Мостовой усилитель тока

 

МОСТОВОЙ УСИЛИТЕЛЬ ТОКА, содержащий в одной диагонали источник , .питания, а в другой нагрузку, каждое плечо которого выполнено на последовательно соединенных по постоянному току, имеющих разную структуру и включенных по схеме с общим эмиттером транзисторе динамической нагрузки и выходном транзисторе, база которого соединена с эмиттером транзистора управления, имеющего структуру , одинаковую со структурой выходного транзистора, причем цепь возбуждения базы транзистора динамической нагрузки одного плеча соединена с коллектором транзистора управления противоположного плеча, а между эмиттером выходного транзистора в каждом плече и общей шиной включен датчик тока, отличающийся тем, что, с целью уменьшения сквозных токов при увеличении коэффициента усиления , в каждое плечо мостового . усилителя тока введен операционный усилитель, неинвертирующий вход которого в одном плече и инвертирующий вход в другом плече через соответственно введенные первый и второй токоограничивающие резисторы объединены и являются входом мостового усилителя тока, а в каждом плече выход S и инвертирующий вход операционного (Л усилителя через соответственно введенные дополнительный резистор и резистор обратной связи подключены соответственно к базе транзистора управления и к эмиттеру выходного тран- 2 зистора, который через введенный резистор смещения подключен к шине источника питания. 00 4; со ел 4

(19) (11) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(51) Н 03 Г 3 20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21I 3461603/18-09 (22) 30.06 ° 82 (46) 07.04.84, Бюл. )) 13 (721 Д.B.Пуцыкович, Б.A.Tîíàêàíîâ и И.A.Ôîðàôoíòîâ (531 621.375.026(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 613481, кл. Н 03 F 3/26, Н 03 F 3/34, 23.11.76.

2. Авторское свидетельство СССР .

Р 417890, кл. H 03 F 3/20, 13.03.72 (прототип). (541(57) MOCTOBOA УСИЛИТЕЛЬ ТОКА, содержащий в одной диагонали источник .питания, а в другой нагрузку, каждое плечо которого выполнено на последовательно соединенных по постоянному току, имеющих разную структуру и включенных по схеме с общим эмиттером транзисторе динамической нагрузки и выходном транзисторе, база которого соединена с эмиттером транзистора управления, имеющего структуру, одинаковую со структурой выходного транзистора, причем цепь возбуждения базы транзистора динамической нагрузки одного плеча соединена с коллектором транзистора управления противоположного плеча, а между эмиттером выходного транзистора в каждом плече и общей шиной включен датчик тока, отличающийся тем, что, с целью уменьшения сквозных токов при увеличении коэффициента усиления, в каждое плечо мостового усилителя тока введен операционный усилитель, неинвертирующий вход которого в одном плече и инвертирующий вход в другом плече через соответственно введенные первый и второй токоограничивающие резисторы объединены и являются входом мостового усилителя тока, а в каждом плече выход

Р и инвертирующий вход операционного усилителя через соответственно введенные дополнительный резистор и резистор обратной связи подключены со- С ответственно к базе транзистора управления и к эмиттеру выходного тран- Я зистора, который через введенный резистор смещения подключен к шине источника питания.

1084954

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к измерительной технике, и может использоваться в промышленной автоматике при построении систем регулирования и управления . 5

Известен мостовой усилитель тока, выполненный на транзисторах разной структуры, в одну диагональ которого ,включен основной источник питания, а в другую — нагрузка, два транзистора управления, два операционных усилителя с дополнительными источниками питания, два датчика тока f1 j.

Данный мостовой усилитель тока обеспечивает стабилизацию тока в нагрузке, но имеет низкую надежность иэ-эа сквозных токов через выходные транзисторы.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является мОстовой усилитель тока, содержащий в одной диагонали источник питания, а в другой — нагрузку, каждое плечо которого выполнено на последовательно соединенных по постоянному току, имеющих разную структуру и включенных по схеме с общим эмиттером транзистора динамической нагрузки и выходном транзисторе, база которого соединена с эмиттером транзистора управления, имеющем структуру., оди- 30 наковую с структурой выходного транзистора, причем цепь возбуждения базы транзистора динамической нагрузки одного плеча соединена с коллектором транзистора управления противо-35 положного плеча, а между эмиттером выходного транзистора в каждом плече и общей шиной включен датчик то(. 23 °

Однако известный мостовой усилитель тока не обеспечивает стабилизации выходного тока и имеет сравнительно низкую надежность, обусловленную возможностью возникновения сквозных токов через выходные транзисторы при резких колебаниях питающего напряжения и резких изменениях полярности входного сигнала.

Цель изобретения — уменьшение схвозных токов при увеличении коэффициента усиления. 50

Цель достигается тем, что в мостовом усилителе тока, содержащем в одной диагонали источник питания, а в другой нагрузку, каждое плечо которого выполнено на последовательно сое- 55 диненных по постоянному току,.имеющих разную структуру и включенных по схеме с общим эмиттером транзистора динамической нагрузки и выходном транзисторе, база которого соедине- 60 на с эмиттером транзистора управления, имеющего структуру, одинаковую со структурой выходного транзистора, причем цепь возбуждения базы транзистора динамической нагрузки одного 65 плеча соединена с коллектором транзистора управления противоположного плеча, а между эмиттером выходного транзистора в каждом плече и общей шиной включен датчик тока, в каждое плечо мостового усилителя тока введен операционный усилитель, неинвертирующий вход которого в одном плече и инвертирующий вход в другом плече через соответственно введенные первый и второй токоограничивающие резисторы объединены и являются входом мостового усилителя тока, а в каждом плече выход и инвертирующий

,вход операционного усилителя через

I соответственно введенные дополнительный резистор и резистор обратной свяэи подключены соответственно к базе транзистора управления и к эмиттеру выходного транзистора, который через введенный резистор смещения подключен к шине источника питания.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема мостового усилителя тока.

Мостовой усилитель тока содержит выходные транзисторы 1 и 2, транзис-. торы 3 и 4 динамической нагрузки, транзисторы 5 и 6 управления, операционные усилители 7 и 8,датчики 9 и 10 тока, первый и второй токоограничивающие резисторы 11 и 12, дополнительные резисторы 13 и 14, резисторы 1.5 и 16 обратной связи, резисторы 17 и 18 смещения, источник 19 питания, диоды 20-23, нагрузку 24.

Мостовой усилитель тока работает следующим образом.

При отсутствии сигнала на входе мостового усилителя тока выходное напряжение операционных усилителей

7 и 8 имеет. отрицательную полярность эа счет подачи положительного напряжения с делителей напряжения, образованных иэ резисторов 17 и 18 смещения и датчиков 9 и 10 тока, через резисторы 15 и 16 обратной связи на их инвертирующие входы. При этом транзисторы 5 и б управления, а также выходные транзисторы 1, 2 и транзисторы 3 и 4 динамической нагрузки заперты и ток в нагрузке 24 отсутствует.

При подаче на вход мостового усилителя тока сигнала, например, положительной полярности, операционный усилитель 7 усиливает этот сигнал, и на базу транзистора 5 управления через дополнительный резистор 13 поступает положительное напряжение.

Операционный усилитель 8 "инвертирует" и усиливает входной сигнал.

При этом его выходное напряжение отрицательной полярности через дополнительный резистор 14 поступает на базу транзистора б управления. Таким образом, транзистор 5 управления зткрывается, что обеспечивает откры1084954 вание выходного транзистора 1 и транзистора 4 динамической нагрузки, а транзистор б управления и связанные с ним выходной транзистор 2 и транзистор 3 управления еще сильнее закрываются. 5

Диоды 21 и 23 предохраняют переходы база-эмиттер транзистора б управления и выходного транзистора 2 от пробоя обратным напряжением. При этом по цепи: плюс источник 19 пита- 10 ния, транзистор 4 динамической нагрузки, нагрузка 24, выходной транзистор 1, датчик 9 тока, минус источ. ник 19 питания — протекает ток. В случае изменения тока нагрузки, обусловленного дестабилизирующими факторами, меняется также ток через датчик 9 тока, меняется величина падения напряжения на нем и величина входного сигнала, поступающая через резистор 15 обратной связи на инвертирующий вход операционного усилителя 7. Выходное напряжение операционного усилителя 7 при этом имеет такую величину и знак, которые обеспечивают соответствующее открывание или эапирание транзистора 5 управления и связанного с ним выходного транзистора 1, чтобы скомпенсировать изменение тока в нагрузке 24, т.е. обеспечивают его стабилизацию.

При изменении полярности входного сигнала аналогично работают элементы в другой диагонали мостового усилителя тока, и направление тока в нагрузке 24 меняется на обратное.

В случае возникновения сквозных токов через выходной транзистор 1 и транзистор 4 динамической нагрузки, выходной транзистор 2 и транзистор 3 динамической нагрузки увеличивается положительное напряжение на датчиках 9, 10 тока. Эти напряжения инвертируются операционными усилителями

7, 8 и запирают соответствующие транзисторы 5, б управления и связанные с ними выходные транзисторы 1, 2, что обеспечивает ограничение сквозных токов и повышение надежности усилителя.

В частном случае ограничение сквозного тока может быть обеспечено при его возникновении пораздельно в одной из пар выходного транзистора

1 и транзистора 3 динамической нагрузки или выходного транзи тора 2 и транзистора 4 дин мической нагрузки. Диоды 20-23, как в случае нормальной работы мостового усилителя тока, предохраняют переходы, базазмиттер соответствующих транзисторов от пробоя обратным запирающим напряжением.

Таким образом, использование изобретения позволяет повысить надежность мостового усилителя тока.

1084954

Составитель И.Водяхина

Редактор П;Коссей Техред О.Неце Корректор A.Äýÿòêo

Заказ 2034/52 Тираж 862 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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