Устройство поддержания режима работы по постоянному току усилителя

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при построении интегральных микросхем. Сущность изобретения: устройство поддержания режима работы по постоянному току усилителя содержит усилитель 1, общую шину 2, шину питания 3, вывод 4 отдельной цепи питания входного каскада, прямой и инверсный входы 5 и 6, выход 7, первый и второй резисторы 8 и 9, образующих делитель направления 10, конденсатор 11, первый и второй транзисторы 12 и 13, третий и четвертый резисторы 14 и 15, третий и четвертый транзисторы 16 и 17 и пятый резистор 18, при этом конденсатор фильтрует помехи по питанию как во входном напряжении усилителя, равном половине напряжения источника питания, так и в токе, питающем входной каскад усилителя. 1 ил.

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано при построении интегральных микросхем.

Известно устройство поддержания режима работы по постоянному току усилителя, имеющего общую шину, шину питания, прямой и инверсный входы, выход, состоящее из первого и второго резисторов, образующих первый делитель напряжение, подключенный между шиной питания и общей шиной, третьего резистора, подключенного первым выводом и прямому входу усилителя, четвертого резистора, первым выводом подключенного к инверсному входу усилителя, пятого и шестого резисторов, образующих второй делатель напряжения, подключенный верхним выводом к выходу усилителя, нижним к общей шине, а средним к второму выводу четвертого резистора, конденсатора, подключенного между вторым выводом третьего резистора и общей шиной, седьмого резистора, соединяющего средний вывод первого делителя напряжения со вторым выводом третьего резистора (1).

Достоинством данного устройства является точность поддержания на выходе усилителя значения напряжения, равного половине напряжения источника питания, что обуславливается высокой точность согласования отношения резисторов в делителях напряжения при изготовлении интегральной микросхемы.

Недостатком известного решения является нерациональное использование конденсатора, фильтрующего пульсации источника питания только во входном постоянном напряжении прямого входа усилителя.

Наиболее близким техническим решением является устройство поддержания режима работы по постоянному току усилителя, имеющего общую шину, шину питания и отдельную цепь питания входного каскада, прямой и инверсный входы, выход, состоящее из первого и второго резисторов, образующих делитель напряжения, верхним выводом подключенный к шине питания, конденсатора, подключенного между средним выводом делителя и общей шиной, первого транзистора подключенного базой к нижнему выводу делителя напряжения, второго транзистора, подключенного эмиттером к общей шине, коллектором к базе, а базой к эмиттеру первого транзистора, третьего резистора, подключенного первым выводом к прямому входу усилителя, четвертого резистора, подключенного между выходом и инверсным входом усилителя, третьего транзистора, база и эмиттер которого подключены к базе и эмиттеру второго транзистора, а коллектор к инверсному входу усилителя, опорного источника, подключенного к шине питания и общей шине, первого и второго диодов, соединенных последовательно, источника тока, питающего анод первого диода от выхода опорного источника, к которому подключена цепь питания входного каскада усилителя, катод второго диода подключен к общей шине, второй вывод третьего резистора подключен к аноду первого диода, коллектор первого транзистора подключен к входу опорного источника [2] Достоинством данной схемы является рациональное использование конденсатора, фильтрующего пульсации источника питания во всех входных цепях усилителя.

Недостатками являются сложность схемы и менее точное, в сравнении с известным решением, поддержание напряжения на выходе усилителя, равного половине напряжения источника питания, что обуславливается использованием как соотношения резисторов, так и токового зеркала, в котором коэффициент повторения тока зависит от коэффициента усиления транзисторов.

Целью изобретения является упрощение устройства. При получении высокой точности поддержания режима работы усилителя по постоянному току и сохранении рационального использования конденсатора, фильтрующего пульсации источника питания.

Цель достигается тем, что в устройстве поддержания режима работы по постоянному току усилителя, имеющего общую шину, шину питания и отдельную цепь питания входного каскада, прямой и инверсный входы, выход, состоящее из первого и второго резисторов, образующих делитель напряжения, верхним выводом подключенный к шине питания, конденсатора, подключенного между средним выводом делителя и общей шиной, первого транзистора подключенного базой к нижнему выводу делителя напряжения, второго транзистора, подключенного эмиттером к общей шине, коллектором базе, а базой к эмиттеру первого транзистора, третьего резистора, подключенного первым выводом к прямому входу усилителя, четвертого резистора, подключенного между выходом и инверсным входом усилителя, введены третий и четвертый транзисторы и пятый резистор, причем, база третьего транзистора соединена со средним выводом делителя напряжения, эмиттер соединен с коллектором четвертого транзистора и вторым выводом третьего резистора, база четвертого транзистора соединена с базой первого транзистора, а эмиттер соединен через пятый резистор с общей шиной, коллектор третьего транзистора соединен с цепью питания входного каскада усилителя, а коллектор первого транзистора подключен к шине питания.

Таким образом, по сравнению с наиболее близким техническим решением, предлагаемое техническое решение имеет следующие существенные отличительные признаки; введены третий и четвертый транзисторы и пятый резистор, причем, база третьего транзистора соединена со средним выводом делителя напряжения, эмиттер соединен с коллектором четвертого транзистора и вторым выводом третьего резистора, база четвертого транзистора соединена с базой первого транзистора, а эмиттер соединен через пятый резистор с общей шиной, коллектор третьего транзистора соединен с выводом отдельной цены питания входного каскада усилителя а коллектор первого транзистора подключен к шине питания.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема устройства поддержания режима работы по постоянному току усилителя 1, имеющего общую шину 2, шину питания 3 и отдельную цепь питания входного каскада 4, прямой 5 и инверсный 6 входы, выход 7. Устройство поддержания режима работы усилителя 1 состоит из первого 8 и второго 9 резисторов, образующих делитель напряжения 10, верхним выводом подключенный к шине питания 3, конденсатора 11, подключенного между средним выводом делителя 10 и общей шиной 2, первого транзистора 12, подключенного базой к нижнему выводу делителя напряжения 10, второго транзистора 13, подключенного эмиттером к общей шине 2, коллектором к базе, а базой к эмиттеру первого транзистора 12, третьего резистора 14, подключенного первым выводом к прямому входу 5 усилителя 1, четвертого резистора 15, подключенного между выходом 7 и инверсным входом 6 усилителя 1, третьего 16 и четвертого 17 транзисторов и пятого резистора 18, причем, база третьего транзистора 16 соединена со средним выводом делителя напряжения 10, эмиттер соединен с коллектором четвертого транзистора 17 и вторым выводом третьего резистора 14, база четвертого транзистора 17 соединена с базой первого транзистора 12, а эмиттер соединен через пятый резистор 18 с общей шиной 2, коллектор третьего транзистора 16 соединен с выводом отдельной цепи питания входного каскада 4 усилителя 1, а коллектор первого транзистора подключен к шине питания 3.

Устройство функционирует следующим образом.

При равенстве сопротивлений первого 8 и второго 9 резисторов падение напряжения на каждом из резисторов выражается формулой (1): U_r=(U_cc-2·U_o)/2 (1) где U_cc напряжение на шине питания 3, U_o напряжение на переходе база-эмиттер транзистора в активном режиме.

Напряжение на эмиттере третьего транзистора равно напряжению питания за вычетом питания напряжения на первом резисторе и переходе база-эмиттер третьего транзистора (2): U_э=U_cc-U_r-U_o (2) При подстановке (1) в (2) получаем U_э=U_cc/2 Таким образом, на прямой вход усилителя через третий резистор подается напряжение, равное половине значения напряжения источника питания. За счет обратной связи через четвертый резистор такое же напряжение поддерживается на выходе усилителя (в отсутствии сигнала на входах усилителя). Точность поддержания режима обуславливается высокой точностью согласования отношения резисторов в делителе напряжения и высокой идентичностью характеристик переходов транзисторов при изготовлении интегральной микросхемы.

Первый резистор совместно с конденсатором образует фильтр, устраняющий пульсации источника питания как во входном постоянном напряжении усилителя, так и в токах транзисторов. Кроме того, за счет каскадного включения третьего и четвертого транзисторов не менее чем в два раза снижается изменение их напряжений коллектор-эмиттер при изменении напряжения источника питания, что также улучшает стабильность тока коллектора третьего транзистора, используемого для питающей цепи входного каскада усилителя.

Таким образом, достигнута высокая эффективность использования фильтрующего конденсатора.

Формула изобретения

Устройство поддержания режима работы по постоянному току усилителя, имеющего общую шину, шину питания и вывод отдельной цепи питания входного каскада, прямой и инверсный вход, выход, состоящее из первого и второго резисторов, образующих делитель напряжения, одним выводом подключенный к шине питания, конденсатора, подключенного между средним отводом делителя напряжения и общей шиной, первого транзистора, подключенного базой к другому выводу делителя напряжения, второго транзистора, подключенного эмиттером к общей шине, коллектором к базе, а базой к эмиттеру первого транзистора, третьего резистора, подключенного первым выводом к прямому входу усилителя, четвертого резистора, подключенного между выходом и инверсным входом усилителя, введены третий и четвертый транзисторы и пятый резистор, причем база третьего транзистора соединена со средним отводом делителя напряжения, эмиттер соединен с коллектором четвертого транзистора и вторым выводом третьего резистора, база четвертого транзистора соединена с базой первого транзистора, а эмиттер соединен через пятый резистор с общей шиной, коллектор третьего транзистора соединен с выводом отдельной цепи питания входного каскада-усилителя, а коллектор первого транзистора подключен к шине питания.

РИСУНКИ

Рисунок 1