ВЫХОДНОЙ УСИЛИТЕЛЬ Советский патент 1972 года по МПК H03F3/20 

Р1зобретение относится к области радиоэлектроники, в частности к выходным усилителям, и может быть использовано в радиоэлектронных устройствах различного, например медико-биологичеокОГО, назначения.

Известны выходные усилители с регулируемой величиной выходного сопротивления, содержащие усилительный каскад, выполненный по схеме составного эмиттерното повторителя, выход которого соединен с нагрузкой через регулируемый резистор.

С целью обеспечения величины выходного напряжения, независимо от величины регулируемого резистора параллельно усилительному каскаду включен дополнительный усилительный каскад, выполненный на последовательно соединенных транзисторах п-р-п и р-п-р проводимостей; включенных, соответственно, по схемам каскадов с общим коллектором и общей базой, при этом выход каскада с общей базой подключен к точке соединения нагрузки и регулируемого резистора.

На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого выходного усилителя.

Устройство содержит усилительный каскад 7 с низким выходным сопротивлением, выход которого связан с выходом дополнительного усилительного каскада 2 с высоким выходным сопротивлением через регулируемый резистор 3.

Один вывод нагрузки 4 подключен к точке соединения регулируемого резистора 3 с выходом усилительного каскада 2, а другой вывод нагрузки 4 - к щине источника питания каскада по постоянному току.

Усилительный каскад / с низким выходным сопротивлением выполнен по схеме составного эмнттерного повторителя на транзисторах п-р-п типа, выход которого последовательно через регулируемый резистор 3 связан с, нагрузкой 4. Дополнительный усилительный каскад 2 с высоким выходным сопротивлением выполнен на двух транзисторах разного типа проводимости, причем транзистор р-п-р-тнпи является основнылг и включен по схеме с общей базой, а транзистор тнпа п-р-п - токовы.м возбудителем эмиттерной цепи основного транзистора н выполнен по схеме эмиттерного повторителя с делителем напряжения сигнала

в цепи базы. Входы усилительных каскадов / и 2 соединены непосредственно.

Импульсный, синусоидальный (или другой фор.мы) сигнал поступает на входы усилительных каскадов 1 н 2 и, усиливаясь, выделяется

на их выходах. При величине регулируемого резистора 3, равнойсо (/ х), усилительный каскад / оказывается не связанным с нагрузкой 4, т. е. работает в режнме холостого хода, а дополнительный усилительный каскад 2 оказывается нагруженным только на нагрузку 4. В этом состоянии схемы выходное напряжение устройства определяется только за счет действия на нагрузку 4 дополнительного усилительного каскада 2, а выходное сопротивление всего устройства (по отношению к нагрузке 4) равно его высокому выходному сопротивлению.

По мере уменьшения значения регулируемого резистора 3 от до 0. высокий выходной импеданс устройства все больше шунтируется низким выходным сопротивлением усилительного каскада /ив пределе, когда значение регулируемого резистора 3 становится равным 0(/ 0), выходное сопротивление всего устройства равно параллельно включенным выходным сопротивлениям усилительных каскадов / и 2.

Если выходное сопротивление }силительного каскада / намного меньше выходного сопротивления дополнительного усилительного каскада 2, то выходное сонротивление устройства оказывается равным низкому выходному сопротивлению усилительного каскада /. В этом состоянии схемы выходное напряжение устройства определяется суммарным действием на нагрузку 4 основного и дополнительного усилительных каскадов / и 2.

Если низкое выходное сопротивление усилительного каскада / намного меньше сопротивления нагрузки 4 то действием дополнительного усилительного каскада 2 на нагрузку 4, с точки зрения его доли выходного напряжения, можно пренебречь, так как выход его шунтируется очень низким выходным сопротивлением усилительного каскада /, который и определяет в этом режиме выходное напряжение устройства. В случае промежуточных величин регулируемого резистора 3, находящихся в пределах от до О, получить любое промежуточное состояние каскада как по выходному сопротивлению, так и по выходному напряжению. Если выходное напряжение устройства сказывается фиксированным во всем диапазоне изменения регулируемого резистора 3, то

R.()

где; R

величина активного

регулируемого резистора 5;

R -выходное сопротивление

УСИЛИтельного каскада /;

-выходное сопротивление дополнительного усилительного каскада 2.

Если велич-ина регулируемого резистора 3

равна N3 ( ), то

/.ы. . Если величина

регулируемого резистора ,3 равна О (0). то - .

Практически легко выполнимо условие

условий диапазон изменения выходного сопротивления устройства определяется величинами RI и . Максимально возможный диапазон изменения выходного сопротивления каскада

при изменений величины регзлируемого резистора 3 в пределах от го до О -0) можно определить, предположив, что и сч. Тогда из приведенной выше полной формулы для каскада получаем:

., т. е. п,редл1агаемое устройство обладает очень широким диапазоном -изменения его выходного сопротивления. KpoiMe того, его iBbixoaiHoe -напряжение фиксируется при .изменении величи иы активного регулируемого

резистора 3 в пределах до О, т. е. при изменении в широких пределах выходного сопротивления устройства (от высокого выходного сопроти1вления дополнительного усилительного каскада 2 до низкого выходного сопротивления усилительного каскада /).

Рассмотрим работу предлагаемого выходного каскада в этом режиме, где R - величина регулируе.мого резистора 3, Ri - низкое выходнов сопротивление усилительного каскада /, - высокое выходное сопротивление дополнительного усилительного каскада 2, UQ - выходное напряжение усилительного каскада 1, /о - выходной ток дополнительного усилительного каскада 2, Z« - сопротивление нагрузки 4 каскада.

Для значений , Ri.Z анализ выходного усилителя, произведенный с помощью метода суперпозиции, дает следующее выражение:

-и.+и.- - .:./(/),

ZH+/

t/o-Zгде: Ll 2н+7е

- доля выходного напряжения устройства за счет воздействия на нагрузку 4 усилительного каскада 1

,, .-R Z.+R

- доля выходного напряжения устройства за счет действия дополнительного усилительного каскада 2 на нагрузку 4.

Если t/o-выходное напряжение усилительного каскада /,

/о - выходной, ток дополнительного

усилительного каскада 2 Zii - сопротивление нагрузки 4, то практически легко выполнимо условие:

/oZn /7o.

При выполнении этого условия напряжение на нагрузке 4 за счет действия на нее только лишь усилителя 2 равно по амплитуде и фазе напряжению основного усилителя /.

Этот режим работы характеризуется тем, что его выходное напряжение не зависит от величины регулируемого резистора 3 во всем диапазоне его изменения.

т. е. fy««x i/(,. „ п

/,н-)-/

При / со :t/8Mx f/i+(/2 0+/o-ZH Uo. При/ 0: t/Bb,x t/i+f/2(/o+0 С/о.

Для любого промежуточного значения R в лред( лах от ос до О выходное напряжение устройства тоже равно значению LQ.

Итак, при /oZH /7o L/аых t/o const т f(/).

Выполнение другого условия: /o .определяет режим работы выходного усилителя с асимптотическим уменьшением выходного напряжения от номинальной величины С/о до предельной величины /oZn при изменении регулируемого резистора 5 от О до . Соотцетственно, выполнение третьего условия: /o-Zn L/o определяет режим работы с асимптотическим увеличением выходного напряжения от номинальной величины Uo до предельной 1 еличины /oZn.

Таким образом, частотная характеристика предлагаемого выходного усилителя остается

постоянной во всем диапазоне изменения выходного сопротивления при одинаковых частотных характеристиках обоих усилителей / и 2. Кроме того, предлагаемое устройство устойчиво к самовозбуждению во всем Диапазоне изменения его выходного сопротивления, если усилительные каскады / и 2 устойчивы при раздельной работе на нагрузку 4.

10

Предмет изобретения

Выходной усилитель с регулируемой величиной выходного сопротивления, содерлсащий усилительный каскад, выполненный по схеме составного эмиттерного повторителя, выход которого соединен с нагрузкой через регулируемый резистор, отличающийся тем, что, с целью обеспечения величины выходного напряжения, независимой от величины регулируемого резистора, параллельно усилительному каскаду включен дополнительный усилительный каскад, выполненный на последовательно соединенных транзисторах п-р-п и р-п-р ироводимостей, включенных соответственно по схемам каскадов с общим коллектором и общей базой, при этом выход ка скада с общей базой подключен к точке соединения нагрузки и регулируемого резистора.

BbiJtod zH 1-g-t-0f/

,