СПОСОБ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-БАЛАНСНОГО СОЕДИНЕНИЯ КАСКАДОВ МНОГОКАСКАДНОГО УСИЛИТЕЛЯ Советский патент 1970 года по МПК H03F3/42 H03F1/34 

(Известны три основные способа соединения каскадов по постоянному току: параллельный, последовательный и параллельно-балансный.

Описываемый последовательно-балансный способ отличается от известных тем, что каскады усилителя охватываются сложпой системой последовательно-параллельных обратных связей за счет соединепия каскадов между собой, в результате чего обеспечивается упрощение и повышение стабильности и устойчивости усилителя.

В основе способа соединепия каскадов лежит идея самонастраивающихся схем.

Усилительные каскады охватываются сложной системой иараллельно-последовательных обратных связей, благодаря которым все активные элементы схемы настраиваются на определенный режим и автоматически удерживают его при различных дестабилизирующих воздействиях (разброс параметров элементов, изменение температуры и т. п.).

При предлагаемом способе построения многокаскадных усилителей сложная система обратных связей между каскадами образуется не с помощью дополнительных цепей {обратных связей), а только за счет соединения каскадов друг с другом. При таком соединении отсутствуют цени смещения во всех каскадах усилителя, кроме первого управляющего каскада, задающего режим всем усилительным элементам схемы.

Схема уснлителя получается предельно простой: на один каскад приходится минимально возможное количество элементов.

Применение предлагаемого способа для соединения каскадов по постоянному току позволяет повысить стабильность и экономичность схемы, а распространение его на связь каскадов по переменному току открывает новые возможности в формировании частотных характеристик многокаскадных усилителей. Частотная характеристика одной и той же (но постоянному току) схемы может изменяться Б широких пределах от усилителя низкой частоты до резонансного уснлителя высокой частоты. Такое уиравление частотной характеристикой осуидествляется изменеиием емкостей в схеме.

При построении но последовательно-балансной схеме многокаскадных )снл1Г1елей на транзисторах можно обесиечнть высокую стабильность режимов нри больнюм разбросе триодов. Кроме того, для усилителей, выполненных сиособами микроэлектроники, большую ценность иредставляет экономичность последовательно-балансной схемы по количеству элементов и питанию. Таким сиособом можио выиолнить унифицированный уснлитель, состоящий из двух частей: схемы ио иостоянному току и сменного блока конденсатороВ, при этом сменный блок конденсаторов определяет форму частотной характернстикп усилителя. Предлагаемый способ построения многокаскадных усилителей используется при построении усилителей, выполненных на транзисторах. На чертеже дана схема по предлагаемому способу. Схема содержит четыре каскада. При увеличении количества каскадов транзисторы вместе с сопротивлениями образуют две последовательные цепи (гирлянды 1 и 2), связанные друг с другом таким образом, что база триода одной гирлянды соединяется с коллектором триода соседней гирлянды. Ток, протекаюпи-1Й через коллекторную нагрузку каждого триода, оказывается равным току эмиттера первого триода соответствующей гирлянды. Для гирлянд триоды 3 и 4 являются генераторами тока. Если предположить, что обеспечена абсолютная стабильность токов, то при повышении температуры ток коллектора каждого триода возрастает, а ток базы умепьшается на величину изменения тачального тока коллектора этого триода, при этом ток, протекающий через нагрузочные сопротивления, не изменяется. Схема смещения триода 3 определяет некоторую нестабильность коллекторного тока, и эта нестабильность относится ко всем триодам первой гирлянды. Для триодов второй гирлянды нестабильность токов определяется с учетом нестабильности коллекторного напряжения триода 3. Таким образом, стабильность режимов всех транзисторов по току определяется схемой смещения первого триода. ; Напряжение источника питания распределяется между триодами в соответствии с величииой тока гирлянд и со против л ей и и В: коллекторных цепях триодов. Напряжение на триоде 3 зависит от распределения напряжения между всеми триодами ирлянд. Напряжение на триоде 5 последнего каскада усилителя можно изменить выбором сонротивлений нагрузок 5 и 7 или пропусканием добавочного тока через нагрузку 6. Установившиеся напряжения обладают большой стабильностью, поскольку с коллектора на базу каждого триода осуществляется отрицательная обратная связь через транзис.тор соседней гирлянды, который при этом можно рассматривать как эмиттерный повторитель с бесконечно большим сопротивлением в цепи эмиттера. Кроме того, носледовательное включение триодов создает между ними дополнительную стабилизирующую связь, благодаря которой изменение напряжения на любом триоде передается всем триодам гирлянды. При этом изменение параметров любого из триодов гирлянд воспринимается схемой как сигнал разбаланса, в результате схема или подстраивается под изменившуюся величину, или возвращается в прежнее состояние. Например, уменьшение напряжения база - эмиттер триода 5 передается на базу триода 8, который стремится приоткрыться, но ток коллектора этого триода не может возрасти, вследствие чего уменьшается сопротивление коллектор - база триода 8. В результате напряжение коллектор - база триода 8 устанавливается с учетом уменьшения напряжепия база-эмиттер триода 5. В этом процессе подстройки участвуют все триоды, так, например, нарушение напряжения база-эмиттер триода 5 передается на базу триода 4 (вследствие уменьшения напряжения коллектор-база триода S), вызывая увеличение тока нагрузки 6. Таким образом, управляющей «стержневой величиной в схеме является ток первой гирляпды и напряжение на ее нагрузках. В зависимости от тока первого триода устанавливается ток второй гирлянды и напряжения на переходах коллектор-база всех триодов. В этом процессе автобаланса решающее значение имеет последовательное включение триодов и перекрестная связь двух последовательных цепей (гирлянд), поэтому предлагаемую схему соединения каскадов можно назвать последовательно-балансной. Предмет изобретения Способ последовательно-балансного соединения каскадов многокаскадного усилителя, отличающийся тем, что, с целью упрощения и повышения стабильности и устойчивости усилителя, каждый каскад усилителя охвачен последовательно-параллельными обратными связями путем соединения базы с коллектором каждого транзистора через эмиттерно-базовый переход другого транзистора.