Усилитель мощности

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Сфюэ СоветскихСоциалистическихРеспублик р 11 995271(22) Заявлено 230580 (21) 2928568/18-09 У 1 М К э с присоединением заявки Йо Н 03 Г 3/26 ГосударСтвенный комитет СССР по делам изобретений и открытий(54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ ЪИзобретение относится к радиоэлектронике и может использоваться в устройствах усиления мощности с разделенной нагрузкой,Известен усилитель мощности, выполненный по двухканальной схеме свходным фазоинвертором и индуктивнойразделенной нагрузкой, содержащий вкаждом кайале последовательно соедн"ненные дифференциальный каскад, инвертирующий вход которого через первый резистор подключен к соответствующему выходу. фаэоинвертора, а неинвертирующий вход - к общей шине, ивыходной 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 входомдифференциального каскада, а коллектор - с соответствующей шиной первого источника питания, а также содержащий второй источник питания, одинвывод которого подключен к средней.точке индуктивной разделенной нагрузки, а другой вывод - к общей шине 13.В известном устройстве транзисторы выходного каскада включены по схеме с общим эмиттером, Такое включение позволяет получить усиление сигнала как по току, так и напряжению,.5,однако не обеспечивает устойчивойработы усилителя с обратной связьюв целом, так как в нем начинает сказываться влияние емкости перехода:коллектор-база транзисторов выходного каскада.Кроме того, в .известном устройстве цепи обратной связи, подключенныек нагрузке, замкнуты через неинвертирующие входы дифференциальных каскадов, так как в выходном каскаде 5 происходит инверсия сигнала. Последнее дополнительно снижает устойчивость работы и требует подключениякорректирующих цепей, что снижаетполосу пропускания усилителя.Цель изобретения - повышение устойчивости работы усилителя мощности..Указанная цель достигается тем,что в выходной .каскад каждого канала 25 усилителя мощности между эмиттеромпервого и базой второго транзистороввведен дополнительный транзистор другого типа проводимости, включенныйпо схеме с общей базой; причем эмит" 30 тер второго транзистора, включенногопо 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"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 на" грузка 10 дополнительный транзистор 11, цепь обратной связи на транзисторах 12, резистор 13.Усилитель мощности работает сле"дующим образом.Входные напряжения с выходов фазоинвертора 1 Оачерез первые резисторы 5 в каждом канале приложены к входам дифференциального каскада 2. Че рвз первые резисторы 5 протекают входные токи 3, определяемые какОЗО где Й 5 - сопротивление резистора 5.Через цепи обратной связи на резисторах 12 протекают токи Э 1, равныеэ-кЭ = -- )1 Р 1235 А)е ц =Е-Эй)где О - напряжение на электродахэ-кэмиттер-коллектор вторых 4транзисторов 4;й - сопротивление резисторов12,Еп - напряжение второго источника питания 945Зн - выходной ток нагрузки усилителя для активной нагрузки,йн - сопротивление нагрузкиЧерез третьи резисторы 7 протекаЮт токи ЭЭ, равныеО .э-Ьгде О- смещение перехода эмиттврбаэа открытых дополнитель- Ыных транзисторов 11;В 7 - сопротивление третьих ре"зисторов 7.Узловые токи в цепи инвертирующего входа дифференциальных каскадов 2 бО связаны уравнением Кирхгофа: Э+ + Э+ 312 = О.В исходном состоянии, когда вход-) ной ток Э равен нулю, выполняется соотношение Э-) 312, 65 НапРЯжение смвщвниЯ п э 8 пеРехода эмиттер-база дополнительных транзисторов 11, равное(п-Эно Нн) 7э- Р 1%11определяет /начальный ток эииттера Э 11 .по входной характеристике дополнйтельных транзисторов 11 через его эмиттерное сопротивление г .Начальный ток эмиттвра.Э э 4 вторйх транзисторов 4 определяется начальным током эмиттера -, транзисторов 11 и равен-эаЭЭ 4 = 13 Ю аЗ "1849 Огде ас 1 - коэфФициент усиления токаэмиттера транзистора 11;О - смещение перехода база-эмит 4 тер транзистора 4;В 13 - сопротивление резистора 13;В 4 - коэффициент усиления токабазы транзистора 4.Для активной нагрузки начальныйток нагрузки ЭНО равен%-э 4Нв Э 4 ЯЯи определяет режим работыусилителя мощности. Для положительной полуволны входного сигнала .на входе канала приращение Э у О определяет приращение Э 12 )О и ЭО и создает.отрицательный перепад на переходе змиттврбаза транзистора 11 и закрывает его, уменьшая токи Э и Э 4.Для отрицательной, полуволеа входного сигнала. приращение ЭО опре- деляет приращение 310 и Э)д и открывает транзиатор.11. В этот момент временивиЗ-Ь 11 Э 11 ГЭя. невелико, так как г .Я 7, поэтому ЬЗ практически равно лЗ, вследствие чего напряжение на половине нагрузки равноН п а"э-К Еп "2 Н 1=Еп ЭХ"1=ЬОПриведенное соотношение определяет стабилизацию коэффициента передачи усилителя через резисторы 812 для каждой полуводны входного сигнала,Транзисторы 3, 11. и 4 выходного каскада первого и второго каналов усилителя мощности включены последовательно по схеме "общий коллектор общая база - общий коллектор" соответственно.В предлагаемом устройстве повышение устойчивости работы усилителя995271 формула изобретения 5мощности .с обратной связью достигну" то за счет исключения тока положительной обратной связи через емкость Сб транзисторов выходного каскада в контуре источника сигнала и нагрузки, так как в каскадах на транзис- .торах 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 йивертирующйе входы дифференциальных каскадов 2, неинвертирующие входы.которых подклв- чены к общей шине. В этом случае положительная обратная связь через. пара зитную емкость-между выходом и неинвертирующим входом дифференциального каскада исключена, а паразитная емкость между выходом и инвертирующим входом. усилителя образует цепь отрица О тельной обратной связи,т,е. эквивалентна внешней корректирующей емкости и повиаает устойчивость усилителя в целом.Максимальное выходное напряжение 1 на активной нагрузке практически равно напряжению источника питания и ог- раничено только напряжением насыщения выходных транзисторов 4, В ито-.ге на двух половинах нагрузки 10 возникает практически удвоенное выходное напряжениеПри работе усилителя мощности на Фиксированной частоте параллелъно индуктивной нагрузке,например обмоткам управлениядвигателя переменного тока, включается конденсатор, предназначенный для компенсации реактивного тока в обмотке управления двигателя, чтопозволяет уменьшить мощность потребления.Использование предлагаемого уси лителя 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 обратной связью в целом и исключение корректирующих емкостей, а также увеличение максимального выходного напряжения.Положительный эффект достигается благодаря включению транзисторов вы ходного каскада по схеме "общий кол. лектор - общая база - общий коллектор".усилитель мощности, выполненныйпо двухканальной схеме с входным фазоинвертором и индуктивной разделенной нагрузкой, содержащий в каждомканале последовательно соединенныедифференциальный каскад, иивертирующий вход которого через первый резистор подключен к соответствующемувыходу фазоинвертора, а неинвертирую.щий вход - к общей шине, и выходнойкаскад, выполненный на первом и вто-ром транзисторах одного типа проводи- .мости, при этом база первого транзис"тора через второй, резистор соединенас выходом дифференциального каскада,.эмиттер через третий резистор с инвертирующим входом дифференциальногокаскада, а коллектор - с соответствующей шиной первого. источника литания,а также содержащий второй источникпитания, один вывод которого подключен к средней точке индуктивной разделенной нагрузки, а другой - к .Общей шине, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения устойчивости усилителя мощности, в выходнойкаскад каждого канала усилителя мощ-.,ности между эмиттером первого и базой второго транзисторов введен дополнительный транзистор другого типапроводимости, включенный по схеме :-,с общей базой, причем эмиттер второго транзистора, включенного по -схемес общим коллекторомсоединен с выводом индуктивной разделенной нагрузкии через цепь обратной связи с инвертирующим входом дифференциальногокаскада, при этом база допойиитвльногь и коллектор второго транзисторов подключены к общей шине.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Электронная техника в автоматике. Под. ред. Ю.И. Конева, вып. б,995271 Составитель И.Водяхинаедактор Н.Безродная Техред О,Неце Коррек Прохненк с илиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Закаэ бб 8/43 ВНИИПИ Госу по делам 113035, Мосаж 934енного тений и -35, Ра Подписномитета СССРткрытийская наб , д 4/