Усилитель

 

Изобретение относится к радиотехнике. Цель изобретения - увеличение быстродействия и уменьшение искажений. Усилитель содержит транзисторы, резисторы, цепь смещения , управляемые источники тока, токозадающий элемент, выходной двухтактный каскад , прямосмещенный диод. В данном усилителе при передаче импульсного перепада напряжения положительной полярности сразу задействуются два механизма обеспечения высокого быстродействия. В результате усилитель оказывается не только более быстродействующим, но и из-за абсолютной симметрии структуры более линейным, поскольку при передаче импульсных перепадов напряжения обеих полярностей х-ки усилителя оказывается практически одинаковыми при любой глубине внешней отрицательной обратной связи 1 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (ч) H 03 F 3/45

ГОСУДАР СТ ВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

00с (Л с)с, i+ с 0 (21) 4447621/09 (22) 23.06.88 (46) 15.06.91. Бюл. ¹ 22 (71) Научно-исследовательский институт интроскопии при Томском политехническом институте им, С.М.Кирова (72) В.Я.Грошев (53) 621.375.026(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1580527, кл, Н 03 F 3/45, 27.04.88. (54) УСИЛИТЕЛЬ (57) Изобретение относится к радиотехнике, Цель изобретения — увеличение быстродействия и уменьшение искажений. Усилитель содержит транзисторы, резисторы, цепь смеИзобретение относится к радиотехнике и может использоваться для усиления электрических сигналов с высоким быстродействием.

Цель изобретения — увеличение быстродействия и уменьшение искажений.

На чертеже представлена принципиальная схема усилителя.

У илитель содержит первый, второй транзисторы 1. 2 п-р-п-типа, третий, четвертый транзисторы 3, 4 р-п-р-типа, первый, второй резисторы 5, 6, пятый, шестой транзисторы

7, 8 п-р-п-типа, цепь 9 смещения, первый, второй управляемые источники тока (УИТ) 10, 11, тькоэадающий элемент 12, выходной двухтактный каскад 13, прямосмещенный диод 14, седьмой, восьмой транзисторы 15, 16 р-п-ртипа, третий, четвертый резисторы 17, 18, а также резисторы 19, 20, 21, 22, Усилитель работает следующим образом.

Допустим, что усилитель включен неинвертирующим повторителем напряжения, т.е. базы транзисторов 2, 4 подключены к. Б 0 „„1656669 А1 щения, управляемые источники тока, токозадающий элемент, выходной двухтактный каскад, прямосмещенный диод. В данном усилителе при передаче импульсного перепада напряжения положительной полярности сразу задействуются два механизма обеспечения высокого быстродействия. В результате усилитель оказывается не только более быстродействующим, но и иэ-за абсолютной симметрии структуры более линейным, гюскольку при передаче импульсных перепадов напряжения обеих полярностей х-ки усилителя оказывается практически одинаковыми при любой глубине внешней отрицательной обратной связи. 1 ил. выходу усилителя, а на его вход подан положительный перепад напряжения. Поскольку выход УИТ 11 шунтируется паразитной емкостью, потенциал базы транзистора 15 не может изменяться со скоростью входного сигнала. Поэтому разность по нциалов между базами транзисторов 1, 15 начинз т увеличиваться и коллекторные токи этих транзисторов резко возрастают.

Поскольку коллектор транзистора 1 подключен к входу УИТ 10, выходной ток этого

УИТ 10 также резко увеличивается, Это приводит к тому, что выходная емкость УИТ 11 быстро переэаряжа тся током через цепь 9 смещения и диод 14, при этом за счет обратной отрицательной связи, замыкающейся по цепи база транзистора 15 — коллектор транзистора 1 — выход УИТ 10 — цепь 9 смещения — диод 14, величина коллекторного тока транзисторов 1, 15 поддерживается на минимально необходимом уровне для поддержания одинаковой скорости нарастания напряжения на входе и на выходе усилителя.

1656{.69

50

Однако такая ситуация имеет место топько в том случае, если емкость, приведенная к коллекторам входных транзисторов выходного каскада 13, не превышает величины емкости, приведенной к выходу УИТ 10. Если емкостная нагрузка усилителя достаточно Врлика, то указанное условие нарушается. В таком случае выход усилителя смещается в положительном напряжении медленнее, чем базы транзисторов 7, 8 и 15, 16, Вследствие этого разность потенциалов между базами транзисторов 4, 8 начинает возрастать, коллекторный ток этих транзисторов увеличивается, что приводит к включению положительной обратной связи, замыкающейся по цепи коллектор транзистора 8— выход УИТ 10 — база транзистора 8.

Следовательно. при передаче импульсного перепада напряжения положительной полярности в предлагаемом усилителе могут быть задействованы сразу оба механизма обеспечения высокого быстродействия, которые в прототипе задействованы на импульсных перепадах входного напряжения разной полярности. Вследствие этого предлагаемый усилитель оказывается не только более быстродействующим, но из-за абсолютной симметрии структуры более линейным, поскольку при передаче импульсных перепадов напряжения обеих полярностей характеристики усилителя оказываются практически одинаковыми при любой глубине внешней ООС.

Изменение структуры предлагаемого усилителя по сравнению с прототипом привело к изменению его свойств на постоянном токе. Это проявляется в том, что беэ резисторов 19, 20, 21, 22 нормальный режим начальноro смещения усилительных элементов этого усилителя. не может быть обеспечен, поскольку иэ-за разброса параметров согласованных элементов, а также величины hg1, р-и-р- и и-р-и-транзисторов выходные токи УИТ 10, 11 никогда не могут быть строго одинаковыми. Возникающая разность этих токов втекает в базы либо транзисторов 7, 8, либо транзисторов 15, 16. Коллекторные токи одной из этих пар транзисторов, например транзисторов 7, 8, возрастают, увеличивается падение напряжения на резисторах 5, 6, при этом транзисторы 1, 2, 15, 16 полностью запираются. Иными словами, входной каскад усилителя оказывается охваченным положительной обратной связью по току начального смещения, Для устранения этого недостатка в уси литель введены резисторы 19-22, которые позволяют обеспечить внутреннюю ООС по начальному току смещения в каждом плече входного каскада усилителя, В рагсмотрен5

20 5

30 ном ранее примере цепь 9 смещения при отсутствии резисторов 19 22 смещалась бы в положительном направлении при нулевом потенциале на входах усилителя. При введении этих резисторов положительное смещение относительно корпуса на диодной цепи

9 смещения приводит к возрастанию коллекторных токов транзисторов 3, 4 и к уменьшению коллекторных токов транзисторов 1, 2.

Следовательно, уменьшится выходной ток

УИТ 10 и увеличится выходнсл ток УИТ 11, что скомпенсирует первоначальный токовый разбаланс выходных токов этих источников. В результате неопределенность начального режима смещения устраняется.

Диод 14 необходим для задания начальных рабочих токов транзисторов 1-4, 7, 8, 15. 16, что является обязательным условием обеспечения линейности усилителя, Резисторы 5, 6, 17, 18 необходимы для обеспечения устойчивости усилителя в режиме большого ",èãíàëà. Коллекторы транзисторов 1, 3 могут быть подключены к входам

УИТ 10, 11, а коллекторы транзисторов 2, 4 — к соответствующим шинам питания через транзисторы, включенные по схеме с 0S, что позволяет снизить входные емкости усилителя.

Формула изобретения

Усилитель, содержащ;й первый и вто рой I ðàíýèñòoðû п-р-и-типа, базы которых явля>олеся неинвертирующим и инвертирующим в.одами усилителя соответственно; тгетий и четвертый транзисторы р-и-р-типа, базы которых соединены с базами соответственно первого и второго транзисторов пр-и-типа. а змиттеры через соответственно гтервыи и второй резисторы подключены к эмиттерам пятого и шестого транзисторов и-р-и-типа, базы которых соединены и подключены к первому выводу цепи смo,öåíèÿ, гыполненной на трех соединенн :; последовательно прямосмещенных диодах, и к выходу первого управляемого источника тока, общий вывод которого и коллектор второго транзистора и-р-и-типа соединены с положительной шиной источника питания, а вход — с коллектором шестого транзистора и-р-и-типа, коллектор третьего транзистора р-и-р-типа соединен с входом второго управляемого источника тока, общий вывод которого соединен с отрицательной шиной источника питания, при этом коллекторы пятого транзистора и-р-и-типа и четвертого транзистора р-и-р-типа подключены к положительной и отрицательной шинам источника питания, а также выходной двухтактный каскад, входы которого соединены через токоэадающий элемент!л подключены к входам соответст1656669

Составитель И, Водяхина

Редактор Т. Клюкина Техред М.Моргентал Корректор С. Шевкун

Заказ 2312 Тираж 469 Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 венно первого и второго управляемых источников тока, отличающийся тем, что, с целью увеличения быстродействия и уменьшения искажений, в него введены седьмой и восьмой транзисторы р-п-р-типа, прямосмещенный диод, включенный между вторым выводом цепи смещения и выходом второго управляемого источника тока, соединенным с базами седьмого и восьмого транзисторов р-п-р-типа, третий и четвертый резисторы, включенные между эмиттерами первого, второго транзисторов и-р-п-типа и эмиттерами седьмого, восьмого транзисторов р-и-ртипа соотвегственно, при этом коллекторы

5 первого транзистора и-р-и-типа и восьмого транзистора р-и-р-типа подключены к входам соответственно первого и второго управляемых источников тока, а коллектор седьмого транзистора р-п-р-типа подключен к отрица10 тельной шине источника питания.