Усилитель для системы фазовой автоподстройки частоты Советский патент 1980 года по МПК H03F1/34 H03B3/04 

1

Изобретение относится к области радиотехники.

Известен усилитель для системы фазовой автопрдстройки частоты, ссщержащий входной дифференциальный усилитель на полевых транзисторах, истоки которых через генератор T6kaHa tpaH3KCTOре соединены с общей шиной, затворы соединены с входн ыми шинами, а стоки УЬединены с базами транзисторов промежуточно о двухтактногЬ усилителя, дифференциальный усилитель на биполярных . транзисторах, база одного из которых; подключена к эмиттерам транзИ1СТОрЬ6 промежуточного двухтактного усилителя, а коллектор соединен с общей шиной, база второго транзистора дифференциального усилителя на биполярных транзисторах соединена с первым резистором трек зисторнрго делителя напряжения, а Kciri- лектор этого транзистора соединен fc базой транзистора генератора тока, npHteM затвор одного из полевых транзисторов входного дифференциального усийитёШ

через конденсате соединен с коялекто ром транзистора йрймеясутбчНыч) йвух- | тактного усилителя l.

Недостатком данного усилителя является повышенная энергопотребность и сложность,.

, Цель изобретения -уменьшение потребления электрической энергии.

Для этого в усилитель для системы фазовой автоиоастройкИ частоты, содержащей входной дифференциальный усилитель на полевых транзисто|эах. Истоки KOTOjDbix через генератор тока на тран- зистс соединены с общей шиной зат- соединены с входными шинами, а стоки соединены с базами транзисторов промежуточного двухтактного усилителя, дифференциальный усилитель на бипопяр ных транзистррах, база одного из которых подключена к эмиттерам транзисторов промежуточного двухтактного усилилтеля, а коллектор соединен с обшей шиной, база второго транзистора дифференци1апьного усилителя на риполярных тран- зист(фах соединена с первым резистором трехрезисторного делителя напряжения, а Кёйлгёктор этого транзистора соединен с 6a3oJt транзистора генератора тока, причем затвор одного из полевых транзисторов входного дифференциального усилите- ля через конденсатор соединен с коллектором транзистора промежуточного двухтйктного усилителя, введены дополнит ль ный полевой транзйстОр, диодГШйЙбйса- тор, два резистора и два дрполйительных биполярных транзистора противоположного типа п)ровойИмости, включенные последовательно между источником питания и базой транзистора генератора тока, причем база одного из допопнктельных би полярных транзисторов соединена с коллектором второго транзистора пррмё;«ку точного двухтактного усилИтн ля, база второго дополнительного биполярного тсранаистсфа соединена через диод с вторым резистором упомянутого Щлйтйтя кащ яжения, через дополнительный конденсатор - с общей шиной и через дополнительный резистор - с истоком до полнйтейьного полевого транзистора, сое диненн{Л4 через второй дополнительный резистор с обшей шиной, затвор дополнительного полевого транзист а подключен к к6/шектОру первого транаи« тОра промежуточного двухтактного усилителя, а соединен с истовднком питания.

Принципиальная электрическая схема описываемого устройства гфйвёдёна на

;,черт«же; -.;;,..:-...,.с...:::.:..:,:.:,,,:, .

Устройство содержит входной дифференциальный усилитель 1, вьшолненный на полевых транзисторах 2, 3 Й7р бзйсторах 4 . . 6, промежуточный двухтактный усилитель 7 на биполярных транзисторах 8, 9 и резисторах 10, il, разделительный конденсатор 12, дифференциальный усилитель 13 цепи обратной связи, выполненный на транзисторах 14, 15 и резисторе 16, генератор тока на транзисторе 17, делитель иэ резисторов 18 ... 20, диод 21, допоянительные ёиполярныё транзисторы 22, 2 3 разного типа проводимости дополнительный полевой TpaH3HCTqp 24, Дополнительные конденсате 25 и резистс зы 26 ... 28, а также вхсдные шины 29,

30 и ,выход 31 ----- - bM; i ;ifei iv.-fc.:. Принцип работы устройства заключается в следующем,

В усилительном и генераторном режимах напряжения на коллекторах транэисторов в, 9 в зависимости от дифференциального напряжения ДУд на затворах транзисторов 2, 3 определяются равенством:

r-JKcp-.c a a--UKcp- c V

где , - коэффициент усиления, а

- среднее значение наг ряжения.

Среднее напряжение U на коллекторах транзисторов 8, 9 устанавливается выбором необходимого напряжения Ед|. Дифференциальное напряжение U на затворах транзисторов 2, 3 превышает дифференциальное пороговое напряжение AU,, на величину, при которой рабочая точка находится еще на линейном участке.

В усилительном режиме дифференциальное входное напряжение Ugv равно дифференциальному напряжению на затворах транэисторов 2, 3. При этом напряжение входного сигнала, подаваемого Иа входную шину 29- БХл сйх- - ЗПгде с. с/А - напряжение смещения.

В гейёраторйом режиме дифференциальное входное напряжение не равно дифференциальному напряжению на затворах транзисторов 2, 3 и его величина меньше величины дефференциального порогового напряжения. Разйость величин этих напряжений падает на резисторе 6.

Рссмотрим генераторный режим с момента Ьд , с которого начинается прямой xott пилообразйого напряжения. В момент ip конденсатор 12 оказьюается заряженным-почти дО напряжения источника питания -t-Ej, V не достигая его значения только на величину падения напряжения на пере;хрде Sat Вор-исток транзистора 3. В силу этого напряжение на коллекторе транзистора 8 и дифференциальное напря51 сеййё йа затворах транзисторов 2, 3 будут раёнымайёймальйым значениям соответственно ()(, t jwtox Поскольку Дифференциальное напряжение на затворах трайзйсторов 2, 3 выше, чем дифференциальное входйое напряжение, то череЭ резистор 6 будет протекать ток, приводящий к разряду конденсатора 12 и, следовательно, к уменьшению напряжений и и iiUj . В момент времени t,j , дифферейциапьное напряжение при своем уменьшении достигает дифференциального порогового напряжения, напряжение на коллекторе транзистора 8 - мййймального напряжения U.jj.t напряжение на коллекторе транзистора 9порогового напряжения, транзисторы 22, 23 открываются, ток базы транзистора 17 резко увеличивается, переводя последний и транзисторы 2, 3 в режим насыщения. Напряжения на стоках транзисторов 2, 3 резко падают, транзисторы 8, 9 закрываются, напряжение на коллекторе транзистора 9 скачком увеличивается до напряжения источника питания+ Ер но при этом напряжение на коллекторе транзистора 8 благодаря наличию конденсатора 12 увеличивается только на eenj чину, равную напряжению на переходе затвор-исток транзистора i3. На этом заканчивается прямой ход и начинается обратный ход пилообразного напряжения., Транзисторы 8, 9, благодаря возникшей положительной обратной связи через открытые транзисторы 22, 23, остаются в закрытом состоянии. В момент времени-fco напряжение на коллекторе транзистора 8, увеличиваясь при заряде конденсатора 12, достигает величины напрйжения, при котором транзистор 24, откры вается, начинает заряжаться конденсатор25. В момент бремени, когда напряжение на коллекторе транзистора 8 достигает величины напряжения источника питания tEf, напряжение на конденсаторе 25 увеличивается только на определенную величину, благодаря большой постоянной времени резистора -27 и конденсатора 25, транзисторы 22, 23 начинают закрываться, ток базы транзистора 17 уменьшаться, напряжения на стоках транзисторов 2, 3 увеличиваться, напряжения на коллекторах транзисторов 8, 9 падать Падающее напряжение окончательно отсекает ток транзисторов 22, 23, положи- тельная обратная связь выключается и схема переходит в усилительный режим,

Если в генераторном режиме на шицу 29 подать напряжение входного сигнала с определенной величиной,. то колебательный процесс сорвется. При этом схема перейдет в усилительный режим.

Данный усилитель, совмещающий (шк- ции усиления, захвата и поиска, позволяет значительно упростить схему поисковой системы ФАПЧ и увеличить экойо-. мичность по потребляемой мощности от источника питания./

Формула изобретен и

Ус .шитель для системы фазовой автоподстройки частоты, содержащий

дифференциальный усилитель на полевых транзисторах, истоки которых через генератор тока на транзисторе соединены с общей щиной, затворы соединены с входными щинами, а стоки соединены с базами транзисторов промежуточного двухтактного усилителя, дифференциаль ный усилитель на биполярных транзисторах, база одного из которых подключена к эмиттерам транзисторов промежуточ- tioro двухтактного усилителя, а коллектор соединен с общей шиной, база вто.рого транзисфора дифференциального усилителя на биполярных транзисторах соединена с. первым резистор(Яъ( трехрезисторного делителя напряжения, а коллектор этого транзистора соединен с базой транзистора генератора тойа, причем затвор одного из полевых транзисторов входного дифференциального усилителя через конденсате соединен с коллектором транзистора , промежуточного двухтактного усилителя, отличающийся тем, что, с целью уменьшения потребления электрической энергии, в него введены дополнитель«ый полевой транзистор, диод, конденсатор, два резистора я два дополнительных биполярных транзнст а противоположногЬ Типа проводимости, включенные последовательно между источником питания и базой транзистора генератора тсжа, причем база одного из дополнительных биполярных транзисторов соединена с коллектором второго транзистора промежуточного двухтактного усилителя, база второго дополнительного биполярного транзистора соединена через диод с вторым резистором упомянутого делителя напряжения, через дополнительный конденсатс э -с общей шиной и через дополнительный реаистсф с истоком дополнительного полевого траязистора, соединенным через второй дополнительный резистор с общей щиной, затвор дополнительного полевого транзистфа подключен к коллектору первого транзистора промежуточного двухтактного усилителя, а сток соединен с источником питания.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США hfe 3371286, кл: ЗЗО-123, 21.08.68.

.-i- b«5« -S : 34« -714621