Усилитель мощности

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение стабильности режима по постоянному току и повышение точности при параллельной работе усилителей мощности на общую нагрузку. В динамическом режиме усилителя мощности во время положительной полуволны напряжения на шине 39 возрастает коллекторный ток транзистора (Т) 1, создавая на токосъемном резисторе 3 падение напряжения, превышающее исходное значение в режиме покоя. Диод 5 ограничивает напряжение на резисторе 3, повышая коэф. использования напряжения источника питания. Т 13 запирается. Во время отрицательной полуволны на шине 39 Т 1 закрыт, и ток коллектора Т 13 определяется соотношением сопротивлений резисторов 15 и 17. В этом случае напряжение на коллекторе Т 13 остается постоянным, и ток смещения Т 1 не меняется при усилении входных сигналов любой амплитуды. Таким же образом достигается стабильный режим и во втором плече усилителя мощности. При параллельной работе идентично выполненных усилителей мощность на общую нагрузку точность повышается за счет того, что усиление по переменному напряжению определяется отношением сопротивлений введенных резисторов параллельной отрицательной обратной связи по переменному напряжению, а также за счет введения токовыравнивающих резисторов. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК..SU(1II (51) 4 Н 03 F 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Фиа.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4104035/24-09 (22) 15.08.86 (46) 30.07.89. Бюл. М 28 (72) Э.П.Тарасов, Е.Н.Костюченкова и В.А.Захарова (53) 621.375.026 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 1231578, кл. Н 03 F 3/26, заявл.

21.08.84. (57) Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения — повышение стабильности режима по постоянному току и повышение точности при параллельной работе усилителей мощности на общую нагрузку. В динамическом режиме усилителя мошности во время

3 149771 положительной полуволны напряжения на шине 39 возрастает коллекторный ток транзистора (Т) 1, создавая на токосъемном резисторе 3 падение на5 пряжения, превышающее исходное значение в режиме покоя. Диод 5 ограничивает напряжение на резисторе 3, повышая коэф.использования напряжения источника питания. Т 13 запирается.

Во время отрицательной полуволны на шине 39 Т 1 закрыт, и ток коллектора

Т 13 Определяется соотношением сопротивлений резисторов 15 и 17. В этом случае напряжение на коллекторе Т 13 остается постоянным, и ток смещения

7 4

Т 1 не меняется при усилении входных сигналов любой амплитуды. Таким же образом достигается стабильный режим и во втором плече усилителя мощности. 11ри параллельной работе идентично выполненных усилителей мощ ности на общую нагрузку точность повышается за счет того, что усиление по переменному напряжению определяется отношением сопротивлений введенных резисторов параллельной отрицательной обратной связи по переменному напряжению, а также за счет введения токовыравнивающих резисторов.

1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве усилителя мощности и низкой частоты.

Цель изобретения — повышение стабильности режима по постоянному току и точности при параллельной работе усилителей мощности на общую нагрузку, 30

На фиг.1 представлена принципиальная электрическая схема усилителя мощности",на фиг.2 — то же, при работе на общую нагрузку, Усилитель мощности (фиг.1) содержИт двухтактный эмиттерный повторитель, выполненный на выходных транзиторах 1 и 2, токосъемных резисторах

3 и 4, диодах 5 и 6, а также шины 7 и 8 источника питания, транзисторы 40

9 и 1) в диодном включении, первые резис горы 11 и 12, транзисторы 13 и

14 об.затной связи, вторые резисторы

i5 и 6, третьи резисторы 17 и 18, конденсаторы 19 и 20, резисторы 21 н 15

22 токовой обратной связи, дифференциальн . е усилители 23 и 24, токоограничивающие резисторы 25 и 26, резистивный делитель цепи общей обратной связи по напряжению, выполненный на резисторах 27 и 28, дополнительный конденсатор 29, отвод 30 реэистивного делителя, выполненного на резисторах 31 и 32, резисторы 33 и 34 местной обратной связи по напряжению, до- 5 полнительные резисторы 35 и 36 обратной связи, дополнительный резистор

37, общая и выходная шины 38 и 39 усилителя мощности.

Усилитель мощности (на фиг.2) дополнительно содержит выходную шину

40 усилителя мощности, выходные транзисторы 41 и 42, токосъемные резисторы 43 и 44, диоды 45 и 46, транзисторы 47 и 48 в диодном включении, первые резисторы 49 и 50, транзисторы

51 и 52 обратной связи, вторые резисторы 53 и 54, третьи резисторы

55 и 56, конденсаторы 57 и 58, резисторы 59 и 60 токовой обратной связи, дифференциальные усилители 61 и 62, токоограничивающие резисторы 63 и 64, резистивный делитель цепи общей обратной связи по напряжению, выполненный на резисторах 65 и 66, дополнительный конденсатор 67, отвод 68 резистивного делителя, выполненного на резисторах 69 и 70, резисторы 71 и

72 местной обратной связи по напряжению, дополнительные резисторы 73 и 74 обратной связи, токовыравпивающие резисторы 75 и 76 и дополнительный резистор 77.

Усилитель мощности работает следующим образом.

В отсутствие входного сигнала ток покоя выходного транзистора 1 (фиг.1) стабилизируется действием отрицательной обратной связи (ООС) по постоянному току, контур которой замыкается через выходной транзистор 1, транзистор 13, резистор 21 токовой обратной связи и дифференциальный усилитель 23. Падение напряжения на токосъемном резисторе 3 сравнивается с помощью транзистора 13 и третьего резистора 17 с опорным напряжением на транзисторе 9 и во втором резисто14977 ре 15. При этом диод 5 остается в непроводящем состоянии, и его влиянием можно пренебречь,. Транзисторы

9 и 13 выполняются на интегральной паре и этим достигается температур5 ная компенсация дрейфа. Лналогично обеспечивается стабильность тока покоя выходного транзистора 2 во втором плече усилителя мощности, Благодаря действию ООС выходное сопротивление каждого плеча по постоянному току (со стороны эмиттеров выходных транзисторов 1 и 2) оказывается достаточно большим. Равенство значений статического выходного сопротивления плеч достигается за счет перекрестного включения третьих резисторов 17 и 18, а также включения резисторов

33 и 34 местной обратной связи по на- 20 пряжению, снижающей влияние разброса параметров дифференциальных усилителей 23 и 24, в качестве которых здесь могут быть использованы операционные усилители. Возникающий постоянный 25 ток через резисторы 33 и 34 замыкается через соединенные на входе резисторы 31 и 32. Потенциалы неинвертирующих и инвертирующих входов дифЭ ференциальных (операционных) усилите- 30 лей 23 и 24 и коллекторов транзисторов 13 и 14 близки к потенциалу средней точки источника питания, которо— му должен соответствовать и потенциал общей шины 38. Это сохраняется как

35 при изменении напряжения источника питания, так и при изменениях температуры окружающей среды. Фиксирование потенциала на выходной шине 39 усилителя мощности обеспечивается под- 40 ключением его через дополнительный резистор 37 к общей шине 38, при этом падение напряжения на сопротивлении дополнительного резистора 37 опредедяется разностным постоянным током выходных транзисторов 1 и 2 и практически отсутствует вследствие достигаемой симметрии плеч усилителя мощности. Сопротивления всех резисторов оббих плеч усилителя мощности должны соответствовать одно другому (т.е. равны попарно) по принципу зеркального отображения.

Стабилизация режима по постоянному току плеч усилителя мощности сохраняется при изменении потенциала общей шины 38 относительно средней точки напряжения источника питания.

При этом потенциал выходной шины 39

12 6 усилителя мощность пс.-прежнему соответствует потенпиалу с бшей шишi 38Ä

Постоянный ток через рс зиеторы 33 и

34 возрастает, как и через резисторы

31 и 32, сопротивление .оторых значительно меньше (в 50-100 раз). В результате изменение лотенциалон входон дифференциальных уси нетелей . 3 и 24 л коллектор в транзист< ров 13 оказывается незначительным (практически не более десятков милливольт, что составляет значительно меньше

1-го изменения токов транзисторов

13 и 14);

В динамическом режиме усиление переменного напряжения определяется отношением сопротивления резисторов

27 и 31 или 28 и 32 параллельной отрицательной обратной связи по напряжению. При малой амплитуде входного сигнала транзисторы 13 и 14 работают в активном режиме и переменные составляющие их коллекторных токов замыкаются через конденсаторы 19 и 20 соответственно„ При больших сигналах на входе 30 плечи усилителя мощности работают поочередно, Во время положительной полуволны напряжения на выходной шине 39 возрастает коллекторный ток выходного транзистора 1, создавая на токосъемном резисторе 3 падение напряжения, превышающее исходное значение (в режиме покоя). Диод 5 ограничивает напряжение на токосъемном резисторе 3, повышая коэффициент использования напряжения источника питания., Транзистор 13 запирается, Во время отрицательной полуволны на выходной шине

39 выходной транзистор 1 закрыт, и ток коллектора транзистора 13 определяется соотношением сопротивлений второго и третьего резисторов 15 и

17 (сопротивление токосъемного резистора 3 относительно мало). Соотношение сопротивлений этих резисторов выбирается таким образом, чтобы амплитуда коллекторного тока транзистора 13 (при закрытом выходном транзисторе 1) вдвое превышала собственное значение в режиме покоя. В этом случае напряжение на коллекторе транзистора 13 остается постоянным, и ток смещения выходного транзистора 1 не меняется при усилении входных сигналов любой амплитуды, 1497712

Точно так же достигается стабильный режим во втором плече усилителя мощности, На фиг.2 показаны парллельно включенные усилитель мощности и идентичный дополнительный усилитель мощности, которые работают следующим обраSOM.

В отсутствие сигнала ток покоя выходных транзисторов 4 1 и 42 идентичного дополнительного усилителя мощности стабилиЗируется действием

ООС по постоянному току, контуры которой замыкаются через выходные транзисторы 4 1 и 42, транзисторы 13 и

14, резисторы 59 и 60 токовой обратной связи, дифференциальные усилители 61 и 62 (так же, как и в усилителе мощности). Сопротивления резисторов обоих плеч идентичного дополнительного усилителя мощности должны соответствовать одно другому .(т.е. равны попарно) по принципу зеркального отображения ° Стабилизация токов покоя выходных транзисторов 1 и 2 усилителя мощности и выходных транзисторов 41 и 42 идентичного дополнительного усилителя мощности обеспечивается независимо (как это было показано выше). Потенциалы входов

30 и 68 этих усилителей мощности оказываются одинаковыми эа счет обьединения и близки к потенциалу средней точки напряжения источника питания.

Потенциалы выходных шин 39 и 40 этих усилителей мощности также одинаковы за счет объединения и определяются потен налом общей шины 38. Если при этом г,отенциалы баз выходных транзисторов, имеющих одинаковую структуру, 1, 4-1 или 2, 42 вследствие разброса парамегров оказываются неодинаковыми (разница практически может быть не более 0,1 В), то через соответствующие токовыравнивающие резисторы 75 и 76, а также резисторы 25, 63 и 26, 64 проходят незначительные постоянные токи (порядка 1 мА), которые замыкаются на выходы дифференциальных (операционных) усилителей 23, 61 и

24, 62, не влияя практически на стабилизацию токов покоя выходных транзисторов. Сопротивления резисторов

31 и 69, 32 и 70, 27 и 65, 28 и 66, 33 и 71, 34 и 72, 25 и 63, 26 и 64,, 35 и 73, 36 и 74 должны быть попарно равны.

20,щие реэис горы 75 и 76.

25 Формула изобретения

В динамическом режиме входной переменный сигнал подается между общей шиной 38 и объединенными входами 30 и 68 усилителя мощности. Усиление по переменному напряжению идентичного дополнительного усилителя мощности, как и в усилителе мощности, определяется отношением сопротивлений резисторов параллельной OOC по переменному напряжению (резисторы 65 и 69, 66 и 70, равные соответственно резисторам 27 и 31, 28 и 32). Равномерному распределению (т.е. примерно поровну) переменных токов между выходными транзисторами, имеющих попарно одинаковую структуру, 1, 41 и 2, 42 способствует включение саответств -iovqHx дополнительных резисторов 35, 73 и

36, 74 обратной связи, а также объединение баз выходных транзисторов одноименных плеч через токовыравниваю1. Усилитель мощности, содержащий двухтактный эмиттерный повторитель, выполненный на двух выходных транзисторах, имеющих разную структуру, эмиттеры которых соецинены и являются выходом усилителя мощности, а также в каждом плече транзистор обратной связи, имеющий структуру выходного транзистора другого плеча и эмиттер которого через первый резистор подключен к коллектору выходного транзистора своего плеча, который через параллельно соединенные токосъемный резистор и диод подключен к соответствующей шине источника питания, к которой г одключена база транзистора обратной связи через дополнительно соединенные второй резистор и транзистор в диодном включении, коллектор транзистора обратной связи через конденсатор соединен с общей шиной, а через третий резистор — с базой транзистора обратной связи другого плеча, а также дифференциальный усилитель, между неинвертирующим входом которого и коллектором транзистора обратной связи включен резистор токовой обратной связи, причем между инвертирующими входами дифференциальных усилителей обоих плеч включен резистивный делитель, параллельно которому включен резистивный делитель цепи общей обратной связи по напряжению, о т

12 нительный конденсатор соединен с фие. Р

Составитель И.Водяхина

Техред JI.Îëèéíûê

Корректор М.Шароши

Редактор M.Ïåòðîâà

Заказ 4455/54

Тираж 884

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина; 101

14977 личающий с я тем, что, с целью повышения стабильности режима по постоянному току, в каждом плече между инвертирующим входом и выходом дифференциального усилителя введен резистор местной обратной связи по напряжению, между выходом дифференциального усилителя и базой выходного транзистора введен токоограничивающий резистор, при этом отвод резистивного делителя является входом усилителя мощности, отвод резистивного делителя общей обратной связи по напряжению через введенный дополэмиттерами выходных транзисторов, которые через введенный дополнительный резистор соединены с общей шиной.

2. Усилитель по п.1, q т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности при параллельной работе усилителей мощности на обшую нагрузку, между базами выходных транзисторов одноименных плеч введены токовыравнивающие резисторы, а в эмиттерные цепи выходных транзисторов введены дополнительные резисторьГобратной связи.