Двухтактный усилитель

(5)5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ ИДЕТЕЛЬС АВТОРСКО ский институт ин- политехническом 45112, 04.12.7 а два порядка, актеристики. 1 зации режима, подавляетчто повышает линейностьз.п. ф-лы, 1 ил. б ГОСУДАРСТ В Е ННЫ И КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Н аучно-исследо ватетроскопии при Томскоминституте им. С.М.Киров(54) ДВУХТАКТНЫЙ У 57) Изобретение отно Цель изобретения - п характеристики коз при сохранении ста режима, Двухтактны М каскадов 1 усилени билизатор 3, датчики зисторы (Т) 6 и 1 СИЛИТЕЛЬсится к радиотехнике. овышение линейности ффициента передачи бильности начальногоусилитель содержит я, резистор 2, токоста и 5 тока, р-и-р-тран, п-р-и-Т 7 и 14,прямосмещенные диоды 8 и 9, токозадающий элемент 10, повторитель 11 тока, инвертор 12 приращения тока, диодную цепь 13 смещения и положительную 16 и отрицательную 17 шины источника питания. В данном усилителе ток обратной связи по режиму начального смещения с инвертора 12 поступает через цепь 13 не нэ вход усилителя, а на выход любого из И каскадов 1 усиления. В этом случае периодическая составляющая тока цепей стабилизации режима приводится к входу усилителя после деления нэ коэффициент усиления тока от входа усилителя до выхода того каскада 1, к выходу которого подключена цепь 13, При таком включении периодическая составляющая тока, поступающая по цепям стабили Изобретение относится к радиотехникеи может быть использовано в качестве выходного усилителя большой мощности воперационных усилителях и высоколинейных усилителях звуковых сигналов, 5Цель изобретения - повышение линейности характеристики коэффициента передачи при сохранении стабильностиначального режима.На чертеже представлена принципи- Оальная электрическая схема двухтактногоусилителя.Двухтактный усилитель содержи й каскадов 1 усиления, резистор 2, токостабили затор 3, первый и втооой датчики 4 и 5 тока, 5р-и-р-транзистор 6, и-р-и-транзистор 7, первый и второй прямосмеще. ные диоды 3 и 9,токозадающий элеменпг Г, повторитель 11тока, инвертор 12 приращения тока, диодную цепь 13 смещения, дсполнительные ир-и- и р-и-р-транзисторы 14 и 15,положительную и отрицательнук шины 16 и17 источника питания,Двухтактный усилитель работает следующим образом, 25Допустим, что диоды диодной цепи 13смещения и транзисторы 14 и 15 взаимносогласованы и имеют равные геометрические размеры, Также согласованы и одинаковы по размерам диод Ь и транзистор 6, 30диод 9 и транзисторы 3 и 7, а транзисторинвертора 12 приращения тока согласованс транзисторами 3 и 7, но имеет в 1,5 разабольшую площадь эмиттера, Тогда, пре ебрегая входными токами каскадов 1 узаления, при отсутствии сигнапа можнозаписать- вхо = - + Ь 4,15,Кгде о - коллекторный ток транзистора такостабилизатора 3, равный теку через токозадающий элемент 10;вх - напряжение межд входами первого из И каскадов 1 усиления в режимепокоя; 45В - сопротивление резистора 2 смещения;к и,15 - коллекторный ток транзисторов14 и 15,Очевидно, что коллекторный ток транзисторов 14 и 15 равен тоу через диоднуюцепь 13 смещения и определяется как14,15 =- 1,5 о1 г,где 1,5 о - начальный коллекторный токтранзистора инвертора 12 приращения тока 55с учетом его геометрических размеров;1- сумма выходных токов транзистора6 и повторителя 11 тока,Поскольку выходной ток повторителя 11 тока равен коллекторному току транзистора 7,тоСК 11,15. - ,Ьо Кб)7, (2)Если резисторы датчиков 4 и 5 тока имеют одинаковое сопротиьление г, тоОггТ б = 7 = оЕ Р) ГДЕг = п Г(и - ТОК ПОКОЯ),Обьеди.: соотношения 1), (2) и (3),получимо = -- "+15 о - 2 о ео -- - откудаЧ51 оЬвхПолученное соо. ношение позволяет оп- РЕДЕЛИТЬ ВЕЛИЧИНУ ТОК П: КОЯ ДВУХтатНОГО усилителя по из вест,-. ы ; параметрам схемы г, Я и о) на этапе проектирования без экспериментальной проверки и настройки, Точность такого ",асчег ограничивается, в основны, разброса. величинывх. Однако такой разброс невелик напОимер, для кремниевых транзисторов при обычных токах сещсния Ыв =- 0,6 - 0,7 Б), кроме того, отв, вели пина тока по.оя зависит слабо. Так, если разброс Ов заключен в пределах 0,5 - 0,7 В, сшибка априорного определения и составляет всего 227 ь, При одновременном изменении температуры всех транзисторов К каскадов 1 усиления на 100 С ток покоя,г,;,сн;,;тся аже приблизительно на 20/о Следовател ь.о п .едла гав; .ый двухта тн ый уСИ; ИтЕЛв яВЛяЕГСя доптатОЧНО СтабИЛЬНЫМ стройством, Дополнительное улучшение стабильности мохет б, т. Обеспечено при отрицательном температурном коэффициенте сопротивления резисторов 2 и 10.При усилении сигнала токи в цепях стабилизации режима двухтактного усилителя в общем случае являютс переменными, Однако существенно изменяются лишь коллекторные токи транзисторов 6 и 7, Сумма этих токов, образующаяся за счет соединения выхода повторителя 11 тока с коллектором транзистора 6, содержит, в основном, только постоянную составляющую, поскольку при уменьшении коллекторного тока транзистора 6 обязательнс возрастает оллекторный ток транзистора 7 и наоборот, Кроме того, суммарный ток содержит также периодическую составляющую удвоенной частоты по отношению к усиливаемому сигналу, амплитуда которой не превышает нескольких процентов от уровня постоянной составляющей, Несмотря на относительно малуюамплитуду, попадание этой составляющей лителя на высоких частотах по сравнению с на вход двухтактного усилителя привело бы ус.:.лителем, изображенным на чертеже, По к недопустимому ухудшению линейности осгальным характеристикам упомянутые ваусилителя, так как существенно возрос бы рианты одинаковы,уровень второй и более высоких гармоник в 5 Усилитель остается работоспособным выходном сигнале, Чтобы исключить ухуд- при отсутсгвии резистора 2, при этом возрашение линейности двухтактного усилителя стает стабильность тока покоя, но ухудшаетбез использования частотнозависимых це- ся линейность на высоких частотах, пей, для реализации которых необходимы Ф о р м у л а и 3 о б р е т е н и я конденсаторы большой емкости, неприем 1, Двухтактный усилитель, содержащий лемые при интегральной технологии, ток об- последовательно соединенные И каскадов ратной связи по режиму начального усиления,выполненныхподвухтактнойсхесмещения: выхода инвертора 12 прираще- ме, причем первый и второй вхопервого ния тока поступает через диодную цепь 13 из М каскадов усиления являютя входами, смещения не на вход двухтактного усилите а выход М-го каскада усиления - выходом ля, а на выход любого из М каскадов 1 уси- двухтактного усилителя, при этом выводы ления, В таком случае периодическая питания М-гокаскадаусилениячерезпервый составляющая тока цепей стабилизации ре- и второй датчики тока соединены соответстжима приводится к входу двухтактного уси- венно с положительной и отрицательной шилителя после деления на коэффициент 20 нами источника питания и непосредственно усиления тока от входа усилиеля до выхода с э;.:иттерами соответственно р-и-р- и и-р-итого каскада усиления, к выходу которого транзисторов, базы которых через первый и подключена диодная цепь 13 смещения. В второй прямосмещенныедиоды подключены показанном на чертеже включении перио- соответственно к положительной и отрицадическая составляющая тока, поступающая 25 тельной шинам источника питания, а между по цепям стабилизации режима, подавляет- собой соединены через токозадающий алеся примерно на два порядка, что делает ее мент, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью вклад в результирующую нелинейность до- повышения линейности характеристики костаточно малым. Дальнейшее уменьшение эффицгента передачи при сохранении ставлияния синфазной составляющей сигнала 30 бильности начального режима, введены стабилизации тока покоя на линейность пов",опительтока, общий вывод которогосодвухтактного усилителя обеспечивается за единен с положительной шиной источника счет и рименяемого последовательного питани;., инвертоо приращения тока, общий включения транзисторов 14 и 15, В резуль-;-.: =од которого соединен с отрицательной тате обнаружить ухудшение линейности 35 ш "й источника питания, токостабилизадвухтактногоусилителя при введени цепей -.;р в;люче. нь. между вторым входом перстабилизации тока покоя прег+лагаемой:,. -о из М каскадов усиления и отрицательной структуры практически невозможно. ",ой источника питания, а также дополниРасширение динамического диапазона тел.: - :ь э и-р-и-и р-п-о-транзисторы, эмиттеры в двухтактном усилителе возможно при 40 которых сосдинены, коллекторы подключены шунтировании резисторов датчиков 4 и 5 соответственно к первому и второму входам тока прямосмещенными диодам.":, а также первого из й каскадов усиления, а базы соепри выполнении предвыходного из М каска- д;нень. через введенную диодную цепь смедов 1 усиления на транзисторах, включен- ще;"ия. причем база дополнительного ных по схеме с общим эмиттером, 45 и-р-и-транзистора соединена с выходом одКроме показанного на чертеже вариан- но;о; з Ч каскадов усиления, база дополнита инвертора 12 приращения тока, возмож- тель: ого р-и-р-транзистора подключена к ны другие его варианты. Например, можно выходу инвертора приращения тока, вход увеличить напряжение смещения на базе котоого соединен с коллектором р-п-ртранзистора инвертора 12 приращения то тргчзистооа и выходом повторителя тока, к ка, а в его эмиттерную цепь включить рези- входу которого подключен коллектор п-.р-пстор, при этом коллектор транзистора 6 и транзистора,выход повторителя 11 тока соединяют с 2. Усилитель по п.1, о т л и ч а ю щ и йэмиттером транзистора инвертора 12 при- с я тем, что инвертор пр:,ращения тока ращения тока. Возможно каскадное вклю вь:полнен на п-р-п-тоанзисторе, включенчение двух транзисторов, при этом входом ном по схеме с общей базой, при этом вхоинвертора 12 приращения тока является дом инзертора приращения тока является эмиттер верхнего по схеме транзистора, Та- од, н из выводов промежутка эмиттер - колкие варианты вклю:ения позвольчот получить лектоо этого транзистора, а выходом - его более высокую линейность д вухтакт ного уси- коллектор,