Усилитель Советский патент 1993 года по МПК H03F1/30 

Изобретение относится к информационно-измерительной технике и может быть использовано в качестве предварительного усилителя в автоматических и измерительных системах, а также в устройствах для охранной сигнализации.

Целью изобретения является повышение стабильности параметров и термостабилизации режимов усиления за счет использования 100%-ной отрицательной обратной связи по постоянному напряжению последовательного типа и транзисторов с противоположными термотоковыми зависимостями.

Начертеже представлена функциональная схема усилителя.

Усилитель содержит полевой транзистор 1 с п-кзналом, сток которого через стоковую нагрузку 2 соединен с первой шиной

питания. В цепь затвора полевого транзистора 1 с n-каналом введен первый конденсатор 3. между точкой соединения которого. и затвором полевого транзистора 1 и общей шиной введен первый резистор 4, а между истоком и. общей шиной введены цепь из последовательно соединенных второго конденсатора 5 и второго резистора 6. Истоко- вая нагрузка полевого транзистора 1 с n-каналом выполнена на полевом транзисторе 7 с р-каналом. Частотнозависимая цепь отрицательной обратной связи выполнена в виде третьего транзистора 8, соединенного с общей шиной через третий конденсатор 9. Выходной каскад усиления выполнен.на первом и втором биполярных транзисторах 10 и 11, эмиттеры которых через четвертый и пятый резисторы 12 и 13 подключены соответственно к первой шине

00

ы о

00

о

х|

OJ

питания, а коллекторы объединены, и подключены через шестой резистор 14 к общей шине и непосредственно к базе третьего биполярного транзистора 15. Усилитель содержит также седьмой резистор 16 и источник 17 электропитания.

Описываемый усилитель работает следующим образом.

Входнбй сигнал через фильтр верхних частот, состоящий из первого конденсатора 3 и первого резистора 4, поступает на вход первого каскада усиления, состоящего из полевого транзистора 1 с p-n-переходом и п-каналом, стоковой нагрузки 2 в цепи стока и второго конденсатора 5 и второго резистора б в цепи истока.

После усиления первым каскадом сигнал поступает на второй каскад, состоящий из первого и второго биполярных транзисторов 10 и 11, четвертого и пятого резисторов 12 и 13, в цепи база-эмиттер, и шестого резистора 14 в цепи их коллекторов.

Усиленный двумя каскадами сигнал поступает через согласующий каскад в виде эмиттерного повторителя, состоящего из третьего биполярного транзистора 15 и седьмого резистора 16, на выход.

С выхода усилителя через фильтр нижних частот, состоящий из третьего резистора 8 и третьего конденсатора 9, постоянная составляющая выходного напряжения поступает на затвор полевого транзистора 7 с p-m-переходом и р-каналом, который регулирует и стабилизирует постоянный сквозной ток всего усилителя, осуществляя 100% отрицательную обратную связь по постоянному напряжению последовательного типа.

Составной транзистор, образованный первым и вторым биполярными транзисторами 10 и 11 используется для обеспечения требуемых характеристик каскада с помощью транзисторов с низким Д

Коэффициент усиления усилителя опре- делается выбором элемен1од., 3, 5,14 и частот среза fcp ФИЧ и ftp 2 ФВЧ (фиг. 1). Правильный выбор сквозного тока, протекающего через полевые транзисторы 1 и 7 влияет, на термостабилизацию усилителя.

Для большинства кремниевых полевых транзисторов с p-n-переходом, изготовленных методом двойной диффузии, лучшей стабильностью 1 с в диапазоне температур {-МОО)-(-60)°С обладают при боры с U0o 0,8 В для канала n-типа и Uoo Ф.б в для канала р-типа.-Такие транзисторы имеют значение максимальных токов стока 1с в пределах от 0,1 до 1 мА.

Если в полевом транзисторе с п-каналом ( в транзисторе с р-каналом). тЪ

для подающая зависимость тока стока от температуры сохраняется вплоть до токов стока ,1-1 мА.

В биполярном транзисторе в силу различных причин ток коллектора к увеличивается при возрастании температуры.

При оптимальном выборе исходных параметров транзисторов обе зависимости компенсируют друг друга и постоянная со0 ставляющая выходного напряжения практически будет нечувствительна к изменению температуры.

Использование предлагаемого технического решения позволит существенно повы5 сить стабильность параметров и термостабилизацию режимов усиления данного класса двухкаскадных усилителей за счет использования 100%-ой отрицательной обратной связи по постоянному напря0 жению последовательного типа и применения транзисторов с противоположными термотоковыми зависимостями.

На предприятии-заявителе изготовлен опытный образец двухкаскаднргоусилителд

5 с непосредственными связями, испытания которого подтвердили существенное повышение стабильности его параметров в ши-, роком диапазоне изменения температур от {-50)до(+50)°С. Внедрение данного усилите0 ля планируется в ряде устройств автоматической сигнализации на . предприятии-заявителе.

Формула изобретения 1. Усилитель, содержащий последова5 тельно соединенные входной и выходной каскады усиления, причем входной каскад усиления выполнен на полевом транзисторе с n-каналом, сток которого через стоковую нагрузку соединен с первой шиной питания,

0 а истоковая нагрузка по постоянному току выполнена на транзиеторе, один вывод которого соединен с истоком, другой вывод - с второй шиной питания, а управляющий вход - с выходом частотнозависимой цепи

5 отрицательной обратной связи, вход которой соединен с выходом выходного каскада усиления, отличающийся тем, что, с целью повышения термостабильности режима, вторая шина питания является об0 щей шиной, в цепь затвора полевого транзистора с n-каналом введен первый конденсатор, между точкой соединения которого и затвором этого полевого транзистора и общей шиной введен первый

5 резистор, а между истоком и общей шиной введена цепь из последовательно соединенных второго конденсатора и второго резистора, при этом в качестве транзистора использован полевой транзистор с р-каналом, в частотнозависимая цепь отрицательной обратной связи выполнена в виде третьего резистора, соответствующий вывод которого через третий конденсатор соединен с общей шиной.

2, Усилитель по п. 2, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что выходной каскад усиления выполнен на первом и втором биполярных, транзисторах одной структуры, выполненных посхеме составного транзистора, эмиттеры которых через четвертый и пятый резисторы

0

соответственно подключены к первой шине питания, а коллекторы объединены и подключены через шестой резистор к общей шине и непосредственно к базе третьего биполярного транзистора другой структуры, включенного по схеме с общим коллектором, при этом база первого биполярного транзистора является входом, а эмиттер третьего биполярного транзистора является выходом выходного каскада усиления.

Использование: в качестве предварительного усилителя в автоматических и из- мерительных системах, а также в устройствах для охранной сигнализации. Сущность изобретения: устройство содержит последовательные входной и выходной каскады усиления. Входной канал усиления выполнен на полевом транзисторе с п-кана- лом, сток которого через стоковую нагрузку соединен с перврй шиной питания, а исто- ковая нагрузка выполнена на полевом транзисторе с р-каналом, управляющий вход которого соединен с выходом частотно-независимой цепи, отрицательной обратной связи, соединенной с выходом выходного каскада усиления, при этом вторая шина питания является общей шиной. В цепь затвора полевого транзистора с п-каналом включены первый конденсатор и первый резистор, а между истоком и общей шиной включена цепь из последовательно соединенных второго конденсатора и второго резистора. Выходной каскад усиления выполнен на двух биполярных транзисторах одной структуры, выполненных по схеме составного транзистора. 1 з.п.ф-лы, 1 ил. (Л С

нь

Ј

7 | ф -|У О .„

±3