Двухтактный усилитель Советский патент 1982 года по МПК H03F1/52 

(54) ДВУХТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ

Изобретение относится к радиотех;нике и может использоваться в двух-, тактных усилителях мощности. Известен двухтактный усилитель с защитой от перегрузки с источником питания со средней точкой, содержащий в каждом плече усилительный каскад на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, с резисти ным датчиком тока в цепи эглиттера, и транзистор защиты, коллектор которого непосредственно, а база через резистор соединены соответственно с базой и эмиттером транзистора усилительного каскада, а также нагрузку включенную между точкой соединения резистивных датчиков тока и средней точкой источника питания 1. Известное устройство обладает высоким уровнем нелинейных искажений. Цель изобретения - уменьшение нелинейных искажений. Указанная цель достигается тем, что в двухтактном усилителе с защитой от перегрузки с источником питания со средней точкой, содержащем в каждом плече усилительный каскад на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, с резистивным датчиком тока в цепи эмиттера, и транзистор защиты, коллектор которого непосредственно, а база через резистор соединены соответственно с баЗОЙ л эмиттером транзистора усилительного каскада, а также нагрузку, включенную между точкой соединения резистивных датчиков тока и средней точкой источника питания, эмиттер транзистора защиты каждого плеча ч-эрез введенный дополнительный резистор соединен с шинсЗй источника питания противоположного плеча, а через введенный диог - с точкой соединения резистивных датчиков тока. На чертеже изображена принципиальная электрическая схема предлагаемого двухтактного усилителя. Двухтактный усилитель содержит два плеча 1 и 2, подключенные к источникам 3 и 4 питания соответственно. Плечо 1 содержит усилительный каскад 5, выполненный на п-р-п транзисторе, включенном по схеме с общим ко.11лектором, выход которого через резистивный датчик тока, выполненный на резисторе б, подключен к обией нагрузке 7, транзистор 8 защиты, коллектор которого подключен к входу усилительного каскада 5, а база черев резистор 9 - к выходу усилительного каскада 5, эмиттер транзистора 8 .за щиты через дополнительный резистор 10 подключен к источнику 4 питания второго плеча и через диод 11 - к общей нагрузке 7. Плечо 2 содержит усилительный каскад 12, выполненный на р-п-р транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, 1зыход которого через резистивный датчик тока, выполненный на резисторе 13, подключе к общей нагрузке 7, транзистор 14 защиты, коллекторкоторого подключе к вхрЯУ усилительного каскада 12, а база через резистор 15 - к выходу усилительного каскада 12, эмиттер транзистора 14 защиты через дополнительный резистор 16 подключен к источнику 3 питания первого плеча и через диод 17 - к общей нагрузке 7 . Между входами плеч 1 и 2 включен на цепь 18 смещения, а сами входы плеч подкл(очаются к двухтактному предварительному каскаду (не показан ). На чертеже также обозначены входные токи i-, и i соответственно плеч 1 и 2. Двухтактный усилитель с защитой от перегрузки и малыми нелинейными искажениями работает следующим образом. Положительный входной сигнал, ус ленный усилительным каскадом 5, поступающий на общук; нагрузку 7, вызы вает увеличение напряжения на базе транзистора 8 и, соответственно, уве личивает его коллекторный ток. Если ток коллектора транзистора 8, Зс1даваемый резистором 10, значительно больше входного тока усилительного каскада 5, то входной ток i-, , необходимый для получения определенного напряжения на нагрузке 7, определя ется не входным током усилительного каскада 5, а значением тока коллекто транзистора 8,который практически л нейно зависит от напряжения на нагр ку 7,что и определяет малые нелиней искажения усиленного сигнала. Цепь 18 смещения задает ток по-. коя усилительных каскадов 5 и 12, который, проходя через резистор б, вызывает падение напряжения, приложенное к базе транзистора 8. Увеличение тока покоя усилительного каск да 5 вызывает увеличение падения на пряжения на резисторе б и, соответственно, увеличение тока коллектора транз-истора 8, при этом входной ток усилительного каскада 5 уменьшается за счет отвода части его в коллекто транзистора 8, чем и достигается большая стабильность тока покоя уси лительного каскада 5. Защита от перегрузки по току и короткого замыкания (ограничение выходного тока ) усилительного каска да. 5 осуществляется следующим образом. Если выходной ток усилительного каскада 5 не превышает заданного значения, то диод 11 находится в закрытом состоянии и не влияет на работу транзистора 8. Превышение выходного тока усилительного каскада 5 заданного значения вызывает падение напряжения на резисторе 6, открывающее диод 11, при этом входной ток усилительного каскада 5 уменьшается за счет отвода тока i по цепи: коллектор - эмиттер транзистора 8, диод 11, чем и достигается ограничение выходного тока усилительного каскада 5. Выбором соответствующего значения сопротивления резистора б можно регулировать уровень ограничения выходного тока усилительного каскада 5. Отрицательный выходной сигнал, усиленный усилительным каскадом 12, поступающий на общую нагрузку 7, вызывает увеличение напряжения на базе транзистора 14. Дальнейшая работа плеча 2 аналогична работе плеча 1 с положительным входным сигналом. Резисторы 9 и 15 введены в цепь без транзисторов 8 и 14 для защити их от перегрузок по входу. Таким образом, введение транзисторов защиты в активный режим работы (класс А) управляемого выходным сигналом защищаемого усилителя.позволяет с небольшими усложнениями в схеме . значительно улучшить его качественные показатели. Испытание предлагаемого двухтактного усилителя мощности (питание от стабилизированных источников питания) показало, что его нелинейные искажения в диапазон е частот 20-2ЙООО Гц находятся в диапазоне 0,04-0,06%, что в 10-20 раз меньше, чем в известных двухтактных усилителях мощности, работающих в режиме класса ЛВ, а полоса пропускания по уровню О,7 достигает 600 кГц и более при применении мощных среднечастотных транзисторов в выходном каскаде. . При этом указанные качественные показатели достижимы как для компле- . ментарных, так и квазикомплементарных двухтактных усилителей мощности и могут быть значительно улучшены при питании предварительного каскада и резисторов 10 и 16 в цепи эмиттеров транзисторов 8 и 14 от двухполярного стабилизированного источника. Применение предлагаемого двухтактного усилителя с защитой от перегрузки и малыми нелинейными искажениями позволяет проектировать усилители низкой частоты без общей отрицсчтельной обратной связи, при этом получить незначительные искажения, высокую стабильность параметров и надежностьj