Мостовой усилитель переменного тока Советский патент 1993 года по МПК H03F3/20 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве усилителя низкой частоты в переносных батарейных радиоустройствах, радиоприемниках, радиолах, магнитофонах.

Экономное использование электроэнергии батарей в указанных радиоустройствах приводит к необходимости использования усилителей с высоким КПД,

В переносной радиоаппаратуре весьма желательно сократить количество входящих элементов как с целью повышения КПД, так и с целью улучшения надежности, снижения веса, габаритов и стоимости. Использование в известных усилителях операционных усилителей и источников питания для них в

совокупности со стабилизирующими устройствами, не позволяет значительнс уменьшить габариты, массу и стоимость пе реносной радиоаппаратуры с питанием от батарей.

Целью изобретения является упрощение массогабэритных характеристик переносных батарейных радиоустройств.

Сущность изобретения состоит в том, что введенные дополнительно два транзистора с взаимозависимыми элементами усилителя обеспечивают возможность питания усилителя от одного источника питания с сохранением присущих известным усилителям положительных свойств.

На чертеже представлен мостовой уси- лите ль переменного тока, который содер-- жит в одной паре плеч последовательно соединенные по постоянному току первый 1 и второй 2 транзисторы, имеющие разную структуру. Во второй паре плеч включены последовательно соединенные по постоямному току третий и четвертый транзисторы 3 и 4, имеющие разную структуру. Эмиттеры первого и третьего транзисторов 1 и 3 объе- динены и подключены к соответствующей шине питания (-t-Ei). Между базой и эмиттером первого транзистора 1 включен первый резистор 5, а между базой и эмиттером третьего транзистора 3 включен второй ре- зйсторб, База первого транзистора 1 соединена с коллектором пятого транзистора 7, имеющего ту же структуру, что и второй транзистор 2.

База пятого транзистора 7 соединена с катодом первого диода 8 и является первым входом мостового усилителя, а база третьего транзистора 3 соединена с коллектором шестого транзистора 9, имеющего ту же структуру, что и пятый транзистор 7. База шестого.транзид-ора 9 соединена с катодом второго диода 10 и является вторым входом мостового усилителя. Третий резистор 11 включен между эмиттером четвертого транзистора 4 и общей шиной, а первый вывод четвертого резистора 12 соединен с эмигге- ром четвертого транзистора 4. Коллекторы четвертого и пятого транзисторов 4 и 2 соединены с первыми выводами пятого и шестого ;резисторов 13 и 14 соответственно. Седьмой и восьмой транзисторы 15 и 16 имеют структуру ротивоположную структуре первого и второго транзисторов 1 и 2, при этом первый и седьмой транзисторы 1 и 15, а также третий и восьмой транзисторы 3 и 16 образуют составные транзисторы соот- ветственно. Эмиттер седьмого транзистора 15 через последовательно соединенные седьмой и восьмой резисторы 17 и 18 соединен с общей шиной (-Ег). Эмиттер восьмого транзистора 16 через последовательно бое- диненные девятый и десятый резисторы 19 и 20 также соединен с общей шиной (-Ei). Точки соединения седьмого и восьмого резисторов 17 и 18, а также девятого и десято го резисторов 19 и 20 соединены с базами четвертого и второго транзисторов 4 и 2 соответственно. Эмиттеры пятого и шестого транзисторов 7 и 9.соединены и подключе- ны ко второму выводу четвертого резистора 12 и к точке соединения вторых выводов пятого и шестого резисторов 13 и 14:

Между соответствующей шиной питания (+Ei) и общей шиной (-Ei) включены цепи из последовательно соединенных

одиннадцатого и тринадцатого резисторов 21 и 22, а также четырнадцатого и шестнадцатого резисторов 23 и 24.

При этом точка соединения одиннадцатого и тринадцатого резисторов 21 и 22 через двенадцатый резистор 25 соединена с базой пятого транзистора 7, а точка соединения четырнадцатого и шестнадцатого резисторов 23 и 24 через пятнадцатый резистор 26 соединена с базой шестого транзистора 9. Аноды первого и второго диодов 8 и 10 соединены с общей шиной (-Ei). а нагрузка 27 включена в диагонал ь мостового усилителя.

Мостовой усилитель переменного тока работает следующим образом.

Исходное состояние при отсутствии сигналов на его входах вх.1 и вх.2 следующее.

Начальная величина тока коллектора пятого транзистора 7 определяется величи- нсми сопротивлений первого, четвертого и третьего резисторов 5, 12 и 11 и при отсутствии сигнала на входе вх.1 недостаточна для открывания первого транзистора 1 и следовательно/седьмого транзистора 15. В этом случае ток в цепи: (+Ei), коллектор седьмого транзистора 15, эмиттер седьмого транзистора 15, седьмой резистор 17, база четвертого транзистора 4, эмиттер четвертого транзистора 4, третий резистор 11 и (-Ei), недостаточен для открывания четвертого транзистора 4 и тока в цепи: (+Ei), седьмой транзистор 15, нагрузка 27. четвертый транзистор 4, третий резистор Т1, (-Ei) - нет.

/При отсутствии сигналов на входах вх.1 и вх.2 начальные токи коллекторов пятого транзистора 7 и шестого транзистора 9 создают падение напряжения на третьем и четвертом резисторах и 12, обеспечивая отрицательную обратную связь и поддерживая пятый и шестой транзисторы 7 и 9 в режимах малых начальных токов.

Если на вход вх. 1 (см. чертеж) поступает синусоидальный сигнал положительного полупериода (при этом на вход вх.2 сигнал отрицательного полупериода), то пятый транзистор 7 открывается. Коллекторным током его, протекающим по цепи (+Ei), эмиттер первого транзистора 1, коллектор первого транзистора 1, база седьмого транзистора t5,седьмой резистор 17, база четвертого транзистора 4. третий резистор 11, (-Ei), открывается седьмой транзистор 15. При этом по цепи: (+ЕО коллектор седьмого транзистора 15, эмиттер седьмого транзи- .стора 15, нагрузка 27, коллектор четвертого транзистора 4, эмиттер четвертого транзистора 4, третий резистор 11, (-Е протекает ток, величина которого пропорциональна

току в цепи: вх. 1, база пятого транзистора 7, эмиттер пятого транзистора 7, четвертый резистор 12, третий резистор 11.

При прохождении тока через нагрузку 27 создаваемое им падение напряжения делителя шестым, пятым и четвертым резисторами 14, 13 и 12, симметрируется относительно общей шины (-Ei) с помощью четвертого и третьего резисторов 12 и 11 и в виде напряжения обратной связи поступз- ет на эмиттер пятого транзистора 7.

Напряжение обратной связи, снимаемое с третьего и четвертого резисторов 11 и 12, одноеременно поступает на эмиттер шестого транзистора 9, на вход вх.2 которого в это же время поступает синусоидальный сигнал отрицательного полупериода, ограничиваемый вторым диодом 10. За счет за- пираюи(его действия напряжения обратной связи на эмиттере шестого транзистора 9 и отрицательного входного сигнала на базе шестого транзист,ора.9 исключается появление коллекторного тока шестого транзистора 9 и,как следствие, тока через нагрузку 27 встречного направления, т.е. сквозного то- ка.

Схемное решение мостового усилителя переменного тока обеспечивает также стабилизацию постоянной составляющей тока за счет использования выходных второго и четвертого транзисторов 2 и 4 в режимах насыщения и восьмого и седьмого транзисторов 16 и 15 в режимах эмиттерных повторителей, что максимально снижает дрейф начальных значений токов усилителя.

Схема мостового усилителя переменного тока может быть использована и как основа для разработки миниатюрных усилителей в микросхемном исполнении.

Формула изобретения

Мостовой усилитель переменного тока, преимущественно для переносных радио- устройств, в диагонали которого включена нагрузка, содержащий в одной паре плеч последовательно соединенные по постоянному току первый и второй транзисторы, имеющие разную структуру, во второй паре плеч - последовательно соединенные по постоянному току третий и четвертый транзи- сторы, имеющие разную структуру, причем эмиттеры первого и третьего транзисторов объединены и подключены к соответствующей шине питания, между базой и эмиттером первого транзистора введен первый

резистор, между базой и эмиттером третьего транзистора введен второй резистор, база первого транзистора соединена с коллектором пятого транзистора, имеющего ту же структуру, что второй, база которого соединена с катодом первого диода и является первым входом мостового усилителя, а база третьего транзистора соединена с коллектором шестого транзистора, имеющего ту же структуру, что и пятый транзистор, база которого соединена с катодом второго диода и является вторым входом мостового усилителя, а также третий резистор, включенный между эмиттером четвертого транзистора и общей шиной, четвертый резистор, первый вывод которого соединен с эмиттером четвертого транзистора, коллекторы четвертого и второго транзисторов соединены с первыми выводами пятого и шестого резисторов, а также седьмой - шестнадцатый резисторы, отличающий-- с я тем, что, с целью упрощения, введены седьмой и восьмой транзисторы, имеющие структуру, противоположную структуре первого и третьего транзисторов, при этом первый и седьмой, а также третий и восьмой транзисторы образуют составные транзисторы соответственно, причем эмиттер седьмого транзистора через последовательно соединенные седьмой и восьмой резисторы соединен с.общей шиной, эмиттер восьмого транзистора через последовательно соединенные девятый и десятый резисторы соединен с общей шиной, точки соединения седьмого и восьмого резисторов, а также девятого и десятого резисторов соединены с базами четвертого и второго транзисторов соответственно, эмиттеры пя- Tord и шестого транзисторов соединены и подключены к второму выводу четвертого резистора и к точке соединения вторых выводов пятого и шестого резисторов, между соответствующей шиной питания и общей шиной введены цепи из последовательно соединенных одиннадцатого и тринадцатого резисторов, а также четырнадцатого и шестнадцатого резисторов, причем точка соединения одиннадцатого и тринадцатого резисторов через двенадцатый резистор соединена с базой пятого транзистора, а точка соединения четырнадцатого и шестнадцатого резисторов через пятнадцатый резистор соединена с базой шестого транзистора, аноды первого и второго диодов соединены с общей шиной.

Использование: для усиления низкой частоты в переносных батарейных радиоприемниках, радиолах,магнитофонах. Сущность изобретения: устройство содержит в одной паре плеч последовательно соединенные по постоянному току первый и второй транзисторы с различной структурой, в другой паре плеч-аналогично соединенные третий и четвертый транзисторы с различной структурой, а в диагонали включена нагрузка. Эмиттеры первого и третьего транзисторов объединены и подключены к шине питания (+Е), база первого транзистора соединена с коллектором пятого транзистора, а база5 третьего - с коллектором шестого транзистора. База пятого транзистора соединена с катодом первого диода и является первым входом мостового усилителя, а база шестого транзистора соединена с катодом второго диода и является вторым входом. Аноды диодов соединены с общей шиной. Седьмой и восьмой транзисторы, работающие в режиме эмиттерных повторителей, имеют структуру, противоположную структуре первого и второго транзисторов, при этом первый и седьмой, а также третий и восьмой транзисторы образуют соответственно составные транзисторы, Устройство содержит также цепи смещения транзисторов и делители мощности, выполненные на резисторах, 1 ил. ъ Ј