Высоковольтный усилитель

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК з (58

Э

I+ с

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 2904485/18-09 (22) 04.04.80 (46) 23.05.83. Бюл. № 19 (72) В. М. Сергеев, В. И. Петроченко и А. П. Парамзин (71) Томский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. С. М. Кирова (53) 621.375.026 (088.8) (56) 1. Патент США № 3934209, кл. 330 — 18, 20.01.76.

2. Загорский Я. Т, .Левченко Д Г., Носов В. М. Измерительные усилители на транзисторах. М., «Энергия», 1971, с. 92, рис. 3 — 7 (прототип). (54) (57) ВЫСОКОВОЛЬТНЫИ УСИ,ЛИТЕ,ЛЬ, содержащий первый, второй и третий транзисторы, первый, второй и третий резисторы, конденсатор и делитель напряжения с двумя отводами, включенный между первой и второй щинами источника питания, причем коллектор первого транзистора, включенного по схеме с общим эмит„„SV„„1019588 A тером, соединен с эмиттером второго транзистора, база которого подключена к первому отводу делителя напряжения, коллектор через первый резистор. — к выходу высоковольтного усилителя, а через элемент с малым динамическим сопротивлением — к базе третьего транзистора, которая через второй резистор подключена, к первой шине источника питания, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений и расширения частотного диапазона, введен четвертый транзистор, коллектор которого подключен к первой шине источ\ ника питания, эмиттер — к коллектору третьего транзистора, делитель напряжения дополнительно снабжен третьим отводом, которь и подключен к базе четвертого транзистора, причем конденсатор включен между первым и третьим отводами делителя напряжения, а второй отвод делителя напряжения подключен к выходу высоковольтного усилителя и через третий резистор— к эмиттеру третьего транзистора.

1019588

Изобретение относится к усилительнои технике и может использоваться в поверочных установках для расширения динамического диапазона выходного напряжения генераторов-,калибраторов и других устройств, где необходимы высоковольтные усилители с высокими техническими характеристикамим и.

Известен усилитель высокого напряжения с гальванической связью, содержащий последовательно соединенные входной каскад, согласующий каскад и высоковольтный усилитель с двумя одинаковыми плечами, состоящими из последовательно соединенных составных транзисторов с одинаковыми электрическими характеристиками, базы которых соединены с узловыми точками схемы деления, подключенной между двумя разнополярными источниками питания. Последовательное включение транзисторов обеспечивает возможность получения амплитуды выходного напряжения большей величины, чем пробивное напряжение применяемых транзисторов (1) .

Недостатком данного усилителя является низкий коэффициент полезного действия.

Кроме того, с ростом частоты схема деления не обеспечивает равномерного распределения переменного напряжения между транзисторами из-за различия шунтирующего действия реактивных составляющих проводимостей транзисторов, что снижает динамический диапазон усилителя на верхних частотах.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является высоковольтный усилитель, содержащий первый, второй и третий транзисторы, первый, второй и третий резисторы, конденсатор и делитель напряжения с двумя отводами, включенный между первой и второй шинами источника питания, причем коллектор первого транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, соединен с эмиттером второго транзистора,. база которого подклю чена к первому отводу делителя напряжения, коллектор через первый резистор к выходу высоковольтного усилителя, а через элемент с малым динамическим сопротивлением — к базе третьего транзистора, которая через второй резистор подключена к первой шине источника питания (2).

Недостатками известного высоковольтного усилителя являются высокий уровень нелинейных искажений из-за несинусоидальности управляющего напряжения верхнего каскада, что не обеспечивает характерной для двухтактных каскадов компенсации четных гармоник, и ограниченный диапазон усиливаемых частот из-за того, что схема деления не обеспечивает равномерного распределения переменного напряжения между транзисторами.

Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений и расширение частотного диапазона.

Поставленная цель достигается тем, что в высоковольтный усилитель, содержащий первый, второй и третий транзисторы, первый, второй и третий резисторы, конденсатор и делитель напряжения с двумя отводами, включенный между первой и второй шинами источника питания, причем коллектор первого транзистора, включенного по схеме с общим эмиттером, соединен с эмиттером второго транзистора, база которого подключена к первому отводу делителя напряжения, коллектор через первый резистор—

1 к выходу высоковольтного усилителя, а через элемент с малым динамическим сопротивлением — к базе третьего транзистора, которая через второй резистор подключена к первой шине источника питания, введен четвертый транзистор, коллектор которого подключен к первой шине источника питания, эмиттер — к коллектору третьего транзистора, делитель напряжения дополнительно снабжен третьим отводом, который подключен к базе четвертого транзистора, причем конденсатор включен между первым и третьим отводами делителя напряжения, а второй отвод делителя напряжения подключен к выходу высоковольтного усилителя и через третий резистор — к эмиттеру третьего транзистора.

На чертеже представлена принципиаль ная электрическая схема высоковольтного усилителя.

Высоковольтный усилитель содержит первый, второй, третий и четвертый транзисторы 1 — 4, первый, второй и третий резисторы 5 — 7, конденсатор 8, элемент 9 с малым динамическим сопротивлением и делитель 10 напряжения с первым, вторым и третьим отводами 11 — 13.

Высоковольтный усилитель работает сле4О дующим образом.

При поступлении входного сигнала на базу первого транзистора 1 происходит приращение тока в коллекторной цепи первого и второго транзисторов 1 и 2, которое

4 передается через первый резистор 5 в нагрузку. Напряжение, выделенное на первом резисторе 5 передается через элемент

9 с малым динамическим сопротивлением на базу третьего транзистора 3, вызывая изменение его коллекторного тока, котоSp рое складывается в нагрузке с приращением тока нижнего каскада. В результате при соответствующем выборе первого резистора 5 в нагрузке протекает удвоенный ток, по сравнению с тем током, который может обеспечить каждое плечо в отдельности. Ы Для выполнения условия компенсации четных гармоник необходимо, чтобы их уровень в выходном токе от каждого каскада был одинаков и фазы противоположны. Для

1019588.

Составитель И. Водяхина

Редактор Н.Лазаренко Техред И. Верес Корректор Г. Огар

Заказ 3724 51 Тираж 936 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, )K — 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 этого первый резистор 5 выбирается равным третьему резистору 7 и такой величины, чтобы ток нижнего плеча был равен току верхнего плеча. Это обеспечивает равенство спектральных составляющих токов и компенсацию четных гармоник. В результате нелинейные искажения существенно уменьшаются.

Одни составляющие делителя напряжения шунтируются реактивным сопротивле- 1ð ни ем переходов коллектор — база второго и четвертого транзисторов 2 и 4, а другие составляющие делителя напряжения — входными сопротивлениями второго и четвертого транзисторов 2 и 4. Из-за этого возникает неравномерность распределения переменного напряжения на транзисторах при повышенных частотах, что приводит к снижению неискаженного выходного напряжения и уменьшению верхней граничной частоты. Для исключения частотной неравномерности делителя l0 напряжения первый и третий отводы объединены через конденсатор 8. При этом симметричные составляющие делителя lO напряжения на повышенных частотах оказываются попарно параллельными, а коэффициент деления — частотонезависимым.

Таким образом, предлагаемый высоковольтный усилитель позволяет существенно снизить нелинейные искажения и расширить полосу рабочих частот высоковольтного усилителя.