Усилитель мощности

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5I) у Н 03 F 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3827330/24-09 (22) 19.12.84 (46) 07.07.86. Бюл. № 25 (71) Конструкторское бюро Главного управления сигнализации и связи

МПС СССР (72) M.Â.Àíïèëoâ и В,В.Толстой (53) 621.375.026(088.8) (56) Титце У. и Шенк К. Полупроводниковая схемотехника. M. Мир, 1982, с. 240-241.

Авторское свидетельство СССР

¹ 652686, кл. H 03 F 3/20, 1975. (54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ,(57) Изобретение относится к радио— технике. Повьппается КПД за счет снижения мощности потерь, Усилитель содержит предварительный каскад 1 усиления, оконечный двухтактный каскад 2 усиления, резисторы 3 и 4 смещения, ключи (Кл) 5 и 6, компараторы (К) .7 и 8, транзисторы (Т) 9 и 10 и ис—

„„Я0„„1243085 А 1 точник 11 питания. Под действием полуволн усиливаемого сигнала поочередно работают К 7 и 8. Под действием положительной полуволны сигнала на выходе К 7 формируется прямоугольный импульс напряжения, управляющего замыканием Кл 5, На выходе К 8 под действием отрицательной полуволны сигнала формируется другой импульс напряжения, управляющий замыканием

Кл 6 в цепи базового смещения Т 10.

Длительность управляющих импульсов на выходах К 7 и 8 и продолжительность замыкания Кл 5 и 6 равна длительности соответственно положит. и отрицат. полуволн сигнала. Относительная величина потерь мощности на обеспечение режима АВ в цепи коллектор-эмиттер Т каскада 2 усиления за один рабочий полупериод сигнала составляет около 1-2% площади прямоугольного импульса. 2 ил.

1243085

20

Изобретение относится к радиотехнике, в частности к усилителям мощности сигналов низких и высоких частот, и может быть использовано в устройствах громкоговорящей связи и оповещения.

Цель изобретения — повышение КПД за счет снижения мощности потерь.

На фиг. 1 представлена структурная электрическая схема усилителя мощности; на фиг, 2 — временная диаграмма усиливаемого сигнала и тока смещения.

Усилитель мощности содержит предварительный каскад 1 усиления, оконечный двухтактный каскад 2 усиления, резисторы 3 и 4 смещения, ключи 5 и

6, компараторы 7 и 8, транзисторы 9 и 10 и источник 11 питания.

Усилитель мощности работает следующим образом.

При отсутствии полезного сигнала ключи 5 и 6 разомкнуты, смещение на транзисторы 9 и 10 не подается, поэтому их коллекторные и базовые цепи не потребляют энергии от источника 11 питания, а оконечный двухтактный каскад 2 усиления, находясь в режиме отсечки (режим класса С), закрыт для шумов и помех низкого уровня.

Пад действием полуволн усиливаемого сигнала поочередно работают компаратары 7 и 8. При этом на выходе одного компаратора 7 под действием положительной полуволны сигнала формируется прямоугольный импульс напряжения, управляющего замыканием ключа 5 в цепи базового смещения транзистора 9, а на выходе другого компаратара 8 пад действием отрицательной полуволны сигнала формируется другой прямоугольный импульс напряжения, управляющий замыканием ключа 6 в цепи базового смещения транзистора 10.

Длительность управляющих импульсов на выходах компараторов 7 и 8 и продолжительность замыкания связанных с этими компараторами ключей 5 и 6 равна (с высокой точностью) длительности соответственно положительной и отрицательной полуволн сигнала в моменты их перехода через нуль..При поочередном замыкании ключей

5 и 6 на транзисторы 9 и 10 соответ"„твенно через резисторы 3 и 4 смещения подается смещение, обеспечивающее рабату оконечного двухтактного каскада 2 усиления на этих транзисторах в режиме АВ. Транзистор 9 переводится в режим АВ на время действия положительных полувалн сигнала, а транзистор 10 в такой же режим переводится лишь на время усиления отрицательных палуволн сигнала, благодаря поочередной работе компараторов 7 и 8. Каллекторная цепь транзистора 9 и его базовая цепь, замыкающаяся через ключ 5 и резистор 3 смещения, в режиме АВ потребляют ток смещения ат источника 11 питания лишь во время действия каждого положительного полупериода сигнала. Точно также коллекторная цепь транзистора 10 и его базовая цепь, замыкающаяся через ключ б и резистор 4 смещения, в режиме АВ потребляют ток смещения от источника

11 питания лишь во время действия каждого отрицательного полупериода сигнала.

Таким образом, энергия источника

11 питания, необходимая для работы транзисторов 9 и 10 в режиме АВ, рас- ходуется в каждом плече основного каскада лишь половину периода усиливаемого сигнала и„ соответственно, половину времени действия этого сигнала.

В цепи к алле к то р- эмит т ер тра нз истора одного плеча за один полупериод синусоидального сигнала действуют (фиг. 2) импульс тока одной полувол— ны усиливаемого сигнала — кривая 12, и прямоугольный импульс 13 тока смещения режима АВ.

Так как амплитуда импульса 13 в усилителях с выходной мощностью

50-200 ВА и более составляет незначительную величину — не более 0,2 от амплитуды усиливаемаго сигнала, та и искажения формы этого сигнала (помехи коммутации режима) составляют лишь

I малую величину, определяемую частью площади прямоугольного импульса 13, не совпадающей с площадью, ограниченной кривой 12 полупериода сигнала.

Остальная наибольшая часть энергии

ы пульса 13 суммируется с импульсом сигнала 12 и эта суммарная энергия отдается в нагрузку. При этом цепь управления смещением, работая строго синхронно с усиливаемым сигналом, обеспечивает дополнительное усиление

1243085

Формула из об ретения

Составитель Н. Дубровская

Техред О.Сопко Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Яцола

Заказ 3716/55

Подписное

Тираж 816

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная. 4 этого сигнала благодаря тому, что . импульс тока смещения почти полностью совпадает с основанием полуволны сигнала. Мощность источника питания, предназначенная для обеспечения режима АВ двухтактного каскада, расходуясь в основном на дополнительное усиление, выделяется в нагрузке в виде усиленного сигнала, а не теряется на транзисторах этого каскада.

Относительная величина потерь мощности на обеспечение режима АВ в цепи коллектор-эмиттер транзистора 15 оконечного двухтактного каскада 2 усиления за один рабочий полупериод усиливаемого сигнала составляет лишь неэначительную часть — около 1-27. площади прямоугольного импульса 13. 20

На такую же величину (1-2 ) искажается форма усиливаемого сигнала, однако величина этих искажений может быть легко уменьшена с помощью отрицательной обратной связи. Кроме того, эти 25 искажения проявляются в форме гармоник высоких порядков, которые в большинстве случаев применения усилителей могут быть легко отфильтрованы в нагрузке. 30

Усилитель мощности, содержащий последовательно соединенные предвательный каскад усиления, имеющий симметричный выход, и оконечный двухтактный каскад усиления, выполненный на транзисторах, а также два резистора смещения, каждый из которых одним выводом соединен с входом соответ-. ствующего плеча оконечного двухтактного каскада усиления, и цепь управления смещением, вход которой соединен с симметричным выходом предварительногс каскада усиленйя, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения КПД за счет снижения мощности потерь, в нем цепь управления смещением содержит два ключа, каждый из которых включен между другим выводом резистора смещения соответствующего плеча оконечного двухтактного каскада усиления и шиной питания оконечного двухтактного каскада усиления, а между входом каждого плеча оконечного двухтактного каскада усиления и входом управления каждого ключа введен соответствующий компаратор, вход каждого из которых является входом цепи управления смещением.