Интегральный усилитель воспроизведения для стереофонических магнитофонов

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветсиикСоцналистичесмикУеспублииво аеаан изобретений и открытий(54) ИНТЕГРАЛЬНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ДЛЯ СТЕРЕОФОНИЧЕСКИХ МАГНИТОФОНОВИзобретение относится к приборостроению, в чстнпсти к технике магнитной записи и воспроизведения электрических сигналов, и.может найти применение при изготовлении интегральных микросхем усилителей воспроизведения и их применении в стереофонических магнитофонах, а также в другой радиоэлектронной аппаратуре в качестве малошумящих двухканальных усилителей. Усилители воспроизведения для магнитофонов, в том числе и интегральные,строятся, как правило, в виде однойили нескольких,пвухкаскадных схем,охваченных последовательно-параллельной или параллельно-последовательнойотрицательной обратной связью (ООС)Известны двухкаскадные микросхемы(ИС) типа 10 3115, 0 3150 и 5 Е 501,выполненные на транзисторах п-р-итипа и охваченные параллельно-последовательной ООС1 1,К недостаткам данных микоосхем следует отнести низкий коэффициент усиления, значительный коэффициент гармоник при перегрузках и невысокие шумовые свойства. Известна также двухканальная мааошумящая интегральная микросхема типа 1 М 381 для построения усилителей воспроизведения стереомагнитофонов, состоящая из двух идентичных каналов, каждый из которых содержит выполненные на транзисторах и-р-и-типа и промежуточный каскады усилителя напряжения с резисторами обратной связи, выходной эмиттерный повторитель с динамической нагрузкой и источник смещавщего напряжения. При использовании ИС 1 М 381 в усилителях воспроизведения магнитофонов, где требуется. минимально допустимый уровень шума, во входном каскаде используется только одно плечо дифференциальнойсхемы ( 21.3 10031К недостаткам укаэанной схемы относится то, что в режиме усилителя воспроизведения магнитофона она требует либо поддержание высокой точности изготовления входящих в нее элементов схемы (особенно реэистивной нагрузки первого каскада) что снижает процент выхода годных изделий в производстве ИС, либо. введения дополнительных внешних регулировочных эле ментов при ее использовании в аппаратуре, что увеличивает трудоемкость ее изготовления.Другой недостаток такой микросхемы заключается в том, что нормаль ное функционирование схемы в таком включении обеспечивается в ограниченном диапазоне значений элементов цепей ООС, задающий рабочий режим и форму амплитудно-частотной харак теристикиАЧХ) усилителя. Печстви,тельно, значение коллекторной нагрузки ИС 1 М 381 составляет 200 кОм, Тех,нологически при изготовлении полупроводниковой интегральной микросхемы 25 получение резисторов больших величин весьма затруднительно. Типичные значения допусков изготовления таких номиналов резисторов составляют величину +50,", а это ведет к изменению З 0 на такую же величину коллекторного тока, и, следовательно, изменению условия оптимального согласования сопротивления магнитной головки, входного сопротивления усилителя и его шумо-з 5 вых характеристик, т. е. ведет к нестабильности воспроизведения электрических параметров. Схемотехническое построение ИС таково, что при использовании внутреннего эмиттерного резистора 10 кОм значение элементов цепи ООС ограничивается суммарной величиной 100-150 кОм, а шунтирование эмиттерного резистора с целью уменьшения влияния изменений. тока 1-го каскада при 4 Я водит к неоправданному увеличению емкости и габаритов конденсаторов частотноформирующей цепи,Цель изобретения - повышение воспроизводимости электрических параэ 0 метров усилителя при его изготовлении и уменьшение критичности к величинам частотноформирующих элементов. Указанная цель достигается тем, что в интегральный усилитель воспроизведения для стереофонических магнитофонов каждый канал которого содержит выполненные на транзисторах п-р-п.-типа входной и промежуточныйкаскады усилителя напряжения с.резистивными коллекторными нагрузками и резисторами параллельно-последовательной обратной связи в цепях базы иэмиттера транзисторов соответственновходного и промежуточного каскадов,выходной эмиттерный повторитель с динамической нагрузкой и источник смещающего напряжения на и-р-и-транзисторах в диодном включении, между входным и промежуточным каскадами дополнительно введены первый, второй и третий транзисторы, первый иэ которыхп-р-и-типа подключен базой к коллектору транзистора входного каскада,коллектором - к базам второго и третьего транзисторов р-и-р-типа и через резистор - к эмиттеру второготранзистора и коллектору транзисторапромежуточного каскада, а эмиттером -к точке соединения резисторов параллельно-последовательной обратной связи и через резистор - к коллекторувторого транзистора и базе транзистора промежуточного каскада, коллектортретьего транзистора подсоединен котрицательной шине источника питания,а его эмиттер и база транзистора динамической нагрузки выходного эмиттерного повторителя - к ис 1 очникусмещенного напряжения. Кроме того, в интегральном усилителе резистор в базовой цепи транзистора входного каскада выполнен в базовом р-слое с уменьшенным поперечным сечением при помощи эмиттерного и+ слоя.Схематическое построение позволяет реализовать в интегральном виде малошумящий стереофонический усилитель воспроизведения с параметрами, некритичными к технологическим факторам в процессе его изготовления, Применение интегральной схемы на связано с дополнительным включением внешних элементов для создания рабочего режима. а значения элементов частотноформирующей цепи могут быть выбраны в более широком диапазоне.На чертеже изо 6 ражена схема предлагаемого усилителя.Усилитель состоит из двух идентичных каналов 1 и 2, каждый из которых (на чертеже представлена полная схема канала 1) содержит входной 3, промежуточный 4 и выходной 5 каскады усиления и источник 6 смеша1003139 5ющего напряжения. Входной каскад 3 выполнен на транзисторе 7 и-р-и-типа, включенном по схеме с общим эмиттером и подключенном коллектором через нагрузочный резистор 8 к источнику 6 5 смещающего напряжения, а эмиттером через вывод 9 интегральной схемы идополнительный внешний резистор 10 к отрицательной шине 11 источника питания усилителя. База транзистора 7 1 О через вывод 12 ИС и внешний разделительный конденсатор 13 соединена с источником сигнала (магнитной головкой)(не показана), а через режимный резистор 14 - с промежуточным каскадом 4. Промежуточный каскад 4 образован транзистором 15 и-р-и-типа. Его коллектор через нагрузоцный резистор 16 соединен с положительной шиной 17 источника питания, а эмиттер через последовательно включенные резисторы 18 и 19 обратной связи - с отрицательной шиной 11 источника питания 25 усилителя. Точка соединения резисторов 18 и 19 через резистор 20 подключена к режимному резистору 14 входного каскада, а через вывод 21 ИС - к внешему онденсатору 22 фильт-зо ра. Резисторы 14, 19 и 20 образуют цепь параллельно-последовательной ООС, охватывающей входной 3 и промежуточный 4 каскады усилителя, между которыми дополнительно введены пер 35 вый 23 и-р-и-типа, второй 24 и третий 25 р-и-и типа транзисторы,Коллектор транзистора 23 соединен с базами транзисторов 24 и 25, а. чеюо рез резистор 26 - с эмиттером транзистора 24 и нагрузкой 16 транзис-. тора 15. Эмиттер транзистора 23 и коллектор транзистора 24 через резистор 27 подключен к точке соединения45 резисторов 18-20, а база - к коллектору транзистора 7. Коллектор транзистора 25 подключен к отрицательнойшине 11 источника питания, а эмиттерк источнику 6 смещающего напряжения, Выходной каскад 5 представляет собой50 эмиттернй повторитель с динамической нагрузкой и защитой от перегрузки, выполненные соответственно на транзисторах 28-30 и-р-и-типа. База транзистора 28 соединена с коллектором транзистора 15 промежуточного каскада 4, а база транзистора 29 - с источником 6 смещающего напряжения. 6Источник 6 состоит из источника неизменного тока на транзисторах 31 и 32 р-и-р-типа, полевого транзистора 33 (используемого в качестве высокоомного резистора) и цепочки последовательно соединенных транзисторов и-р-и-типа в диодном включении, падение напряжения на которых используется для задания режима по постоянному току интегрального усилителя воспроизведения. На чертеже для примера показана цепочка из четырех транзисторов 34-37.Режимный резистор 14 выполнен в базавом р-слое кристалла с уменьшен- ным поперечным сечением при помощи эмиттерного и+ слоя.Усилитель работает следующим образом.1 При падаце на усилитель внешнегопитающего напряжения по шинам 17+валит " ( Епитб смещаюшего напряжения на каждомпрямосмещенном переходе база-эмиттертранзисторов в диодном вклюцении34-37 устанавливается напряжение Щоколо 0,7 В. Напряжение, равное 30(три последовательно включенных перехода), используется для питаниявходного каскада, 3, а равное 20 Бэи напряжению, развиваемой всей цепочкой - для смещения транзисторов29 и 25 соответственно,Коллекторное напряжение транзистора 7, равное сумме напряжения базаэмитт р транзистора 23 и падения напряжения на резисторе 19, близкомук 0 транзистора 7, устанавливаетбэся римерно равным 20 , Его ток, опбэределенный разностью йитающего(30 ) и коллекторного (210 ) напря 5жении транзистора 7, является достаточно стабильным (стабильность сравнительно невысокоомного резистора 8нагрузки 10-15 кОм легко обеспечивается в условиях серийного производства), что благоприятно сказываетсяна воспроизводимости шумовых характеристик предлагаемого усилителя.Резистор 14 цепи ООС для сохранения высокого входного сопротивленияусилителя выполнен высокоомным, адва других 20 и 10 - низкоомными,достаточными для нормирования усиления промежуточного каскада и усилителя в целом, Падение напряжения нарезисторе 14 обусловлено базовым током транзистора 7 и составляет около7 10031 0,1 О. , т.е. сравнимо с величинойООБтогда как падение напряжения на резисторах 20 и 10, составляющее в сумме не более 0,01 О , практическиэне оказывает влияния на режим усилителя. В процессе изготовления ИС величина О воспроизводится стабильно. Указанная особая Форма выполнения резистора 14 обуславливает связь между изменениями его абсолютной величины 10 (весьма значительными в условиях производства и достигающими +50/), величины статистического коэффициента передачи по току, .а значит и величины тока базы транзистора 7. Благодаря этому падение напряжения на резисторе 14 поддерживается с.высокой точнос" тью, а падение. напряжения на резисторе 19, равное сумме напряжений Об транзистора 7 и падениям напряженйй 20 на резисторах ООС 14, 20 и 10, сохраняется неизменным. Отношение резисторов 16 и 19, в .свою очередь, также поддерживается в 2 з узком диапазоне допусков, так как их абсолютные величины обычно находятся в пределах одного порядка. Вследствие этого коллекторное напряжение транзистора 15 достаточно стабильно и практически нечувствительно к изменениям параметров транзисторов и абсолютных значений резисторов схемы, вызванных технологическими Факторами в процессе ее призводства. Тран 35 зисторы 23 и 24 обеспечивают в данной схеме дополнительный запас усиленияПри выполнении усилителя воспроизведения в интегральном виде в нем образуются паразитные р-п-р-транзисторы,1 40 базой одного из которых является базовый слой транзистора 24, эмиттеромколлекторный слой транзистора 24, а коллектором -, общая подложка р-типа микросхемы. Для предотвращения вклю 45 чения.этого паразитного транзистора во время установления режима усилителя в схему введен транзистор 25 в укаэанном выше включении. Формирование АЧХ обеспечивается цепью ООС,0 включенной между выходом усилителя иэмиттером транзистора 7, т.е. независимо от петли режимной ООС на резисторах 19, 20 и 14, благодаря чему выбор элементов цепи Формирования АЧХ может быть проведен в достаточно широком диапазоне.Годовая экономия от изготовления предлагаемой ИС составляет 370 тыс,руб. 39при годовом выпуске 100 тыс.шт. Предполагается широкое применение этой схемы во многих моделях стереофонических магнитофонов 11, 1 и высшего классов.формула изобретения1. Интегральнйй усилитель воспроизведения для стереофонических магнитофонов, каждый канал которого содержит выполненные на транзисторах и-р-и-типа входной и промежуточный каскады усилителя напряжения с резистивными коллекторнь 1 ми нагрузками и резисторами параллельно-последовательной обратной связи в цепях базы и эмиттера транзисторов соответственно входного и промежуточного каскадов, выходной эмиттерный повторитель с динамической нагрузкой и источник смещающего напряжения, на и-р-и-транзисторах в аиодном включении, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения воспроизводимости электрических параметров усилителя при его изготовлении и уменьшения критичности к величинам частотноформирующих элементов, в него между входным и промежуточными каскадами дополнительно введены первый, второй и третий транзисторы, первый из которых и-р-и-типа подключен базой к коллектору транзистора входного каскада, коллектором - к базам второго и третьего транзисторов р-и-р-типа и через резистор - к эмиттеру второго. транзистора и коллектору транзистора промежуточного каскада, а эмиттеромк точке соединения резисторов параллельно-последовательной обратной связи и через резистор - к коллектору второго транзистора и базе транзистора промежуточного каскада, коллектор третьего транзистора подсоединен к отрицательной шине источника питания, а его эмиттер и база транзистора динамической нагрузки вь 1 ходного эмиттерного повторителя - к источнику смещающего напряжения.2. Усилитель по п,1, о т л и ч аю щ и й с я тем, что резистор в 5 азовой цепи транзистора входного кас када выполнен в базовом р-слое с уменьшенным поперечным сечением при помощи эмиттерного и+ слоя."Энергия", 1976, с. 166,рис. 8-122. Каталог "1.1 пеаг 1 пйеогайебГребен А.Б. Проектирование ана- Г,1 гсц 1 тз Оае Воо", США, 1976логовох интегральных схем. М., 5 (прототип) Источники информации,принятые во внимание при экспертизе.Добровольскаяоштура Корректор М.Иароши т а филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул, Проектная,75/35 Тираж 592 ВНИИПИ Государственного по делам изобретений и 113035, Москва, Ж, Рауш