Усилитель мощности

 

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий первый и второй входные транзисторы , базы которых объединены, эмиттеры соединены с общей шиной, а коллекторы соответственно через первый и второй резистивные делители соединены соответственно с первой и второй шинами источника питания, выполненного со средней точкой к которым также подключены эмиттеры соответственно первого и второго управляющих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно первого и второго резистивных делителей, а коллекторы - к базам соответственно первого и второго выходных транзисторов, включенных по с общим Эмиттером, причем структура второго входного-и первых управляющего и выходного транзисторов противоположна структуре первого входного и вторых управляющего и выходного транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повыщения его быстродействия и КПД, в него введены первый и второй коммутирующие и первый и второй дополнительные транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, первый и второй дополнительные резистивные делители , включенные параллельно соответственно первому и второму резистивным делителям , а также первый и второй резисторы, включенные между базой соответственно первого и второго выходных транзисторов и коллектором соответственно второго и первого коммутирующих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно второго и первого дополнительных резистивных делителей, а коллекторы пер (Л вого и BTOporq дополнительных транзисторов подключены к базам соответственно второго и первого дополнительных транзисторов и отводам соответственно второго и первого резистивных делителей, причем структура первых коммутирующего и дополнительного транзисторов соответствует структуре первого выходного транзистора и противоположна структуре второго выходО ) ного транзистора, коллекторы которых объе динены и подключены к нагрузке. со

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1146791

4цц Н 03 F 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1:ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3606285/24-09 (22) 17.06.83 (46) 23.03.85. Бюл. № 11 (72) О.-Т. Гриценко, И. Н. Лосев и Н. Г. Раджабова (71) Ташкентский электротехнический институт связи (53) 621.375.026 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 788099, кл. G 05 F 1/66, 1979.

2. Авторское свидетельство СССР № 896751, кл. Н 03 F 3/26, 1977 (прототип). (54) (57) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий первый и второй входные транзисторы, базы которых объединены, эмиттеры соединены с общей шиной, а коллекторы соответственно через первый и второй резистивные делители соединены соответственно с первой и второй шинами источника питания, выполненного со средней точкой к которым также подключены эмиттеры соответственно первого и второго управляющих транзисторов, базь! которых подключены к отводам соответственно первого и второго резистивных делителей, а коллекторы — к базам соответственно первого и второго выходных транзисторов, вкЛюченных по схеме с общим эмиттером, причем структура второго входного -и первых управляющего и выходного транзисторов противоположна структуре первого входного и вторых управляющего и выходного транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения его быстродействия и КПД, в него введены первый и второй коммутирующие и первый и второй дополнительные транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, первый и второй дополнительные резистнвные делители, включенные параллельно соответственно первому и второму резистивным делителям, а также первый и второй резисторы, включенные между базой соответственно первого и второго выходных транзисторов и коллектором соответственно второго и первого коммутирующих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответ- д ствепно второго и первого дополнительных резистивных делителей, а коллекторы пер- уу вого и второго дополнительных транзисто- %УФ ров подключены к базам соответственно второто и первого дополнительных транзисторов и отводам соответственно второго и первого резистивных делителей, причем структура первых коммутирующего и допол-, О нительного транзисторов соответствует структуре первого выходного транзистора и р противоположна структуре второго выходного транзистора, коллекторы которых объединены и подключены к нагрузке. 3

1146791

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться для управления исполнительными устройствами постоянного и переменного тока в системах автоматического регулирования.

Известен двухтактный усилитель мощности, в котором для исключения сквозных токов, возникающих при переключении выходных транзисторов, вводится задержка включения закрытого транзистора на время заведомо большее, чем время рассасывания неосновных носителей в базе открытого транзистора (1) .

В этом усилителе мощности исключение сквозных токов из-за фиксированного времени задержки включения закрытого транзистора не позволяет учитывать частотные свойства конкретных экземпляров выходных транзисторов, что ограничивает быстродействие усилителя мощности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является усилитеЛь мощност... содержащий первый .и второй входные транзисторы, базы которых объединены, эмиттеры соединены с общей шиной, а коллекторы соответственно через первый и второй резистивные делители соединены соответственно с первой и второй шинами источника питания, выполненного со средней точкой, к которым также подключены эмиттеры соответственно первого и второго управляющих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно первого и второго резистивных делителей, а коллекторы — к базам соответственно первого и второго выходных транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером, причем структура второго входного и первых управляющего и выходного транзисторов противоположна структуре первого входного и вторых управляющего и выходного транзисторов, а нагрузка соединена с общим выводом диодов, включенных в коллекторные цепи первого и второго выходных транзисторов (2) .

В известном усилителе мощности через диоды, включенные в коллекторные цепи первого и второго выходных транзисторов, протекает ток нагрузки, имеющий значение в мощных усилителях от единиц до десятков ампер, что приводит к дополнительным значительным потерям мощности, примерно равным потерям на первом и втором выходных транзисторах. Быстродействие известного усилителя мощности ограничено верхней рабочей частотой применяемых силовых диодов, что не позволяет использовать частотные свойства современных мощных высокочастотных транзисторов. Это приводит к уменьшению КПД и ухудшению динамических характеристик систем управления, построенных на базе известного усилителя мощности.

Цель изобретения — повышение быстродействия и КПД.

5

Цель достигается тем, что в усилитель мощности, содержащий первый и второй входные транзисторы, базы которых объединены, эмиттеры соединены с общей шиной, а коллекторы соответственно через первый и второй резистивные делители соединены соответственно с первой и второй шинами источника питания, выполненного со средней точкой, к которым также подключены эмиттеры соответственно первого и второго управляющих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно первого и второго резистивных делителей, а коллекторы — к базам соответственно первого и второго выходных транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером, причем структура второго входного и первых управляющего и выходного транзисторов противоположна структуре первого входного и вторых управляющего и выходного транзисторов, введены первый и второй коммутирующие и первый и второй дополнительные транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, первый и второй дополнительные резистивные делители, включенные параллельно соответственно первому и второму резистивным делителям, а также первый и второй резисторы, включенные между базой соответственно первого и второго выходных транзисторов и коллектором соответственно второго и первого ком мутирующих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно второго и первого дополнительных резистивных делителей, а коллекторы первого и второго дополнительных транзисторов подключены к базам соответственно второго и первого дополнительных транзисторов и отводам соответственно второго и первого резистивных делителей, причем структура первых коммутирующего и дополнительного транзисторов соответствует структуре первого выходного транзистора и противоположна структуре второго выходного транзистора, коллекторы которых объединены и подключены к нагрузке., На чертеже представлена принципиальная схема усилителя мощности.

Усилитель мощности содержит первый и второй входные транзисторы 1 и 2, первый и второй управляющие транзисторы 3 и 4, первый и второй коммутирующие транзисторы 5 и 6, первый и второй выходные транзисторы 7 и 8, первый и второй дополнительные транзисторы 9 и 10, первый и второй резистивные делители 11 и 12, пер— вый и второй дополнительные резистивные делители 13 и 14, первый и второй резисторы 15 и 16, первую и вторую шины 17 и 18 источника питания и нагрузку 19.

Усилитель мощности работает следующим образом.

При отрицательном входном напряжении первые входной управляющий, коммутирующий и дополнительный транзисторы 1, 3, 5

1146791

20

Зо

45 и 9 и второй выходной транзистор 8 закрыты, а второй входной транзистор 2 открыт, потенциал его коллектора примерно равен потенциалу общей точки питания, что обеспечивает положительное смещение на базах вторых управляющего, коммутирующего и дополнительного транзисторов 4, 6 и 10.

Коллекторный ток второго коммутирующего транзистора 6 протекает от первой (плюсовой) шины 17 источника питания через базо-эмиттерный переход первого выходного транзистора 7 и открывает его, обеспечивая ток в нагрузке 19. С целью уменьшения времени открывания мощности первого выходного транзистора 7, а также уменьшения рассеиваемой мощности, коллекторный ток второго коммутирующего транзистора 6 выбирается из условия обеспечения насыщения первого выходного транзистора 7.

Так как первый коммутирующий транзистор 5 закрыт, а ток обратно смещенного перехода коллектор-база второго выходного транзистора 8 пренебрежимо мал, можно считать, что ток коллектора второго управляющего транзистора 4 равен нулю. Несмотря на то, что через базо-эмиттерные переходы первых управляющего и дополнительного транзисторов 3 и 9 коллектор второго дополнительного транзистора 10 подключен к первой (плюсовой) шине 17 источника питания и имеет базовое смещение, ток коллектора этого транзистора также равен нулю.

Это можно объяснить следующим образом.

Вторые управляющий и дополнительный транзисторы 4 и 10 (также как и 3 и 9) образуют связанную симметричную структуру. Напряжения на базо-эмиттерных переходах вторых управляющего и дополнительного транзисторов 4 и 10 равны. В связи с тем, что ток коллектора второго управляющего транзистора 4 равен нулю, его статическое входное сопротивление мало, базоэмиттерное напряжение также мало, весь ток, поступающий от второго входного транзистора 2 в обитую точку включения баз вторых управляющего и дополнительного транзисторов 4 и 10, стекает на вторую (отрицательную) шину 18 источника питания через открытый базо-эмиттерный переход второго управляющего транзистора 4. Наличие напряжения между коллектором и эмиттером второго дополнительного транзистора 10 определяет большее статическое входное сопротивление и более высокий открывающий потенциал базо-эмиттерного перехода по сравнению с вторым управляющим транзистором 4. При этом базо-эмиттерный переход второго дополнительного транзис тора 10 закрыт и, следовательно, ток его коллектора равен нулю.

При смене полярности входного напряжения второй входной транзистор 2 закрывается, за, ним закрывается второй коммутирующий транзистор 6, а первый входной транзистор 1 открывается, открывая первые управляющий, коммутирующий и дополнительный транзисторы 3, 5 и 9. Через первый управляющий транзистор 3 протекает коллекторный ток рассасывания заряда неосновных носителей из базы первого выходного транзистора 7. Коллекторный ток первого управляющего транзистора 3 обуславливает коллекторный ток первого дополнительного транзистора 9, поэтому остается открытым второй управляющий транзистор 4 шунтирующий базо-эмиттерный переход второго выходного транзистора 8. После завершения рассасывания избыточного заряда в базе первого выходного транзистора 7 и перехода его в режим отсечки, коллекторный ток первого управляющего транзистора 3 стремится к нулю, что приводит к резкому возрастанию его бавового тока. При этом первый дополнительный транзистор 9 закрывается, что свидетельствует о завершении процесса выключения первого выходного транзистора 7. Вслед за первым дополнительным транзистором 9 выключается второй управляющий транзистор 4, коллекторный ток первого коммутирующего транзистора 5 переключается в базу второго выходного транзистора 8.

B предлагаемом усилителе. мощности мощность, рассеиваемая в первом и втором дополнительных транзисторах 9 и 10 и первом и втором управляющих транзисторах 3 и 4 в статическом режиме, равна нулю. Могцность, рассеиваемая в этих транзисторах при переключении плеч усилителя мощности, значительно (на два — три порядка) меньше мощности, рассеиваемой в диодах известного усилителя, что обеспечивает более высокий

КПД по сравнению с известным усилителем, предельное быстродействие переключения первого и второго выходных транзисторов 7 и 8 и сохранение высокой надежности, что обусловлено отсутствием сквозных токов.

1146791

Редактор Н. Яцола

Заказ 379 43

Составитель И. Водяхина

Техред И. Верес Корректор И. Эрдейи

Тираж 872 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4