Усилитель тока Советский патент 1976 года по МПК H03F3/34 

1

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в многотранзисторных усилителях тока.

Известны усилители тока, представляющие собой активную схему, выходной ток которой зависит и пронорционально изменяется при изменении входного тока.

Известны усилители тока, использующие транзисторы разного типа проводимости, эмиттеры которых соединяются с общей щиной, коллекторы - соответственно с входной и выходной клеммами усилителя, а базы имеют общую точку и непосредственно соединены с входной клеммой.

Путем изменения геометрических соотнощений первого и второго транзисторов, а также их эмиттерных сопротивлений отрицательной обратной связи коэффициент усиления но току усилителя тока определяется указанным изменением и фактически не зависит от индивидуальных коэффициентов усиления по току, входящих в него транзисторов при условии, что их коэффициенты усиления по току более пяти и что их активные динамические амплитудные проводимости одинаковы.

Однако непосредственное соединение баз указанных транзисторов с входной клеммой приводит к тому, что разность потенциалов между коллектором и эмиттером первого транзистора при этом существенно меньше

указанной разности потенциалов второго транзистора, что неблагоприятно сказывается на выравнивании активных динамических амплитудных проводимостей первого и второго транзисторов и на независимости коэффициента усиления по току всего усилителя от значений индивидуальных коэффициентов усиления по току, входящих в него транзисторов. Кроме того, усилители имеют низкую термостабильность.

Известны усилители тока, содержащие первый и второй транзисторы одного типа проводимости, эмиттер каждого из которых

непосредственно соединен с общей щиной, а базы соединены между собой.

Однако известный усилитель имеет низкую термостабильность.

С целью повыщения термостабильности работы усилителя в цепь коллектора второго транзистора последовательно по постоянному току введен третий транзистор противоположного типа проводимости, эмиттер которого соединен с выходной клеммой, база - с входной клеммой, и через диод с коллектором первого транзистора, а между местом соединения баз первого и второго транзисторов и входной клеммой введен четвертый транзистор того же тина проводимости, что и третий, при этом база четвертого транзистора

подключена к месту соединения коллекторов второго и третьего транзисторов.

На фиг. 1 нриведена принципиальная электрическая схема усилителя тока; на фиг. 2 и 3-варианты схем данного усилителя, поясняющие выравнивание потенциалов коллекторэмиттер первого и второго транзисторов.

Усилитель тока содержит первый и второй транзисторы 1 и 2 одного/7-п-,о-типа проводимости, эмиттер каждого из которых подключен к общей щине 3, в цепь коллектора второго транзистора 2 последовательно по постоянному току включен третий транзистор 4 нротивоположиого п-р-и-типа проводимости, эмиттер которого соединен с выходной клеммой 5, база - с входной клеммой 6 и через диод 7-с коллектором первого транзистора I. Между местом соединения баз транзисторов 1, 2 и входной клеммой 6 включен четвертый транзистор 8 того же типа проводимости, что третий транзистор 4, при этом база четвертого транзистора 8 подключена к месту соединения коллекторов транзисторов 2 и 4. Кроме того, усилитель тока содержит источник 9 тока, нагрузку 10 и источник 11 питающего напряжения. На фиг. 3 диод 7 заменен транзистором 12.

Усилитель тока работает следуюии м образом.

Входная клемма 6 соединена с источником 9 тока, от которого ноступает ток /их. Выходная клемма 5 соединена с нагрузкой 10, по которой протекает выходной ток /вых. щина 3 соединена с источником 11 питающего напряжения, обеспечивающего необходимое смещение на электродах транзисторов 1, 2, 4 и 8.

Потенциал U , задаваемый базе транзистора 8, непосредственно соединенного с выходной клеммой 5, равен падению напряжения на нагрузке У„. Напряжение смещения t/7 диода 7, соответствующее прямому току /KI коллектора транзистора 1, равно напряжению база-эмиттер С/б.э,, транзистора 8, при этом напряжения f/к.э, и t-к.,. практически равны.

Транзисторы 1, 2 соединяются как транзисторные усилители по схеме с общим эмиттерами и схеме с общей базой соответственно в цепи обратной связи, что уменьшает эффективный коэффициент усиления транзистора 8 как транзисторного усилителя, включенного по схеме с общим эмиттером в цени положительной обратной связи, образуемой транзистором 8 и транзистором 2. Наличие положительной обратной связи между базой и коллектором транзистора 2 повышает динамическое сопротивление его коллекторной цепи.

Положительный эффект, достигаемый при уравнивании нанряжений /к.э, и бк-л.. с помощью диода 7 (фиг. 2) может быть получен также посредством транзисторного эмиттерного повторителя на транзисторе 12 р-п-ртипа (фиг. 3). Транзистор 12 может быть такого типа, когда его коллектор образуется

подложкой монолитной кремниевой схемы, в которой транзисторы 1 и 2 формируются как горизонтальные транзисторы, а транзистор 8 - как вертикальный транзистор в изолирующем слое. Эмиттерпый ток транзисторного эмиттерного новторителя на транзисторе 12 поступает через сопротивление, включенное в эмиттерную цепь этого транзистора.

Для получения усилителя тока с более высоким динамическим сопротивлением на выходе в коллекторную цепь транзистора 2 с горизонтальной структурой включается транзистор 4 с вертикальной структурой, так как величина динамического сопротивления коллекторной цепи горизонтальных транзисторов интегральных схем меньще, чем у транзисторов интегральных схем с вертикальной структурой.

Отрицательная обратная связь, которой охвачен транзистор 4, действующая между коллектором и базой этого транзистора, выполнена на транзисторе 8, в результате чего обеспечивается регулирование его коллекторного тока /к, , который стремится быть равным току коллектора /к, за вычетом небольщого базового тока /6s , потребляемого транзистором 8. Величина эмиттерного тока /э, транзистора 4 по существу равна его коллекторному току /к , при этом разность составляет его базовый ток /64 , требующийся для образования заданного тока /к. Если обратная связь в цепи коллектор-база транзистора 4 образована непосредственным соединением, то величина его динамического сопротивления цепи коллектор-эмиттер обратна его динамической активной амплитудной проводимости .

g:n,

Однако гораздо большая величина эффективного сопротивления, измеряемого между

коллектором и эмиттером транзистора 4, образуется благодаря тому, что положительная обратная связь, полученная транзисторами 8 и 4, работающими по схеме транзистора с общим эмиттером в режиме усиления, противодействует отрицательной обратной связи транзистора 4, имеющейся между базой и его коллектором. Такое уменьшение коэффициента передачи отрицательной обратной связи приводит к увеличению сопротивления в клемме

5. Величина выходного динамического сопротивления на выходе (клемма 5) почти достигает динамического сопротивления коллекторной цепи транзистора 4 п-р-п-типа.

Возможны также другие варианты увеличения коэффициента передачи цепи положительной обратной связи, образуемой транзисторами 8 и 4, наличие которых нриводит к увеличению динамического сопротивления на выходе (клемма 5), например, увеличением коллекторного тока транзистора 8 дополнительным транзистором, включенным по схеме с общим коллектором каскадно с транзисторами I и 2. На основе рассматриваемого усилителя тока могут быть построены устройства для регулирования тока, в которых отсутствуют источник тока 9 и нагрузка 10, а между клеммами 5 и 6 включен резистор, обеспечивающий напряжение смещения базы относительно эмиттера транзистора 4, которое является регулируемым. Соответственно этому ток, протекающий через дополнительный резистор, регулируется но величине согласно закону Ома. Протекание тока через этот резистор обуславливает образование на выходе усилителя (клемма 5) тока /вых такой же величины.

Формула изобретения

Усилитель тока, содержащий первый и второй транзисторы одного типа проводимости.

эмиттер каждого из которых непосредственно соединен с общей шиной, базы соединены между собой, отличающийся тем, что, с целью повышения термостабильности работы

усилителя, в цель коллектора второго транзистора последовательно по постоянному току введен третий транзистор противоположного типа проводимости, эмиттер которого соединен с выходной клеммой, база - с входной

клеммой, и через диод с коллектором первого транзистора, а между местом соединения баз первого и второго транзисторов и входной клеммой введен четвертый транзистор того же типа проводимости, что и третий, при этом

база четвертого транзистора подключена к месту соединения коллекторов второго и третьего транзисторов.

г/г./

91/г.2