Устройство для стабилизации сквозного тока выходных транзисторов двухтактного каскада

Изобретение относится к радиоэлектронике и предназначено для стабилизации сквозного тока выходных транзисторов двухтактного каскада и уменьшения форматных искажений новых составляющих при возможности адаптивного управления величиной сквозного тока. Технический результат заключается в стабилизации сквозного тока с возможностью адаптивного управления его величиной в динамическом режиме и, как следствие, снижение форматных искажений. Это достигается за счет включения в схему двухтактного каскада усилителя мощности устройства стабилизации сквозного тока, протекающего через выходные транзисторы. При этом имеется возможность адаптивно управлять крутизной передаточной характеристики и соответственно характером нелинейности каскада для снижения форматных искажений. Устройство содержит датчики тока (3, 4), включенные в силовых цепях транзисторов (1, 2), преобразователи ток-напряжение (5, 6), выходы которых подключены к входам перемножителя напряжений (7), при этом его выходной сигнал служит сигналом обратной связи для управления смещением транзисторов (1, 2). 1 ил.

 

Изобретение относится к радиоэлектронике и предназначено для стабилизации сквозного тока выходных транзисторов двухтактного каскада и уменьшения форматных искажений новых составляющих при возможности адаптивного управления величиной сквозного тока.

В радиоэлектронике широко известны устройства, в которых с помощью устанавливаемых на корпусах транзисторов или на радиаторе датчиков температуры поддерживается заданный ток покоя выходных транзисторов двухтактного усилителя класса АВ. Однако в динамическом режиме протекающий через транзисторы сквозной ток изменяется (при открывании одного из транзисторов другой заходит в область отсечки тока). При этом такие каскады имеют очень большие форматные искажения. Меньшие форматные искажения имеют известные усилители класса А, однако они отличаются невысокой термостабильностью.

Известен также выходной каскад усилителя мощности RU 2193272 и GB 2372839, в котором осуществляется автоматическое поддержание активного режима транзисторов за счет адаптивного управления смещением через посредство обратной связи, сигнал которой снимают с датчиков тока - диодов, включенных в эмиттерных цепях транзисторов. Такой режим известен в радиоэлектронике как режим класса ЭА - экономичный А или "Non switching". Тем не менее, несмотря на то, что в качестве датчиков тока используют диоды, а не резисторы, что обусловливает некоторое благоприятное изменение характера нелинейности передачи каскада в малосигнальной области, величина форматных искажений имеет все же довольно высокое значение. Причем протекающий через выходные транзисторы сквозной ток в динамическом режиме остается нестабильным. Обусловлено это тем, что он определяется суммой токов, протекающих через ключевые элементы преобразователей, которые включены последовательно в цепях смещения транзисторов. Так, при увеличении тока одного плеча ток другого плеча уменьшается не во столько же раз, во сколько увеличивается ток другого плеча, то есть сквозной ток не стабилизируется. Более того, при отсутствии возможности управления величиной сквозного тока невозможным является адаптивное регулирование крутизны передаточной характеристики этого каскада, и соответственно снижение форматных искажений.

Прототипа нет (в радиоэлектронике неизвестны устройства, осуществляющие именно стабилизацию сквозного тока в динамическом режиме).

Цель изобретения - стабилизация сквозного тока выходных транзисторов двухтактного каскада с возможностью адаптивного управления его величиной в динамическом режиме и, как следствие, снижение форматных искажений.

Поставленная цель достигается за счет включения в двухтактный каскад усилителя мощности устройства для стабилизации сквозного тока выходных транзисторов. При этом имеется возможность адаптивно управлять крутизной передаточной характеристики каскада и соответственно характером его нелинейности для снижения форматных искажений.

На чертеже представлена блок-схема двухтактного каскада с устройством стабилизации сквозного тока выходных транзисторов.

Схема включает в себя выходные транзисторы 1 и 2, датчики тока 3 и 4, преобразователи ток-напряжение 5 и 6, перемножитель напряжений 7. Выходной сигнал перемножителя 7 служит сигналом обратной связи (ОС) для управления смещением транзисторов 1 и 2 двухтактного каскада.

Работает устройство следующим образом.

При протекании через транзисторы 1 и 2 тока на выходах преобразователей 5, 6 ток-напряжение присутствуют напряжения, величины которых пропорциональны токам, протекающим через датчики тока 3 и 4. Эти напряжения поступают на входы перемножителя 7. Соответственно, так как на выходе его присутствует напряжение, равное произведению напряжений, действующих на выходах преобразователей 5 и 6 ток-напряжение, то оно пропорционально сквозному току, протекающему через транзисторы 1 и 2 двухтактного каскада. При этом сигнал перемножителя 7 является сигналом обратной связи (ОС), с помощью которого управляют смещением транзисторов 1, 2. В результате величина протекающего через эти транзисторы сквозного тока мало изменяется не только в статическом, но и в динамическом режиме (теоретически при бесконечно большой глубине ОС происходит пропорциональное уменьшение тока одного плеча при увеличении тока другого).

Для увеличения глубины обратной связи и соответственно коэффициента стабилизации сквозного тока к выходу перемножителя 7 может быть подключен операционный усилитель (ОУ). Данный ОУ будет осуществлять усиление сигнала обратной связи при сравнении его с опорным напряжением, определяющим и задающим величину сквозного тока транзисторов. Причем опорное напряжение для определенных целей может иметь величину переменную. И, в частности, для управления крутизной передаточной характеристики выходного каскада усилителя мощности. То есть становится возможным в динамическом режиме при адаптивном изменении опорного напряжения корректировать характер нелинейности передачи усилителем напряжения (тока) и, как следствие, снижать форматные искажения.

Режиму работы двухтактного каскада со стабилизацией сквозного тока выходных транзисторов автор изобретения дал название - режим класса J (джей), а режиму с изменяемым опорным напряжением (током) - управляемый режим класса J (или J⁺ - джей плюс).

Устройство для стабилизации сквозного тока выходных транзисторов двухтактного каскада содержит датчики тока, включенные в силовых цепях транзисторов, преобразователи ток-напряжение, входы которых подключены к датчикам тока, а выходы - к входам перемножителя напряжений, выходной сигнал которого служит сигналом обратной связи для управления смещением транзисторов.