Двухтактный усилитель мощности

Авторы патента:

H03F3/21 - только на полупроводниковых приборах

Владельцы патента RU 2601182:

Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (RU)
Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" (RU)

Изобретение относится к радиоэлектронике и может быть использовано в качестве усилителя синусоидальных колебаний высокой мощности. Технический результат - разделение функций ограничения обратного напряжения и регулирования выходной мощности. В усилителе мощности с трансформаторным входом и выходом, каждое плечо которого выполнено на транзисторе с резистором в эмиттере, вторые выводы резисторов в эмиттерах обоих плеч соединены с общей точкой схемы. Коллекторы подключены к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, к вторичной обмотке которого подключена нагрузка. Между средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора и общей точкой схемы подключен источник питания. Источник входного сигнала подключен к первичной обмотке входного трансформатора. В схему усилителя введены два дополнительных резистора. Первый дополнительный резистор включен между первым выводом вторичной обмотки входного трансформатора и базой первого транзистора, а точка соединения первого дополнительного резистора и базы первого транзистора подключена к эмиттеру второго транзистора. Второй дополнительный резистор включен между вторым выводом вторичной обмотки входного трансформатора и базой второго транзистора и точка соединения второго дополнительного резистора и базы второго транзистора подключена к эмиттеру первого транзистора. 2 ил.

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве усилителя синусоидальных колебаний повышенной мощности.

Известен двухтактный усилитель мощности [1] с трансформаторными входом и выходом, содержащий два транзистора, эмиттеры которых соединены с общей точкой схемы, базы обоих транзисторов соединены с общей точкой схемы через резисторы, коллекторы транзисторов присоединены к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, между средней точкой первичной обмотки и общей точкой схемы включен источник питания, нагрузка подключена ко вторичной обмотке выходного трансформатора, выводы вторичной обмотки входного трансформатора соответственно соединены с базами транзисторов, а источник усиливаемого сигнала подключен к первичной обмотке входного трансформатора.

Поскольку усилители мощности работают с большими входными сигналами, очень часто обратное напряжение между базой и эмиттером транзисторов в таком усилителе превышает величину, разрешенную техническими условиями.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является двухтактный усилитель мощности [2] с трансформаторным входом и выходом, каждое плечо которого выполнено на транзисторе с резистором в цепи эмиттера, причем база транзистора соединена с одним концом соответствующей вторичной обмотки входного трансформатора, другой конец каждой вторичной обмотки входного трансформатора подключен к эмиттеру транзистора противоположного плеча.

В таком усилителе величина обратного напряжения между базой и эмиттером транзистора определяется разностью между величиной напряжения на вторичной обмотке входного трансформатора и величиной напряжения на резисторе в цепи эмиттера открытого транзистора. Таким образом, в известном устройстве резистор в цепи эмиттера, снижая величину обратного напряжения закрытого транзистора, одновременно уменьшает коэффициент усиления усилителя.

Техническим результатом настоящего изобретения является разделение функций ограничения обратного напряжения и регулирования выходной мощности усилителя.

Технический результат достигается тем, что в двухтактном усилителе мощности с трансформаторным входом и выходом, каждое плечо которого выполнено на транзисторе с резистором в эмиттере, вторые выводы резисторов в эмиттерах транзисторов обоих плеч соединены с общей точкой схемы, коллекторы транзисторов подключены к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, к вторичной обмотке которого подключена нагрузка, между средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора и общей точкой схемы подключен источник питания, а источник усиливаемого сигнала подключен к первичной обмотке входного трансформатора, в схему усилителя введены два дополнительных резистора, причем первый дополнительный резистор включен между первым выводом вторичной обмотки входного трансформатора и базой первого транзистора и точка соединения первого дополнительного резистора и базы первого транзистора подключена к эмиттеру второго транзистора, а второй дополнительный резистор включен между вторым выводом вторичной обмотки входного трансформатора и базой второго транзистора и точка соединения второго дополнительного резистора и базы второго транзистора подключена к эмиттеру первого транзистора.

На фиг. 1 представлена схема двухтактного усилителя мощности. Двухтактный усилитель мощности содержит источник усиливаемого сигнала 1, входной трансформатор 2, первый транзистор 3 с резистором 4 в цепи эмиттера, второй транзистор 5 с резистором 6 в цепи эмиттера, первый дополнительный резистор 7, второй дополнительный резистор 8, выходной трансформатор 9, нагрузку 10 и источник питания 11.

На фиг. 2 представлены результаты моделирования работы двухтактного усилителя мощности. На фиг. 2 цифрами обозначено: 12 - выходной сигнал источника 1, 13 - сигнал между базой и эмиттером первого транзистора 3, 14 - сигнал между базой и эмиттером второго транзистора 5, 15 - сигнал на коллекторе первого транзистора 3, 16 - сигнал на коллекторе второго транзистора 5, 17 - выходной сигнал усилителя.

Двухтактный усилитель мощности работает следующим образом. Двухполярный синусоидальный сигнал от источника 1 через выходную обмотку трансформатора 2 и резисторы 7 и 8 поступает на базы соответственно первого 3 и второго 5 транзисторов, соединенные с эмиттерами соответственно второго 5 и первого 3 транзисторов. Таким образом, между базой и эмиттером первого транзистора 3 и базой и эмиттером второго транзистора 5 поочередно через половину периода исходного сигнала прикладывается напряжение открывающей полярности, при этом переходы база-эмиттер каждого из транзисторов 3, 5 в совокупности с резисторами 7, 8 работают как полупроводниковый ограничитель напряжения. Ограничение величины обратного напряжения на переходах база-эмиттер каждого транзистора достигается тем, что переходы включены встречно и прямое (открывающее) напряжение одного транзистора будет обратным для другого. Таким образом, величина обратного напряжения у каждого транзистора никогда не превышает прямого напряжения. Форма сигналов между базами и эмиттерами транзисторов 3 и 5 приведены на фиг. 2 под номерами 13 и 14 соответственно.

Транзисторы 3 и 5 открываются поочередно через половину периода и ток от источника 11 протекает поочередно через каждую половину первичной обмотки выходного трансформатора 9 и соответствующий резистор 4 или 6. Противофазные токи первичной обмотки складываются во вторичной обмотке выходного трансформатора и поступают в нагрузку 10. Изменением величины резисторов 4 и 6 в эмиттерах транзисторов регулируется выходная мощность усилителя.

На фиг. 2 показано соотношение амплитуд и частоты входного 12 и выходного 17 сигналов предлагаемого усилителя мощности. Амплитуда синусоидального сигнала источника 1 равна 5 В, частота 5 МГц. Коэффициент трансформации входного трансформатора 2 по напряжению равен 2. Величина дополнительных резисторов 7, 8 равна 0,5 Ом. Величина резисторов 4, 6 в эмиттерах транзисторов равна 2 Ом. Коэффициент трансформации выходного трансформатора 9 по напряжению равен 10. Сопротивление нагрузки 10 равно 50 Ом. Напряжение источника питания 11 равно 28 В.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1. Проектирование радиопередающих устройств. Учебное пособие для вузов под редакцией В.В. Шахгильдяна, М.: Радио и связь, 1993, стр. 107, рис. 2.11б.

2. Авторское свидетельство СССР №507912, 25.03.76. Двухтактный усилитель мощности.

Двухтактный усилитель мощности с трансформаторным входом и выходом, каждое плечо которого выполнено на транзисторе с резистором в эмиттере, вторые выводы резисторов в эмиттерах транзисторов обоих плеч соединены с общей точкой схемы, коллекторы транзисторов подключены к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, к вторичной обмотке которого подключена нагрузка, между средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора и общей точкой схемы подключен источник питания, к первичной обмотке входного трансформатора подключен источник усиливаемого сигнала, отличающийся тем, что в схему двухтактного усилителя введены два дополнительных резистора, причем первый дополнительный резистор включен между первым выводом вторичной обмотки входного трансформатора и базой первого транзистора и точка соединения первого дополнительного резистора и базы первого транзистора подключена к эмиттеру второго транзистора, а второй дополнительный резистор включен между вторым выводом вторичной обмотки входного трансформатора и базой второго транзистора и точка соединения второго дополнительного резистора и базы второго транзистора подключена к эмиттеру первого транзистора.

Изобретение относится к области техники источников питания и может использоваться как усилитель класса Д. Достигаемый технический результат - обеспечение ограничения амплитуды выходного сигнала при чрезмерно высоком коэффициенте заполнения ШИМ-сигналов.

Ключевой преобразователь напряжения // 2586567

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано во вторичных источниках питания, а также в телекоммуникационном оборудовании для электропитания энергоемких устройств с повышенными требованиями к электромагнитной совместимости.

Усилитель мощности звука // 2579302

Изобретение относится к области радиотехники и электротехники и может быть использовано в качестве усилителя мощности звуковой частоты, работающего в режиме класса А.

Многоканальный усилитель класса d // 2574813

Изобретение относится к области усилительной и генераторной техники и может быть использовано в широкополосных передающих трактах звукового диапазона частот для радиовещания и звукоподводной связи.

Модуль ключевого усилителя мощности // 2573229

Изобретение относится к области усилительной, генераторной и преобразовательной техники и может быть использовано в широкополосных передающих трактах звукового и ультразвукового диапазона в составе усилительных и генераторных устройств, гидроакустических комплексов.

Устройство и способ подачи мощности в переключаемом режиме // 2571393

Изобретение относится к устройству подачи мощности в переключаемом режиме и способу осуществления этого устройства. Достигаемый технический результат - компенсация нелинейностей, обуславливаемых временем запаздывания и падениями напряжения в переключаемом усилителе мощности.

Схема возбуждения магнитного подшипника // 2533062

Изобретение относится к силовой электронике, в частности к усовершенствованной системе возбуждения магнитного подшипника. Достигаемый технический результат - ограничение напряжения на нагрузке без компрометации динамических характеристик усилителя возбуждения подшипника.

Усилитель класса abd для гидроакустики // 2526280

Настройка многопортового усилителя // 2513696

Группа изобретений предоставляет способ и устройство для подачи тестовых сигналов в многопортовый усилитель (MPA), и способ, устройство и систему для определения настроек параметров для MPA.

Ключевой усилитель мощности // 2400923

Изобретение относится к области электрорадиотехники и может быть использовано в радиопередающих устройствах. .

Способ управления усилителем мощности радиочастотного сигнала и приемо-передающий свч-модуль активной фазированной антенной решетки // 2619192

Группа изобретений относится к области радиоэлектроники. Технический результат - повышение точности и быстродействия регулирования амплитуды радиочастотного сигнала с помощью управления усилителем мощности при использовании транзисторов, работающих в режиме глубокого насыщения. В способе управления усилителем мощности радиочастотного сигнала в приемо-передающем СВЧ-модуле активной фазированной антенной решетки радиолокационной станции, работающей в импульсном режиме, производят предварительное измерение выходной мощности радиочастотного сигнала в заданном температурном и частотном диапазоне для формирования массива температурных и частотных поправок к амплитуде радиочастотного сигнала и последующее регулирование амплитуды посредством изменения напряжения, подаваемого на усилитель мощности, содержащий транзисторы, работающие в режиме глубокого насыщения. Приемопередающий СВЧ-модуль содержит приемо-передающий канал, усилитель мощности радиочастотного сигнала, управляющее устройство, и модулятор, обеспечивающий импульсный режим управления источником питания. 2 н.п. ф-лы , 2 ил.

Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты) // 2639948

Изобретение относится к устройствам усиления электрических сигналов на основе резонансных преобразователей электрической энергии. Задачей и техническим результатом является в способе и устройстве увеличение коэффициента усиления и снижение зависимости параметров от величины нагрузки с увеличением добротности резонансных контуров за счет однонаправленной передачи электрической энергии от источника питания к нагрузке, исключения сопротивления нагрузки из электрической цепи, обеспечивающей параметрическое усиление электрических колебаний, и использования энергии электрического поля уединенных емкостей, что приводит к параметрическому изменению емкости в резонансных контурах высоковольтных обмоток трансформаторов Тесла. Предлагается усиление электрических сигналов путем параметрического возбуждения колебаний в резонансном контуре и преобразование электрической энергии в энергию колебаний с частотой f1 в резонансном контуре низковольтной обмотки трансформатора Тесла, а также усиление электрических колебаний тока и напряжения путем периодического изменения потенциала за счет поляризации молекул воздуха и паров воды в электрическом поле уединенной емкости и параметрического резонанса в резонансном контуре высоковольтной обмотки трансформатора Тесла с частотой f2=f1. 5 н. и 12 з.п. ф-лы, 5 ил.

Устройство и способ усиления электрических сигналов (варианты) // 2644119

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам усиления электрических сигналов на основе резонансных преобразователей электрической энергии. Технический результат заключается в увеличении коэффициента усиления и снижении зависимости параметров от величины нагрузки. Технический результат в группе изобретений достигается за счет того, что прибор для изменения параметров резонансного контура выполнен в виде двух естественных уединенных емкостей из проводящего материала, установленных над повышающим и понижающим трансформатором Тесла, и соединен со свободным выводом высоковольтной обмотки с образованием резонансного контура. Также указанный прибор может быть выполнен в виде n+2 уединенных емкостей из проводящего материала, одна из которых установлена над повышающим трансформатором Тесла и n+1 уединенных емкостей установлены над n+1 понижающим трансформаторами Тесла, каждая уединенная емкость соединена со свободным выводом высоковольтной обмотки с образованием резонансного контура, все 2(n+2) резонансные контуры имеют одинаковую резонансную частоту. Также в одном из вариантов обеспечивается усиление электрических колебаний путем параметрического изменения емкости резонансного контура высоковольтной обмотки понижающего трансформатора Тесла, передачи усиленных колебаний тока и напряжения в резонансный контур низковольтной обмотки понижающего трансформатора Тесла с частотой f3=f2=f1=f0, выпрямления тока и напряжения и преобразования электрической энергии по частоте и напряжению в инверторе и передачи в нагрузку и частично по цепи обратной связи через блок питания на вход источника питания. Усиление электрических колебаний может быть достигнуто путем параметрического изменения емкости n+1 резонансных контуров высоковольтных обмоток n+1 понижающих трансформаторов Тесла, передачи усиленных колебаний тока и напряжения в n+1 резонансных контуров низковольтной обмотки n+1 понижающих трансформаторов Тесла с резонансной частотой, одинаковой для всех 2(n+2) резонансных контуров, выпрямления тока и напряжения в n+1 выпрямителе. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Ультралинейный двухтактный ламповый каскад с управлением по второй сетке и методика его настройки // 2647647

Изобретение относится к высококачественным ламповым усилителям напряжения и мощности, модуляторам передатчиков, линейных генераторов синусоидальных сигналов. Технический результат заключается в повышении линейности двухтактного лампового каскада с уменьшением уровня нелинейных искажений. Каскад состоит из пары ламп тетродов или пентодов VL1, VL2, включенных по схеме Фиг. 1, трансформатор Tr1 с подключенной ко вторичной обмотке L3 нагрузкой Zn и заданным коэффициентом трансформации обеспечивает заданное положение нагрузочной прямой на статических характеристиках лампы двухтактного каскада, при этом первые (управляющие) сетки ламп заземлены, что расширяет полосу пропускания усилителя в верхней части звукового диапазона, а по вторым (экранным) сеткам осуществляется более линейное управление. Во вторые (экранные) сетки ламп включены дополнительные ультралинейные обмотки L4, L5, что дополнительно повышает линейность управления каскадом и снижает уровень гармонических и интермодуляционных искажений.Настройка каскада сводится к установке потенциала 2 (экранной) сетки, в соответствии с графиком зависимости тока анода от потенциала второй (экранной) сетки, в пределах 20-30% для класса АВ, В, и середине линейного участка характеристики для класса А. Смещение на первой (управляющей) сетке ламп каскада устанавливается любым известным способом, но максимальная линейность каскада достигается заданием смещения по 1 (управляющей) сетке источниками тока в катодах, шунтированными конденсаторами для устранения ООС. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.