Усилитель мощности Советский патент 1981 года по МПК H03F3/20 

(54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Изобрегение относится к усилению электрических сигналов и может быть использовано в различных радиотехничес,ких устройствах, преимущественно; микроалектронных.

Известны усилители мощности, содержащие мостовую схему на транзисторах одного типа проводимости с двумя узлами управления, каждцй из которых имеет два парафазных выхода, подключенных к базам соответствующих транзисторов мостовой схемы. Каждый узел управления содержит шесть транзисторов, работающих в линейном режиме с напряжением коллектор-база, большим нуля LlJНедостатком таких усилителей я вляется малый коэффициент использования коллекторного напряжения из-за значительных напряжений между базами и коллекторами транзисторов узлов управления, необходимых для обеспечения линейного режима работы усилителя.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является усилитель

мощности, выполненный по мостовой схеме на транзисторах одного типа провопимости с двумя узлами управления, каждый из которых включен между шинами питания и содержит последовательно соединенные транзистор и делитель напряжения, выполненный в виде последовательно соединенных резистора, вторичной обмотки трансформатора и транзистора 2.

Недостатком этого устройства явЗшется

0 низкий коэффициент использования коллекторного напряжения из-за значительного напряжения между коллектором и эмитте- реал транзисторов целителей напряжения при рчботе усилителя в линейном режиме

5

Цель изобретения -.увеличение коэф фициента использования коллекторного напряжения.

Цель достигается тем, что в усилителе мощности, выполненном по мостовой схеме на транзисторах одного типа проводимости с двумя узлами управления, каждый из которых включен между шинами питания и содержит последовательно сое- 8 диненные транзистор и делитель напряжения, целитель напряжения каждого узла управления выполнен на последовательно соециненных транзисторах в диодном включении J между которыми включен резистор, причем эмиттер транзистора первого узла управления соединен с базой первого транзистора мостовой схемы, а база JBTOporo транзистора мостовой схемы подключена к точке соединения резистора и второго транзистора в диодном включении . первого узла управления, эмиттер транзистора второго удла управления соединен с базой третьего транзистора мостовой схемы, а база четвертого транзистора мостовой схемы подключена к точке соединения транзис тора в диодном включении и резистора второго узла управления. На чертеже представлена принципиальная схема предлагаемого усилителя мощности. Усилитель мощности содержит четыре транзистора 1-4 одного типа проводимости, которые выполнены многоэмиттер- ными, включенные по мостовой схеме так, что эмиттеры транзисторов 1 и 3, образующих верхние плечи моста, соедине ны с коллекторами транзисторов 4 и 2 в нижних плечах моста, между точками их соединения в диагонали моста включена нагрузка 5, два узла 6 и 7 управления, каждый из которых вкшочен между шинами источника 8 питания и содержит после довательно соединенные транзисторы 9 и 10 и делитель напряжения, выполненный на последовательно -соединенных тра зисторах 11 и 12, 13 и 14 в диодном включении (при соединении баз транзисторов с их коллекторами), между которы ми включены резисторы 15 и 16. Эмиттер транзистора 9 узла 6 управления соединен с базой транзистора 1 мостовой схемы, а база транзистора 2 мостовой схемы подключена к точке соединения резистора 15 и транзистора 12 в диодном включении узла 6 управления. Эмиттер транзистора Ю узла 7 управле ния соединен с базой транзистора 3 мос товой схемы, а база транзистора 4 мост Вой схемы подключена к точке соединения транзистора 14 в диодном включени и резистора 16 узла 7 управления. Усилитель мощности работает следую щим образом. Транзисторы 9 и 1О представляют с бой входные эмиттерные повторители, а транзисторы 11, 12 и 13, 14 в диодном включении и соответствующие им 54 резисторы 15 и 16 образуют токозадаю-i щие цепи для транзисторов 4 и 2 соответственно. При отсутствии входного сигнала потенциалы на входах 17 и 18 схемы равны заданному на них внешними источниками утроенному падению напряжения на участке база-эмиттер U 3 открытого транзистора 9 и 1О. Так как сущест вует равенство токов или кратность площадей эмиттеров, то напряжение 1Г додинаково у транзисторов 9 - 14. Таким образом, при отсутствии входного сигнала токи , протекающие через резисторы 15 и 16, равны нулю, а, следоватепьно, равны нулю и токи транзисторов 1-4. При этом напряжение на выходе схемы также равно нулю. Пусть на входы 17 и 18 схемы подается парафазный сигнал U oj , положительный на вход 17, отрицательный на вход 18, тогда ток транзистора 10 равен нулю и токи транзисторов 3 и 4. Напряжение сигнала .на нагрузке 5(110.) в этом случае равно UBb., гдеR - сопротивление резистора N - отношение площадей эмиттеров транзисторов 2 и 12; Rц - сопротивление нагрузки 5 Тогда коэффициент усиления схемы по напряжению Ку равен К Т Задавшись , определим величину сопротивления резистора R , При перемене полярности входного напряжения запираются транзисторы 9, 2, 1 и открываются транзисторы Ю, 4 и 3, а падение напряжения на нагрузке меняет знак. Коэффициент усиления схемы по мощности К р определяется, как , где W - коэффициент усиления схемы по току. Если К|4-1, то , где (Ъ - усредненный коэффициент усиления транзисторов по току, При|Ь 1 , fb Напряжение на коллекгоре 1Г открытого транзистора 2 и 4 равно UK 3Ub3-UB,-2Ug3--f-NRH Ub3 Если учесть, что напряжение на базе открытого транзистора 2 и 4 равно также и э оказывается, что транзисторы 2 н 4 работают на линейном участке при напряжении между базой и коллек тором , равном нулю. При этом максималь ная амплитуда выходного напряжения приблизительно равна напряжению коллек- ,, торного питания t вых.ллакс к БЭ т. е. достигается максимальное использо вание коллекторного напряжения при сохранении высоких частотных свойств. При выполнении транзисторов 1-4 одноэмиттерными, в случае, когда площади эмиттеров транзисторов 2,12 и 4,14 равны, т. е. N -1 иКр5: Ь, R, должно быть выбрано равным R ц . Предлагаемый усилитель мощности обладает высоким коэффициентом использования коллекторного напряжения, близким к 100%, при расширении частотного диапазона и уменьшении .нелинейности амплитудной характеристики за счет применения новых узлов управления мостовой схемой усилителя. Формула изобретенвя Усилитель мощности, выполненный по мостовой схеме на транзисторах одного типа проводимости с двумя узлами управления, каждый из которых включен между шинами питания и содержит последовательно соединенные транзистор и делитедь на пряжения, отличающийся тем, что, с целью увеличения коэффициента использования коллекторного напряжения, делитель напряжения каждого узла управления выполнен на последовательно соединенных транзисторах в диодном включении, между которыми включен резистор, причем эмиттер транзистора пе|жого узла управления соединен с базой первого транзистора мостовой схемы, а база второго транзистора мостовой схемы поцсшючена к точке соединения резистора и второго транзистора в диодном включении первого узла управления, эмиттер транзнстора второго узла управления, соединен с базой третьего транзистора мостовой схемы, а база четвертого транзистора мосговой схемы подключена к точке соедннения транзистора в диодном включенви R резистора второго узла управления. Источники информацни, принятые во внимание при экснертвзе 1.Авторское свидетельство СССР N 41682О, кл. Н ОЗ F 3/2О, 1971. о 2.Электронная техника в автоматике; Под ред. Ю. И. Конева, вып. 1 Советское радио , 1969,0.216-219 (iipo- тотип).