Усилитель мощности Советский патент 1980 года по МПК H03F3/213 

(54) УСИЛИТЕЛЬ МОиЩОСТИ Изобретение относится к усилителям мощности и может использоваться, например, в миниатюрных слуховых аппаратах. Известен усилитель мощности, охвачен ный общей отрицательной обратной связью и содержащий (предварительный каскад и выходной двухтактный каскад на транзисторах разного типа проводимости, вход ка дого плеча которого подключен к соответствующей шине источника питания через соответствующий генератор тока flj, Однако известный усилитепь мощности имеет невысокий коэффициент усиления Целью изобрете ния является увеличение коэффициента усиления. Для этого в усилителе мощности, охваченном общей отрицательной обратной связью и содержащем предварителышй каскад и выходной двухтактный каскад на транзисторах разного типа прОЕОДЮ гости, вход каждого плеча которого подключен к соответствующей шине источника питания через, соответствующий генератор тока, выход предварительного каскада подсоединен к входу генератора тока одного из плеч, а в каждом плече выходного двухтактного каскада эмиттер транзистора подключен к соответствующей шине источники питания через дополнительный резистор и к входу гейератора тока - через эмиттерно.-базовый переход дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к выходу генератора тока другого плеча. На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного усилителя мощности. Усилитель мощности содержит предварв тельный каскад, выполненный, например, на транзисторах 1, 2, 3, резисторах 4, 5 и конденсаторе 6 с генераторами 7 в 8 тока в коллекторных цепях транзисторов 1, 2, выходной двухтактный каскад 1Ш транзисторах 9 и 10 разного типа проводимости, входы плеч которого подключень1 к соответствующей шине -источника питания через генераторы тока, соответственно выполненные на транзисторе 11, резисторе 12, источнике 13 и транзисторе 14 в диодном включении, транзисторе 15 в диодном включении, резисторе 16„ транзисторе 17 и резисторе 18, дополнительные транзисторы 19, 2 О, дополнительные резисторы 21, 22, цепь отрицательной обратной связи, состоящую из резисторов 23, 24, конденсатора. 25 и переменного резистора 26, регулирующего коэффициент усиления, и источник 27 питания 28 микрофон, резистор 29 и конденсатор 30элементы цепи коррекции по выходу, 31 телефон. Элементы 28-31 приведены для случая использования предложенного усилителя мощности в слуховом аппарате. Предложенный усилитель мощности ра- ботает следующим образом. На вход усилителя мощности пос;тупает малый или средний уровень входного сигнала. Целесообразно, чтобы в это время потребление тока было бы минимал1эным, но при большом входном сигнале усилитель мощности должен выдавать значительную выходную мощность. Известно, что это обеспечивается режимом В и AEJ.flpH низком напряжении питания U ц.. поряд- ка 1-1,5 В и особенно в интеграл1 ном исполнении для обеспечения этого- режима нужно преодолеть следующие трудности: согласовать высокое выходное сопротивление усилительного каскада с нагрузкой без эмиттерных повторителей; обеспечить двух тактный выходной сигнал; обеспечить ма- -лые нелинейные искажения; получить максимальную амплитуду выходного напряжения. Для преодоления этих трудностей служит предварительный каскад. Транзисторы 1, 2 предварительного каскада работают при токах эмиттера 2О-ЗО мкА, величина которого выбрана с точки зрения шумовой согласованности с электретным микрофоном (выходное сопротивление которого равно 3-6 кОм) и из экономических сооб ражений. Известно, что при стандартном р- И-изоляционном процессе изготовления интегральных схем получают р- и-р-латеральные транзисторы с низким прямым коэффициентом передачи тока при коротко замыкании на выходе п 2-(g порядка 1030.Следовательно, припримененииБпрюдварнтельном каскаде р-и -р-латерального транзистора требуемый минимальный базо вый ток Ач (ЛСД КС бллин h T-;--o,06fo,(M,/v) не (лаке Видно, что для получения достаточного ба зового тока требуется построение какогото согласующего каскада для сдвига напряжения и токовой развязки. Усилительный каскад с динамической нагрузкой допускает малую нагрузку по току, в противном случае быстро падает коэффициент усиления каскада. Во избежание этого в предварительном каскаде введен дополнительный транзистор 3, образующий совместно с транзистором 15 конвертор напряжение - ток. Этот каскад работает при токе 30-50 мкА, при этом он снимает с предыдущего каскада ток 0,3-1 мкА, что достаточно мало. Транзисторы 11, 19, 20, 17обеспечивают правильное смещение (в режиме или В) транзисторов выходного каскада в диапазоне напряжения питания и одновременно требуемый базовый ток величиной порядка 100 мкА. Последний обеспечивается генератором тока 13, транзистором 14 и отнощением площадей эмиттеров транзисторов 15, 20, 17 (от- нощения 1:3, 3:3,3). Для уменьщения нелинейных искажений, связанных с режимом АВ или В, усилитель мощности охвачен местной глубокой отрицательной обратной связью:- резисторы 4 и 5 обеспеч шают фиксированное усиление с второго транзистора предварительного каскада до выхода усилителя около 15 раз. Если первый каскад усиливает-в 20О-500 раз (в типичном случае) ,то общий коэффициент усиления по напряжению составляет ЗООО7500, что больще, чем достаточно. Конденсатор 6 служит для частотной коррекции усилителя. Резисторы 12, 21, 22, 18обеспечивают пороговый режим транзисторов 9 и 1О, которые по одному в зависимости от полярности выходного сигнала рассеивают мощность на нагрузку-телефон 31. Наличие местной и общей отрицательной обратной связи обеспечивает температурную стабильность усилителя, что особенно важно при низких напряжениях питания. Коэффициент усиления регулируется переменным резистором 26. Наличие нескольких обратных связей дает дополнительную возможность регулировать коэффициент усиления усилителя мощности. Выходной двухтактный каСкад, работающий в режиме АВ - В, позволяет усилителю работать при малом потребляемом токе, а выполнение его на транзисторах противоположного типа проводимости повыщает температурную стабильность. Предложенный интегральный усичитель мощности может найти широкое применгние в слуховых аппаратах для людей с частичной потерей слуха, в ультраминиатюрной аппаратуре, где необходимо малое потребление тока с малыми нелинейными искажениями, и в приемно-передающей аппаратуре специального применения.

Формула иаоб-ретения

Усилитель мощности, охваченный общей отрицательной обратной связью и содфжаший предварительный каскад и выходной двухтактный каскад на транзисторах разного типа проводимости, вход каждого плеча которого подключен к соответствую- щей шине источника питания через соответствующий генератор тока, отличающийся тем, чтс с целью увеличения коэффициента усиления, выход предварительного каскада подключен к входу генератора тока одного из плеч, а в каждом плече выходного двухтактного каскада эмиттер транзистора подключен к COOTV ветствующей шине источника питания через дополнительный резистор и к входу генератора тока через эмиттер но-базовый переход дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к выходу генератора тока другого плеча.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3997849, кл. Н 03 F 3/183, опублик. 14.12.76 (прототип).