Интегральный усилитель воспроизведения для стереофонических магнитофонов

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсинк

Соцналнстнчесмнк

Республик (»)1003139 (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 14 ° 06-79(21) 27705p2/18-1р с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 07.03 83. Бюллетень № 9

Дата опубликования описания 07 03.83 (51)М. Кл.

6 11 В 5/02

Геоудорстееккый коттктет

СССР ао делен кзобретеккй к открытий (53) УДК 681.846. .73(088 ° 8) -г

Ф

В.В.Андрианов, К.Д.Петров, А.И.Рыбалко и Ь.Ф.Таргоня (72) Авторы изобретения (7I ) Заявитель (54) ИНТЕГРАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ

ДЛЯ СТЕРЕОФОНИЧЕСКИХ МАГНИТОФОНОВ

Изобретение относится к приборостроению, в ч стнпсти к технике магнитной записи и воспроизведения электрических сигналов, и может найти применение при изготовлении интегральных микросхем усилителей воспроизведения и их применении в стереофонических магнитофонах, а также в другой радиоэлектронной аппаратуре в качестве малошумящих двухканальных усилителей.

Усилители воспроизведения для магнитофонов, в том числе и интегральные, строятся, как правило, в виде одной или нескольких двухкаскадных схем, охваченных последовательно-параллельной или параллельно-последовательной отрицательной обратной связью (ООС)

Известны двухкаскадные микросхемы (ИС) типа ID 3115, ID 3150 и SE 501, выполненные на транзисторах п-р-и типа и охваченные параллельно-последовательной ООС (1 g .

К недостаткам данных микросхем следует отнести низкий коэффициент усиления, значительный коэффициент гармоник при перегрузках и невысокие шумовые свойства.

Известна также двухканальная мааошумящая интегральная микросхема типа

18381 для построения усилителей воспроизведения стереомагнитофонов, сО стоящая из двух идентичных каналов, каждый из которых содержит выполненные на транзисторах и-р-и-типа и промежуточный каскады усилителя напряжения с резисторами обратной связи, выходной эмиттерный повторитель с динамической нагрузкой и источник смещающего напряжения. При использовании

ИС 1 М381 в усилителях воспроизведения магнитофонов, где требуется. минимально допустимый уровень шума, во входном каскаде используется только одно плечо дифференциальной схемы 21.

3 100 31

K недостаткам указанной схемы относится то, что в режиме усилителя воспроизведения магнитофона она требует либо поддержание высокой точности изготовления входящих в нее элементов схемы (особенно резистивной нагрузки первого каскада) что снижает процент выхода годных изделий в производстве ИС, либо. введения дополнительных внешних регулировочных эле- 10 ментов при ее использовании в аппаратуре, что увеличивает трудоемкость ее изготовления.

Другой недостаток такой микросхемы заключается в том, что нормаль- E$ ное функционирование схемы в таком включении обеспечивается в ограниченном диапазоне значений элементов цепей ООС, задающий рабочий режим и форму амплитудно-частотной харак- 20 теристики (АЧХ) усилитепя. Печстви,тельно, значение каллекторной нагруз1 ! ки ИС 1 М381 составляет 200 кОм. Тех,нологически при изготовлении полу .проводниковой интегральной микросхемы 25 получение резисторов больших величин весьма затруднительно. Типичные значения допусков изготовления таких номиналов резисторов составляют величину +50, а это ведет к изменению З0 на такую же величину коллекторного тока, и, следовательно, изменению условия оптимального согласования сопротивления магнитной головки, входного сопротивления усилителя и его шума-з5 вых характеристик, т. е. ведет к нестабильности воспроизведения электрических параметров. Схемотехническое построение

ИС таково, что при использовании внутреннего эмиттерного резистора

10 кОм значение элементов цепи ООС ограничивается суммарной величиной

100-150 кОм, а шунтирование эмиттер ного резистора с целью уменьшения влияния изменений. тока E-го каскада прифЯ водит к неоправданному увеличению емкости и габаритов конденсаторов частотноформирующей цепи.

Цель изобретения - повышение воспроизводимости электрических пара50 метров усилителя при его изготовлении и уменьшение критичности к величинам частотноформирующих элементов.

Указанная цель достигается тем, что в интегральный усилитель воспроизведения для стереофонических магнитофонов,. каждый канал которого содержит выполненные на транзисторах

39 п-р-п.-типа входной и промежуточный каскады усилителя напряжения с резистивными коллекторными нагрузками и резисторами параллельно-последовательной обратной связи в цепях базы и эмиттера транзисторов соответственно входного и промежуточного каскадов, выходной эмиттерный повторитель с динамической нагрузкой и источник смещающего напряжения íà и-р-и-транзисторах в диодном включении, между входным и промежуточным каскадами дополнительно введены первый, второй и третий транзисторы, первый из которых и-р-и-типа подключен базой к коллектору транзистора входного каскада, коллектором — к базам второго и третьего транзисторов р-и-р-типа и через резистор - к эмиттеру второго транзистора и коллектору транзистора промежуточного каскада, а эмиттером— к точке соединения резисторов параллельно-последовательной обратной связи и через резистор — к коллектору второго транзистора и базе транзистора промежуточного каскада, коллектор третьего транзистора подсоединен к отрицательной шине источника питания, а его эмиттер и база транзистора динамической нагрузки выходного эмиттерного повторителя — к ис1очнику смещенного напряжения.

Кроме тога, в интегральном усилителе резистор в базовой цепи транзистора входного каскада выполнен в базовом р-слое с уменьшенным поперечным сечением при помощи эмиттерного и+ слоя.

Схематическое построение позволяет реализовать в интегральном виде малошумящий стереофонический усилитель воспроизведения с параметрами, некритичными к технологическим факторам в процессе его изготовления.

Применение интегральной схемы на связано с дополнительным включением внешних элементов для создания рабочего режима. а значения элементов частотнаформирующей цепи могут быть выбраны в более широком диапазоне.

На чертеже изображена схема предлагаемого усилителя.

Усилитель состоит из двух идентичных каналов и 2, каждый из которых (на чертеже представлена полная схема канала 1) содержит входной 3, промежуточный 4 и выходной 5 каскады усиления и источник 6 смеша1003139

5 ющего напряжения. Входной каскад 3 выполнен на транзисторе 7 п-р-п-типа, включенном по схеме с общим эмиттером и подключенном коллектором через нагрузочный резистор 8 к источнику 6 s смещающего напряжения, а эмиттером через вывод 9 интегральной схемы и дополнительный внешний резистор 10 к отрицательной шине 11 источника питания усилителя. База транзистора 7 через вывод 12 ИС и внешний разделительный конденсатор 13 соединена с источником сигнала (магнитной головкой)(не показана), а через режимный резистор 14 - с промежуточным каскадом 4.

Промежуточный каскад 4 образован транзистором 15 и-р-и-типа. Его коллектор через нагрузочный резистор 16 соединен с положительной шиной 17 источника питания, а эмиттер через последовательно включенные резисторы

18 и 19 обратной связи — с отрицательной шиной 11 источника питания д усилителя. Точка соединения резисторов 18 и 19 через резистор 20 подключена к режимному резистору 14 входного каскада, а через вывод 21

ИС - к внешему онденсатору 22 фильт-зв ра. Резисторы 14, 19 и 20 образуют цепь параллельно-последовательной

ООС, охватывающей входной 3 и промежуточный 4 каскады усилителя, между которыми дополнительно введены пер35 вый 23 п-р-п-типа, второй 24 и третий

25 р-п-р типа транзисторы.

Коллектор транзистора 23 соединен с базами транзисторов 24 и 25, а чеео рез. резистор 26 - с эмиттером транзистора 24 и нагрузкой 16 транзис-. тора 15. Эмиттер транзистора 23 и коллектор транзистора 24 через резистор 27 подключен к точке соединения

45 резисторов 18-20, а база - к коллектору транзистора 7. Коллектор транзистора 25 подключен к отрицательной шине 11 источника питания, а эмиттерк источнику 6 смещающего напряжения.

Выходной каскад 5 представляет собой

50 эмиттерн и повторитель с динамической нагрузкой и защитой от перегрузки, выполненные соответственно на транзисторах 28-30 и-р-и-типа. База транзистора 28 соединена с коллектором транзистора 15 промежуточного каскада 4, а база транзистора 29 - с источником 6 смещающего напряжения.

Источник 6 состоит из источника неизменного тока на транзисторах 31 и 32 р-п-р-типа, полевого транзистора 33 (используемого в качестве высокоомного резистора) и цепочки последовательно соединенных транзисторов

ll-ð-и-типа в диодном включении, падение напряжения на которых используется для задания режима по постоянному току интегрального усилителя воспроизведения. На чертеже для примера показана цепочка из четырех транзисторов 34-37.

Режимный резистор 14 выполнен в базавом р-слое кристалла с уменьшен- ным поперечным сечением при помощи эмиттерного и+ слоя.

Усилитель работает следующим образом.

При подаче на усилитель внешнего питающего напряжения по шинам 17 (+Еяит) " " - -пит) б смещаюаего напряжения на каждом прямосмещенном переходе база-эмиттер транзисторов в диодном включении

34-37 устанавливается напряжение (Q) около 0,7 В. Напряжение, равное 30

3 (три последовательно включенных перехода), используется для питания входного каскада, 3, а равное 20Б и напряжению, развиваемой всей цепочкой — для смещения транзисторов

29 и 25 соответственно, Коллекторное напряжение транзистора 7, равное сумме напряжения база эмитт р транзистора 23 и падения напряжения на резисторе 19, близкому к U транзистора 7, устанавливает63 ся примерно равным 2U . Его ток, оп83 ределенный разностью йитающего (3U ) и коллекторного (2L> ) напря5 63 жении транзистора 7, является достаточно стабильным (стабильность сравнительно невысокоомного резистора 8 нагрузки 10-15 кОм легко обеспечивается в условиях серийного производства), что благоприятно сказывается на воспроизводимости шумовых характеристик предлагаемого усилителя.

Резистор 14 цепи 00С для сохранения высокого входного сопротивления усилителя выполнен высокоомным, а два других 20 и 10 - низкоомными, достаточными для нормирования усиления промежуточного каскада и усилителя в целом. Падение напряжений на резисторе 14 обусловлено базовым током транзистора 7 и составляет около

7 10031

0,1 О, т.е. сравнимо с величиной

О

05, тогда как падение напряжения на резисторах 20 и 10, составляющее в сумме не более 0,01 U<, практически э не оказывает влияния на рЬжим усилите-S ля. В процессе изготовления ИС величина 0х воспроизводится стабильно.

Указанная особая форма выполнения резистора 14 обуславливает связь между изменениями его абсолютной величины (весьма значительными в условиях производства и достигающими +50 ) величины статистического коэффициента передачи по току,.а значит и величины тока базы транзистора 7. Благодаря этому падение напряжения на резисторе 14 поддерживается с.высокой точнос" тью, а падение..напряжения на резисторе 19, равное сумме напряжений Об .транзистора 7 и падениям напряженйй на резисторах ООС 14, 20 и lO, сохраняется неизменным.

Отношение резисторов 16 и 19, в .свою очередь, также поддерживается в 2s узком диапазоне допусков, так как их абсолютные величины обычно находятся в пределах одного порядка. Вследствие этого коллекторное напряжение транзистора 15 достаточно стабильно и практически нечувствительно к изменениям параметров транзисторов и абсолютных значений резисторов схемы, вызванных технологическими факторами в процессе ее призводства. Тран„3S зисторы 23 и 24 обеспечивают в данной схеме дополнительный запас усиления °

При выполнении усилителя воспроизведения в интегральном виде в нем образуются паразитные р-п-р-транзисторы, 40 базой одного из которых является базовый слой транзистора 24, эмиттеромколлекторный слой транзистора 24, а коллектором -. общая подложка р-типа микросхемы. Для предотвращения вклю4S чения.этого паразитного транзистора во время установления режима усилителя в схему введен транзистор 25 в укаэанном выше включении. Формирование АЧХ обеспечивается цепью ООС, S0 включенной между выходом усилителя и эмиттером транзистора 7, т.е. независимо от петли режимной OOC на резисторах l9, 20 и 14, благодаря чему выбор элементов цепи формирования

А4Х может быть проведен в достаточно широком диапазоне.

Годовая экономия от изготовления предлагаемой ИС составляет 370 тыс.руб.

39 при годовом выпуске 100 тыс.шт. Предполагается широкое применение этой схемы во многих моделях стереофонических магнитофонов и, I и высшего классов.

Формула изобретения

1. Интегральнйй усилитель воспроизведения для стереофонических магнитофонов, каждый канал которого содержит выполненные на транзисторах и-р-и-типа входной и промежуточный каскады усилителя напряжения с резистивными коллекторнь1ми нагрузками и резисторами параллельно-последовательной обратной связи в цепях базы и эмиттера транзисторов соответственно входного и промежуточного каскадов, выходной эмиттерный повторитель с динамической нагрузкой и источник смещающего напряжения, на и-р-и-транзисторах в диодном включении, о т л ич а ю шийся тем, что, с- целью повышения воспроизводимости электрических параметров усилителя при его изготовлении и уменьшения критичности к величинам частотноформирующих элементов, в него между входным и промежуточными каскадами дополнительно введены первый, второй и третий транзисторы, первый из которых и-р-и-типа подключен базой к коллектору транзистора входного каскада, коллектором — к базам второго и третьего транзисторов p-n-р-типа и через резистор — к эмиттеру второго. транзистора и коллектору транзистора промежуточного каскада, а эмиттеромк точке соединения резисторов параллельно-последовательной обратной связи и через резистор - к коллектору второго транзистора и базе транзистора промежуточного каскада, коллектор третьего транзистора подсоединен к отрицательной шине источника питания, а его эмиттер и база транзистора динамической нагрузки выходного эмиттерного повторителя - к источнику смещающего напряжения.

2. Усилитель по и. l, о т л и ч а:ю шийся тем, что резистор в базовой цепи транзистора входного кас

I када выполнен в базовом р-слое с

:уменьшенным поперечным сечением при помощи эмиттерного и+ слоя.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

Составитель В.Добровольская

Редактор М.Рвчкулинец Техред М, Коштура Корректор М.Иароши, Заказ 1575/35 Тираж 592 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, III-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4

9 1003139 10

"Энергия", 1976, с 166 рис. 8-12

2. Каталог "Linear Integrated

Гребен А.Б. Проектирование ана- Circuits Оа е Book", США, 1976 логовах интегральных схем. M., 5 (прототип).