Усилитель мощности

 

Изобретение относится к радиотехнике . Цель изобретения - уменьшение нелинеиных искажений при низковольтном олнополярном питании. Усилитель мощности содержит двухтактный оконечный каскад на комплементарных транзисторах 1 и 2, каждый из которых включен по схеме с общим эмиттером, первый и второй дифференциальные каскады, первый и второй предоконечные каскады с динамическими нагрузками и источник опорного напряжения с AHVMH выходами. На баш четвертого и пятого транзисторен 4 и 5 первого и второго дифференты пьных ьлскадов подаются опорные напряжения г источника опорного напряжения. В результате первый и второй дифференциальные каскады образуют пве петли глубокой местной от - рииагечьнон обратной свячи, устанавливающие в ыимное соответствие режимных т окон. Ус.гштель в статическом режиме самоустсравнивается в состояние гмллнса, когда токи покон попарно равны. При чтом выходное напряжение практически точно соответствует половине напряжения источника питания, и peaпизуется режим класса ,АВ для транзисторов двухтактного оконечного каскада. Усилитель мощности имеет в любом споем плече не более двух транзисторов, включенных последовательно, что позволяет заданием опорного тока применять его при низковольтном источнике питания. 1 ил. « (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИА ЛИСТИЧЕСН11Х

РЕСПУБЛИК

„„SU„„l635259

Ai (11!с Н 03 Г 3/26

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

На чертеже представленл принципиальная электрическая схема устройства.

Предложенный усилитель мощности содержит первый и второй транзисторы 1, 2 двухтактного оконечного каскада, третий и четвертый транзисторы 3, 4 первого дифференциального каскада, пятый и шестой транзисторы 5, 6 второго дифференциального кас!<ада, седьмой и восьмой транзисторы 7, ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 4674967/09 (22) 06,04.89 (46) 15.03.91 Вне<. < 1(t (71) Электротехнический завод им.Х.Пегельманл н Ря 1лнекий р, лис<технический институт (72) В. В.Меер; B. Ë. (;òpttê и И.В.Болотников (53) 621.375.026(088.8) (56) Патент С11(Л h" 4575686, кл. Н 03 F 3/26„ 1986. (54) УСИЛИТЕЛЬ М(7118 ЮСТИ (57) Изобретение относитеA к рлдиотехнике, Пель изобретения — уменьшение нелинейных исклжений ttpH Itk(RI«7вольтном однополярном t7kt7.7ttkttt. Усилитель мощности содержит двухтактный оконечный каскад нл комплементарных транзисторах 1 и 2, каждый иэ которых включен по схеме с общим эмнттером, первый и второй дифференциальные каскады, первый< и второй прсдоконечные каскады с динамическими нагрузками и источник опорного

Изобретение относится к радио7 ехнике, и может быть применено в интегральных схемах усилителей мощности для миниатюрных аппаратов звуковоспроизведения с низковольтными однонолярными источниками питания при работе на микрофон.

Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений при низковольтном однополярном питании.

t111IpI7II. 1<ля с двумя выходлми. Нл бл<ы ч 7 вс р7 ог< II ttR7 < го трлнзист<р< в 4 It 5 вс pl<

< nc7 с явнс "б;111;7исЛ", КоГДа ТОКИ Поt«я нонлрно p;Iвны. Нри .1том выходное нлпряжение практически точно соответству<.T половине напряжения источника пи7эния, и реллизуется режим кла са ,ЛВ для 7рлнзисторов двухтактного оконечного каскада. Усилитель мощности имее7 в любом своем плече не более двух транзисторов, включенных последовательно, что позволяет заданием опорного тока применять его при низковольтном источнике питания.

1 ил.

1635250

8 первого предоконечного каскада, девятый и десятый транзисторы 9, 10 второго предоконечного каскада, одиннадцатый, двенадцатый, тринадцатый транзисторы 11, 12, 13 и резистор 14 источника опорного напряжения.

Предложенный усилитель мощности работает следующим образом.

Седьмой и восьмой транзисторы 7, 8, а также девятый и десятый транзисторы 9, 10 создают предусилительный мост с высокоомным выходом, обладающий большим коэффициентом уси.Ления по напряжению относительно 15 входного сигнала, поскольку восьмой и десятый транзисторы 8, 10 служат динамическими нагрузками для седьмого и девятого транзисторов 7, 9, включенных по схеме с общим эмиттером. Усиленные сигналы на выходах плеч моста синфазны и дополнительно усиливаются по мощности первым и вторым транзисторами 1, 2 оконечного двухтактного каскада. Рабочий режим 25 по току восьмого и десятого транзисторов 8, 10 задается опорным напряжением источника опорного напряжения с одиннадцатого транзистора 11, выполняющего совместно с восьмым и де- 30 сятым транзисторами 8, 10 функцию разветвленного отражателя тока. При этом значение тока задается резистором 14. Нагрузками плеч предусилительного моста служат базоэмиттерные переходы первого и второго транзисторов 1, 2. Эти нагрузки вносят в мост разбалансирующий эффект по постоянному току, т.е. для поддержания в статическом режиме равенств I g = 17, 40

I<, 1 необходимо, чтобы имели место тококомпенсационные равенства

20 — 1,=i,+ 6, (1)

Поскольку на базы четвертого и пя- 45 того транзисторов 4, 5 подаются опорные напряжения с источника опорного напряжения, то поддержание равенств (1) осуществляется двумя петлями глубокой местной отрицательной обратной связи через контуры включенных по схеме ОЭ-ОБ третьего, пятого 3, 5 и четвертого, шестого 4, 6 транзисторов. При этом статический режим будет дости"нут в том случае когда меж 55 ду частными равенствами (1) установится взаимное соответствие I < = I<.

Первый дифференциальный каскад управs яется входным напряжением

"вэз 06э4

БЭй 1Ъ (2) (4l Т

Ie. ш о второй дифференциальный каскад управляется входным напряжением

6Э6 БЭ5 БЭ! и (3)

=q,û о — - = ехр(-8

16

1 = — — I

mI (5) 1э

I<=- — 1.

mIî

Таким образом, ток Т, поддерживающий усилительный режйм работы второго транзистора 2, оказывается пропорциональным току I< первого транзистора 1. Аналогичное соответствие существует для тока Т и s отношении рабочего режима второго транзистора 2. Вследствие этого устройство в статичееком режиме само-. устанавлинается в состояние баланса, где = КТ/q — температурный потенциал, I — примерно равные эмиттер0 ные токи одиннадцатого и тринадцатого транзисторов

11, 13, m — коэффициент, учитывающий необходимое конс труктивное увеличение инжектирующей поверхности эмиттеров первого и второго транзисторов

1, 2 относительно остальных транзисторов устройства (укаэанное увеличение достигается топологическим решением при интегральной реализации), С другой стороны, между токами I

I 6 и I>, 14 суЩествуют известные соотношения

1635250 6

40 когда "токи покоя" п< парно равны, т.е. I> = 1, I> = 16, I = 1 . В этом случае выхолное напряжение практически точно соогветствует половине напряжения ист< чника питания.

Особенности функционирования усилителя мощности при появлении полезного сигнала рлссмотрим на примере положительного прирлщения HR пряжения на входе относительно уровня покоя, Это приращение усиги<влется седьмым и девятым трлнзисзорлми 7 и

9 и вызывает уменьшение нл«ряжения на базах второго, третьего и первого, шестого транзисторов 2, 3 и 1, 6. В результате разблллнсируе,cH статический режим клк в ок< вечном клскаде (перный трлнзисзпр 1 свой Iок

I< увеличивает, второй грлг<зистор

2 ток I< уменьшает), 1лк I< в дифференциальных клсклдлх (в первом ток

I q уменьшается, T<)K 14 увези<числ етсяя, а во втором ток 1. увеличивле <ся, ток I < уменьшается) . Тогда, с1гллсно 25 выражениям (5), коэф< иц<1евт пропорциональности между ток Н<» 1 < и 1 < возрастает, а коэффициент ир< порциональности между токами 1< и 1„ ум ньшается, т.е. работа озпирлющегося пер- 30 ного транзистора 1 нл релктивную нагрузку сопровождается следя<зим токоотбором в четвертый трл«зг<сгсв 4, а работа запирающегося второго ранзистора 2 сопровождлется уменьшением токоподпитки от пятого транзистора

5. Роль соединения коллек1 орл третьего транзистора 3 с эми1тером пятого транзистора 5 и, соол ветственно, коллектора шестого транзистора 6 с эмиттером третьего трлнзист<>рл 3 состоит в том, что при oIIH<лнном действии полезного сигнала увеличение тока 16 и уменьшение тока 1з выполняет функцию протинофазного регули- 45 рования коэффициентов усиления обоих дифференциальных каскапон, что позволяет ослабить взаимосвязь токов

I < и I и усилить взаимосвязь токов 1 и Т< согласно (5), т.е. íà- 5Q рушить автоматический баланс токов статического режима. Возникающий контур местной положительной обратной связи (транзисторы 3 и 6) обладает небольшим усилением, т.к. 55 эмиттерные резисторы дифференциальных каскадов шунтировлны низким выходным сойротивлением четвертого и пятого транзисторов 4 и 5 соответственно, включенных по схеме ОБ, и при этом возможность самонозбуждения за счет него гасится глубокой отрицательной обратной связью двух сопряженных контуров (транзисторы 3, 5 и 4, 6). Действие отрицательного приращения сигнала на входе приведет к противоположному изменению токон и напряжений н ус1ройстве, благодаря чему реализуется, клк следует из рлссмотренного, режим класса АВ для перв< го и втор< го 1рлнзисторов 1, 2 днухтлктного оконечного каскада.

Понезньп< ффект состоит в том, что усилитель мок<ности имеет н любом

<в< ем плече Н< б<лее двух транзисторов нкгнпчевных последовательно, ч1о позволяf"< злданием опорного тока

1 (резис1ором 14) применить его для ниэк< г<олг тног о питания, н том числе при IIoHH eHHIIx напряжениях база — змит1ер I: при предельно сниженных (до 0,1 В) напряжениях база коллектор, когг<л рлбочий режим первого и второго транзисторон 1, 2 днухтактного < конечного каскада обесп< чиг<лет<.я следящей подпиткой (или ток«сгбор<., со стороны четвертого и пят<и.п Iранзисторон 4 и 5 обо их дифференциальных каскадов. Таким образом, по сравнению с прототипом достиглется снижение уровня нелинейных исклж<.ний при низковольтном однополярном иитлнии.

Ф<рмулл изобретения усилитель мощности, содержащий днухтлктный оконечньпг каскад, выполненный на включенных по схеме с общим эмит гором первом транзисторе первого типа и втором транзисторе второго типа, первый дифференциальный каскад, вь<полненньп< на третьем и четвертом транзисторах второго типа, второй дифференциальный каскад, выполненный нл пятом и шестом транзисторах первого типа, первый предоконечный каскад, выполненный на включенном по схеме с общим эмиттером седьмом транзисторе второго типа и динамической нагрузке на восьмом транзисторе первого типа,при этом точка соединения коллекторон седьмого и восьмого транзисторов подключена к базе третьего транзистора, база седьмого транзистора «нляется нходом устройства, точка соединения коллек1635250

Составитель В. Серов

Техреду Л.Сердюкова Корректор Л.Патай

Редактор 11.Питкина

Заказ 760

Тираж 464

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям нри ГКЯТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Укгород, ул. Гагарина, 101 торов первого и второго транзисторов является выходом устройства, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений при низковольтном однополярном питании, введены второй предоконечный каскад, выполненный на включенном по схеме с общим эмиттером девятом транзисторе второго типа и динамической нагрузке на десятом транзисторе первого типа, источник опорного напря кения, выполненный на одиннадцатом и двенадцатом транзисторах первого типа, на тринадцатом транзисторе 15 второго типа и резисторе, при этом базы пятого, восьмого, десятого. одиннадцатого и двенадцатого транзисторов объединены и подключены к коллектору одиннадцатого транзисто- 20 ра, эмиттеры одиннадцатого и двенадцатого транзисторов объединены и подключены к шине источника питания, коллектор одиннадцатого транзистора череэ резистор соединен с общей шиной и с эмиттером тринадцатого транзистора, база н коллектор которого объединены и подключены к объединенным коллектору двенадцатого транзистора н базе четвертого транзистора, коллектор пятого транзистора соединен с коллектором седьмого транзистора и с базой третьего транзистора, коллектор третьего транзистора подключен к точке соединения эмиттеров пятого и шестого транзисторов, база седьмого транзистора соединена с базой девятого транзистора, коллектор которого подключен к объединенным базе первого транзистора, коллектору четвертого транзистора и базе шестого транзистора, коллектор которого подключен к точке соединения эмиттеров третьего и четвертого транзисторов.