Усилитель мощности

Усилитель мощности

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик р>995273 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 230580 (2>) 2928568/18-09 (Щ М. Кй.з с присоединением заявки Йо

Н 03 F 3/26

ГосударСтвенный комитет СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 0702,83., Бюллетень Но 5

Дата опубликования описания 070233

t$3) УДК 623.. 375..026(088.8) В.Н. Науменко и В.С. Малов (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Изобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в устройствах усиления мощности с разделенной нагрузкой.

Известен усилитель мощности, выполненный по двухканальной схеме с входным фазоинвертором и индуктивной разделенной нагрузкой, содержащий в каждом кайале последовательно соединенные дифференциальный каскад, инвертирующий вход которого через первый резистор подключен к соответствующему выходу фаэоинвертора, а неин. вертирующий вход — к общей шине,.и выходной каскад, выполненный на первом и втором транзисторах одного ти- . па проводимости, при этом база первого транзистора через второй резистор соединена с выходом дифференци" ального каскада, .эмиттер через третий резистор — с инвертирующим входом дифференциального каскада, а коллектор - c соответствующей шиной первого источника питания, а также содержащий второй источник питания, один вывод которого подключен к средней .точке индуктивной разделенной нагрузки, а другой вывод — к общей шине $1), В известном устройстве транзисторы выходного каскада включены по схеме с общим эмиттером, Такое включение позволяет получить усиление сигнала как по току, так и напряжению,., однако не обеспечивает устойчивой работы усилителя с обратной связью в целом, так как в нем начинает сказываться влияние емкости перехода: коллектор-база транзисторов выходно10 го каскада

Кроме того, в .известном устройстве цепи обратной связи, подключенные к нагрузке, замкнуты через неинвертирующие входы дифференциальных каскадов, так как в выходном каскаде

1э происходит инверсия сигнала. Последнее дополнительно снижает устойчивость работы и требует подключения корректирующих цепей, что снижает полосу пропускания усилителя.

Цель изобретения — повышение устойчивости работы усилителя мощности. .Указанная цель достигается тем, что в выходной .каскад каждого канала

25 усилителя мощности между эмиттером первого и базой второго транзисторов введен дополнительный транзистор другого типа проводимости, включенный по схеме с общей базой; причем эмит30 тер второго транзистора, включенного

995271 по схеме с общим коллектором соединен с выводом индуктивной разделенной нагрузки и через цепь обратной связи — с инвертирующим входом дифференциального каскада, при этом база дополнительного и коллектор второго транзисторов подключены к общей шине.

На чертеже представлена электрическая принципиальная схема усилителя мощности.

Устройство содержит входной фазо- 0 инвертор 1, а также в каждом канале последовательно соединенные дифференциальный каскад 2, первый, второй транзисторы 3 и 4, кроме этого,первый второй и третий резисторы 5-7, первый и второй источники 8 и 9 питания, индуктивная разделенная нагрузка 10„ дополнительный транзистор

11, цепь обратной связи на транзисторах 12, резистор 13.

Усилитель мощности работает сле" 20 дующим образом.

Входные напряжения с выходов фазоинвертора 1 Ов„через первые резисторы 5 в каждом канале приложены к входам дифференциального каскада 2. Че- 25 рез первые резисторы 5 протекают входные токи 3g, определяемые как ех

U ))

ЗО где R5 - сопротивление резистора 5.

Через цепи обратной связи на резисторах 12 протекают токи 31Z, равные э-к

«) ) = — )

1 Р12

1-дЕ 0 = Е„-3 R, где U — напряжение на электродах э-к эмиттер-коллектор вторых транзисторов 4)

R„ — сопротивление резисторов 12, Еп - напряжение второго источника питания 9>

Зн - выходной ток нагрузки усилителя для активной нагрузки, йн — сопротивление нагрузки.

Через третьи резисторы 7 протекаЮт Токи ЭЭ, равные

3-511 1= а где U — смещение перехода эмиттербаэа открытых дополнитель- Ы5 ных транзисторов 11;

R7 — сопротивление третьих резисторов 7.

Узловые токи в цепи инвертирующего входа дифференциальных каскадов 2 60 связаны уравнением Кирхгофа: З +

+Э + 3n =

В исходном состоянии, когда входной ток 3g равен нулю, выполняется соотношение 3q 31Z . 65

НапРЯжение смещениЯ п э 8 пеРехода эмиттер-база дополнительных транзисторов 11, равное (e „-3„„a„}a

34j Рю

11 определяет /начальный ток эмиттера

Э 11 .по входной характеристике дополнйтельных транзисторов 11 через его эмиттерное сопротивление г .Начальный ток эмиттера.3 э4 вторйх транзисторов 4 определяется начальным током эмиттера -", транзисторов

11 и равен

"Ь-Э4

Э4 1 Э И ЙЗ

9 О где а 1 — коэффициент усиления тока эмиттера транзистора 11; смещение перехода база-эмит4 тер транзистора 4;

R13 — сопротивление резистора 13;

В4 - коэффициент усиления тока базы транзистора 4.

Для активной нагрузки начальный ток нагрузки Э о равен

06 Э4 нц э+ юз и определяет режим работы усилителя мощности. Для положительной полуволны входного сигнала .на входе канала приращение Э > О определяет приращение 31z )0 и Э> < О и создает.отрицательный перепад на переходе змиттербаза транзистора 11 и закрывает его, уменьшая токи Ээ1 и 3 4.

Для отрицательной, полуволна входного сигнала. приращение Э < 0 опре- деляет приращение 31 <0 ?? 3>)0и открывает транзиатор.11. В этот момент времени ви З-a« Э11"

R я. невелико, так как r э. «Я7, поэтому

Л3 практически равно лЗ, вследствие чего напряжение на половине нагрузки равно д н п-Юэ-к еп ")312 НМ Еп-ДЭ 012=

Приведенное соотношение определяет стабилизацию коэффициента передачи усилителя через резисторы йодля каждой полуводны входного сигнала.

Транзисторы 3, 11. и 4 выходного каскада первого и второго каналов усилителя мощности включены последовательно по схеме "общий коллектор общая casa — общий коллектор" .соответственно.

В предлагаемом устройстве повышение устойчивости работы усилителя

= - 995271

Формула -изобретения

5 мощности .с обратной связью достигнуто за счет исключения тока положи.тельной обратной связи через емкость

С„ транзисторов выходного каскада в контуре источника сигнала и нагрузки, так как в каскадах на транзисторах 3 и 4 эффект Миллера подавляется, а в каскаде на транзисторе 11 .ток положительной обратной связи емкости С„ подключен к общей шине.

Кроме того, отрицательная обратная .связь через резисторы 12 в каждом канале замкнута через йнвертирующйе входы дифференциальных каскадов 2, неинвертирующие входы. которых подключены к общей шине. В этом случае положительная обратная связь через пара- 15 зитную емкость-между выходом и неинвертирующим входом дифференциального каскада исключена, а паразитная емкость между выходом и инвертирующим входом:усилителя образует цепь отрица- 2п тельной обратной связи,т.е. эквивалентна внешней корректирующей емкости и повьааает устойчивость усилителя в целом.

Максимальное выходное напряжение

1на активной нагрузке практически равно напряжению источника питания и ограничено только напряжением насыщения выходных транзисторов 4. В ито-. ге на двух половинах нагрузки 10 возникает практически удвоенное выходное напряжение..При работе усилителя мощности на фиксированной частоте параллельно индуктивной нагрузке,например обмоткам управления двигателя переменного тока, включается конденсатор, предназначенный для компенсации реактивного тока в обмотке управления двигателя, что позволяет уменьшить мощность потребления.

Использование предлагаемого уси- 40 лнтеля мощности обеспечивает по сравнению с известными техническими решениями уменьшение на высоких частотах дополнительного фазового сдвига транзисторов выходного каскада, а. вследствие этого повышение устойчивости работы усилителя мощности с обрат ной связью в целом и исключение корректирующих емкостей, а также увеличение максимального выходного напря- О жения. Положительный эффект достигается благодаря включению транзисторов вы ходного каскада по схеме "общий кол лектор — общая база — общий коллектор". усилитель мощности, выполненный по двухканальной схеме с входным фазоинвертором и индуктивной разделенной нагрузкой, содержащий в каждом канале последовательно соединенные дифференциальный каскад, инвертирующий вход которого через первый- резистор подключен к соответствующему выходу фазоинвертора, а неинвертирующий вход - к общей шине, и выходной " каскад, выполненный на первом и втором транзисторах одного типа проводимости, при этом база первого транзистора через второй, резистор соединена с выходом дифференциального каскад@,. эмиттер через третий резистор-- с ин вертирующим входом дифференциального каскада, а коллектор - с соответствующей шиной первого. источника литания, а также содержащий второй источник питания, один вывод которого подключен к средней точке индуктивной- разделенной нагрузки, а другой -- к .общей шине, отличающийся тем, что, с целью повышения устойчивости усилителя мощности, в выходной каскад ка кдого канала усилителя мощ-.. ности между эмнттером первого и базой второго транзисторов введен дополнительный тран нстор другого типа проводимости, включенный по схеме с общей базой, причем эмиттер -второго транзистора, включенного по -схеме с общим коллектором,,соединен с выводом индуктивной разделенной нагрузки и через цепь обратной связи с инвертирующим входом дифференциального каскада, при этом база допоЛиитвльногь и коллектор второго транзисторов подключены к общей шине.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Электронная техника в автоматике. Под. Ред. Ю.И. Конева, вып. б.

"Советское радио", 1974, с. 94, рис. 2 (прототип).

995271

Составитель И.Водяхина

Редактор Н.Безродная -Техред О.Неце . Корректор В.Прохненко й

Заказ бб8/43 Тираж 934 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, Ул. Проектная, 4