Двухтактный усилитель

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - повышение линейности характеристики коэффициента передачи при сохранении стабильности начального режима. Двухтактный усилитель содержит N каскадов 1 усиления, резистор 2, токостабилизатор 3, датчики 4 и 5 тока, P-N-P-транзисторы /Т/ 6 и 15, N-P-N-T 7 и 14, прямосмещенные диоды 8 и 9, токозадающий элемент 10, повторитель 11 тока, инвертор 12 приращения тока, диодную цепь 13 смещения и положительную 16 и отрицательную 17 шины источника питания. В данном усилителе ток обратной связи по режиму начального смещения с инвертора 12 поступает через цепь 13 не на вход усилителя, а на выход любого из N каскадов 1 усиления. В этом случае периодическая составляющая тока цепей стабилизации режима приводится к входу усилителя после деления на коэффициент усиления тока от входа усилителя до выхода того каскада 1, к выходу которого подключена цепь 13. При таком включении периодическая составляющая тока, поступающая по цепям стабилизации режима, подавляется на два порядка, что повышает линейность характеристики. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)л Н 03 F 3/26

ГОСУДАРСТ В Е ННЫ И КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11 (21) 4403544/24-09 (22) 04.04.88 (46) 30.12.90, Бюл. ¹ 48 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии при Томском политехническом институте им. С.М.Кирова (72) В.Я.Грошев (53) 621.375.026 (088.8) (56) Заявка Японии ¹ 53-45112, кл, Н 03 F 3/30, опублик. 04.12.78. (54) ДВУХТАКТН6!Й УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к радиотехнике.

Цель изобретения — повышение линейности характеристики коэффициента передачи при сохранении стабильности начального режима. Двухтактный усилитель содержит

М каскадов 1 усиления, резистор 2, токостабилизатор 3, датчики 4 и 5 тока, р-и-р-транзисторы (Т) б и 15, и-р и T 7 и 14, „„Я3„„1617627 А1 прямосмещенные диоды 8 и 9, токозадающий элемент 10, повторитель 11 тока, инвертор 12 приращения тока, диодную цепь 13 смещения и положительную 16 и отрицательную 17 шины источника питания. В данном усилителе ток обратной связи по режиму начального смещения с инвертора

12 поступает через цепь 13 не нэ вход усилителя, а на выход любого из N каскадов 1 усиления. В этом случае периодическая составляющая тока цепей стабилизации режима приводится к входу усилителя после деления нэ коэффициент усиления тока от входа усилителя до выхода того каскада 1, к выходу которого подключена цепь 13, При таком включении периодическая составляющая тока, поступающая по цепям стабилизации режима, подавляется на два порядка, что повышает линейность характеристики. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано 13 качестве выходного усилителя большой мощности в операционных усилителях и высоколинейных усилителях звуковых сигналов, 5

Цель изобретения — повышение линейности характеристики коэффициента передачи при сохранении стабильности начального режима.

На чертеже представлена принципи- Ii0 альная электрическая схема двухтактного

: усилителя.

Двухтактный усилитель содержит и каскадов 1 усиления, резистс р 2, токостабили затор 3, первый и второй датчики 4 и 5 тока, "l5 р-и-р-транзистор 6, и-р-и-транзистор 7, первый и второй прямосмеще. ные диоды 3 и 9, токозадающий элемент 1С, r10«TîpèòçrIü 11 тока, инвертор 12 приращения тока, диодную цепь 13 смещения, дополнительные и- 20 р-и- и р-и-р-транзисторы 14 и 15, положительную и отрицательнук шины 16 и

17 источника питания.

Двухтактный усилитель работает следующим образом, 25

Допустим, что диоды диодной цепи 13 смещения и транзисторы 14 и 15 взаимно согласованы и имеют равные геометрические размеры, Также согласованы и одинаковы по размерам диод F и транзистор 6, 30 диод 9 и транзисторы 3 и 7, а транзистор инвертора 12 приращения ",îêà согласован с транзисторами 3 и 7, но имеет в 1, ;. раза большую площадь эмиттера. Тогда, пренебрегая входными токами «аскадов 1 .0-,1ле- 35 ния, при отсутствии сигнала можно записать вх

lo = + Ik i4,15

R где 4 — коллекторный ток транзистора тако- 40 стабилизатора 3, равный теку через токозадающий элемент 10; . 0вх — напряжение межд входами,ервого из N каскадов 1 усиления в ре. киме покоя; 4Ь

R — сопротивление резистора 2 сме1цения;

lk 14,15 — коллекторный ток транзисторов

14 и 15, Очевидно, что коллекторный ток тран- 50 зисторов 14 и 15 равен току через диодную цепь 13 смещения и определяется как

lk 14,15 = " 5lo l kryo где 1,5!о — начальный коллекторный ток транзистора инвертора 12 приращения тока 55 с учетом его геометрических размеров;

1 — сумма выходных токов транзистора

6 и повторителя 11 тока, Поскольку выходной ток повторителя 11 тока равен коллекторному току транзистора

7, то

lk 14,15:i о llrá lk7. (2)

Если резисторы датчиков 4 и 5 тока имеют одинаковое сопротиьление г, то

Llr q ут кб = к7 == о Е ()),де Ur = ln г (п — ток покоя), Обьеди:=.:я:,. -.Оотношения (1), (2) и (3), получим

1о = — " + 1 5I o — 2 1о Е о — откуда

Чг .i,)R lp -l- 4вх

Полученное со01нов эние позволяет опОеделить BBличину Ока !.Окоя двухтактного у ил ителя по из вест н ь. I.; параметрам схем ы (r, R и I<) Ia этапе проектирования без эксперименгальной проверки и настройки.

Точность такого ".асче г ограничивается, в основны;:., разб.1 асом величины Ugy,. Однако такой,:;азброс не"..ели к (например, для кремниевь1х ра I Içlii0торо В и ри обы "Ií ых TÎках смещсния Uвх =- 0,6 — 0, (Б), кроме того, от

U,;ó вели сина тока покоя зависит слабо, Так, ес;. : разброс Ur,у заключен в пределах 0,5—

0,7 В, сшибка априopII010 определения о составляет всег0?2%. При одновременном изменении температуры всех транзисторов

К каскадов 1 усиления на 100 С ток покоя ,.адамс н;,;- -сч .га 3ке при бли и1-ел ьнр II@ 20% .

Следовательно. п "едл= га=; ый двухта <тный уС;,, ИтЕЛв >-,ВЛяЕтС я дО:TBT0×H0 СтабИЛЬНЫМ

»стройством, Дополнительное улучшение стабильности может б,.fTL обеспечено при отрицательном гcMr ературном коэффицие:òå сопротивления резисторов 2 и 10.

При усилении сиг Iaл. "токи в цепях стабилизации режима двухтактного усилителя в общем случае являютс» переменными. Однако существенно изменяются лишь коллекторные токи транзисторов 6 и 7, Сумма этих токов, образу1ощаяся за счет соединения вь1хода повторителя 11 тока с коллектором транзистора 6, содержит, в ОснОВнОм, толька постоянную составляющую, поскольку при умсч-:ьше1-:ик коллекторного тока транзистора 6 обязательн-, возрастает коллекторный тск транз i01I 008 / и на060рОт, Кроме того, суммарный ток содержит также периодическую составляюшую удвоенной частоты по отношению к усиливаемому сигналу, амплитуда которой не превышает нескольких процентов OT уровня постоянной составляющей. Несмотря на относительно малую амплитуду, попадание этой составляющей лителя на высоких частотах по сравнению с на вход двухтактного усилителя привело бы ус.:.лителем, изображенным на чертеже, По к недопустимому ухудшению линейности осгальным характеристикам упомянутые ваусилителя, так как существенно возрос бы рианты одинаковы, уровень второй и более высоких гармоник в 5 Усилитель остается работоспособным выходном сигнале. Чтобы исключить ухуд- при отсутсгвии резистора 2, при этом возрашение линейности двухтактного усилителя стает стабильность тока покоя, но ухудшаетбез использования частотнозависимых це- ся линейность на высоких частотах. пей, для реализации которых необходимы Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я конденсаторы большой емкости, неприем- 10 1. Двухтактный усилитель, содержащий лемые при интегральной технологии, ток об- последовательно соединенные N каскадов ратной связи по режиму начального усиления, выполненных подвухтактной схесмещения = выхода инвертора 12 прираще- ме, причем первый и второй вхо 4 первого ния тока поступает через диодную цепь 13 и;- N каскадов усиления являют я входами, смещения не на вход двухтактного усилите- 1" а выход N-го каскада усиления — выходом ля, а на выход любого из М каскадов 1 уси- двухтактного усилителя, при этом выводы ления, В таком случае периодическая питания N-гокаскадаусилениячерезпервый составляющая тока цепей стабилизации ре- и второй датчики тока соединены соответстжима приводится к входу двухтактного уси- венно с положительной и отрицательной шилителя после деления на коэффициент 20 нами источника питания и непосредственно усиления тока от входа усили еля до выхода с э;. .иттерами соответственно р-и-р- и и-р-итого каскада усиления, к выходу которого «ранзисторов, базы которых через первый и подключена диодная цепь 13 смещения. В второй прямосмещенныедиоды подключены показанном на чертеже включении перио- соответственно к положительной и отрицадическая составляющая тока, поступающая 25 тельной шинам источника питания, а между по цепям стабилизации режима, подавляет- собой соединены через токозадающий алеся примерно на два порядка, что делает ее мент, отличающийся тем, что, с целью вклад в результирующую нелинейность до- повышения линейности характеристики костаточно малым. Дальнейшее уменьшение эффиц,:ента передачи при сохранении ставлияния синфазной составляющей сигнала 30 бильности начального режима, введены стабилизации тока покоя на линейность пов".опительтока, общий вывод которогосодвухтактного усилителя обеспечивается за единен с положительной шиной источника счет и рименяемого последовательного питани;:. инвертор приращения тока, общий включения транзисторов 14 и 15. В резуль-;-- -:=.од котсрого соединен с отрицательной тате обнаружить ухудшение линейности 35 ш:: и ист"чника питания, токостабилизадвухтактногоусилителя при введени цепей -,;; в:;люченн=! между вторым входом перстабилизации тока покоя и регл-. гаемой =::;c из М каскадов усиления и отрицательной структуры практически невозможно. ",ой ис-очника питания, а также дополниРасширение динамического диапазона тел:=.: —:ь.э и- 3-ï- и р-п-о-транзисторы, эмиттеры в двухтактном усилителе Bo."-.ìîæíî при 40 которых сосдинены, коллекторы подключены шунтировании резисторов датчиков 4 и 5 coçTâåòñòâåííо к первому и второму входам тока прямосмещенными диодам.":, а также первого из N каскадов усиления, а базы соепри выполнении предвыходного из N каска- д.::нень: .через введенную диодную цепь смедов 1 усиления на транзисторах, включен- ще;"ия. причем база дополнительного ных по схеме с общим эмиттером. 45 и-р-и-транзистора соединена с выходом одКроме показанного на чертеже вариан- но:-о з Nк,аскадов усиления, база дополнита инвертора 12 приращения тока, возмож- тель ого р-и-р-TðàHýèñòDðà подключена к ны другие его варианты. Например, можно выходу инвертора приращения тока, вход увеличить напряжение смещения на базе которого соединен с коллектором р-п-ртранзистора инвертора 12 приращения то- 50 тра "-истооа и выходом повторителя тока, к ка, а в его эмиттерную цепь включить рези- входу которого подключен коллектор п-.р-пстор, при этом коллектор транзистора 6 и транзистора. выход повторителя 11 тока соединяют с 2. Усилитель по п.1, о т л и ч а ю щ и йэмиттером транзистора инвертора 12 при- с я тем, что инвертор пр:,ращения тока ращения тока. Возможно каскадное вклю- 55 вь:полнен на п-р-п-транзисторе, включенчение двух транзисторов, при этом входом ном по схеме с общей базой, при этом вхоинвертора 12 приращения тока является дом инзертора приращения тока является эмиттер верхнего по схеме транзистора. Та- од, н из выводов промежутка эмиттер — колкие варианты включения позвольчот получить лектор этого транзистора, а выходом — его более высокую линейность двухтактного уси- коллектор,