких пределах, увеличиваются диапазон и точность регулирования трка покоя,

5 что повышает термостабильность усилителя мощности.Так как транзисторы 7и8 управляются по цепи базы, то цепь управления током покоя не оказывает шунтирующего влияния на работу транзисторов 20 и 21 и

0 нет необходимости увеличивать их ток. А это значит, что повышаются КПД усилителя мощности и его коэффициент усиления при разомкнутой петле обратной связи, что снижает нелинейные искажения выходного сиг5 нала.

Поскольку каждый из транзисторов 1 и 2 имеет индивидуальную, глубокую и точную регулировку тока покоя, то необходимость подбора параметров транзисторов 1 и 2 (это

0 делалось ранее для обеспечения малых нелинейных искажений выходного сигнала) полностью исключается, исключается также и необходимость в индивидуальной регулировке тока покоя каждого конкретного уси5 лителя мощности.

При усилении положительной полуволны падением напряжения на датчике 3 тока и диоде 5, который ограничивает это падение на уровне 0,7-1 В, заперт управляемый

0 генератор 9 тока, а транзистор 7 открыт и насыщен благодаря току, протекающему по его базовой цепи через резистор 11. Наличие диодов 5 и 6 позволяет свободно варьировать значением сопротивления датчиков 3 и 4 тока, не опасаясь снижения КПД усилителя мощности.

Управляемый генератор 10 тока, управляемый падением напряжения на датчике 4 тока, которое для данного момента меньше

0 0,7-1 В, поддерживает при помощи транзистора 8 ток покоя транзистора 2 на заданном уровне. Благодаря этому существенно снижаются специфические переключательные искажения типа Ступенька, характерные для двухтактных выходных каскадов класса В.

При усилении отрицательной полуволны картина меняется; Теперь уже заперт управляемый генератор 10 тока, открыт и насыщен транзистор 8. На заданном уровне

поддерживается транзистором 7, управляемым генератором 9 тока и датчиком 3 тока ток покоя транзистора 1.

Таким образом, независимо от изменения температуры окружающей среды благо- 5 даря замкнутой системе автоматического регулирования тока покоя каждого из транзисторов 1 и .2 ток покоя двухтактного выходного каскада усилителя мощности поддерживается на заданном уровне, 10 вследствие чего повышается стабилизация тока покоя при упрощении цепи управления смещения.

Формула изобретения15

1. Выходной каскад усилителя мощности, содержащий первый и второй транзисторы, имеющие разную структуру и включенные по схеме с общим коллектором, 20 первый и второй датчики тока, цепь смещения, включенную между базами первого и второго транзисторов, и блок управления смещением, первый и второй входы которого подключены к первым выводам соответ- 25 ственно первого и второго датчиков тока, а первый и второй выходы соединены соответственно с первым и вторым входами управления цепи смещения, при этом цепь смещения выполнена на третьем и четвер- 30 том транзисторах, имеющих разную структуру, коллекторы которых соединены.

эмиттеры являются соответствующими выводами цепи смещения, а базы - первым и вторым входами управления цепи смещения, блок управления сг 1ещением выполнен на первом и втором управляемых генераторах тока, выходы которых являются соответственно первым и вторым выходами блока управления смещением, отличающийс я там, что, с целью повышения стабилизации тока покоя при упрощении цепи управления смещением, введены первый и второй диоды в прймом направлении, включенные параллельно соответственно первому и второму датчикам тока, первые выводы которых соединены с коллекторами соответственно первого и второго транзисторов, а вторые выводы -с первой и второй шинами питания, при этом между выходами первого и второго управляемых генераторов тока и соответственно второй и первой шинами питания включены введенные соответственно первый и второй резисторы.

2. Каскад усилителя по п. 1, о т л и ч а ющ и и с я тем, что каждый из управляемых генераторов тока выполнен на транзисторе и параметрическом делителе напряжения, включенном между шинами питания выходного каскада усилителя мощности, и отвод которого соединен с базой этого транзистора, коллектор которого является выходом, а эмиттер - входом управления соответствующих управляемых генераторов тока.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в различных радиоэлектронных устройствах, например в бытовой радиоаппаратуре. Цель изобретения - уменьшение искажений при стабилизации тока покоя. Усилитель мощности позволяет при стабилизации тока покоя уменьшить искажения за счет устранения переключательных искажений, вызванных запиранием предварительного каскада, а также упрощением цепи управления током покоя. 1 з.п.ф-лы, 1 ил.'