Усилитель тока

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в радиотехнических системах различногоназначения.Известен усилитель тока, содержащий первый транзистор коллектор 5которого является выходом усилителя,который через нагрузочный резистор,а его база - через первый источникпостоянного тока подключены к положительной шине источника питания, 10второй транзистор, эмиттер которогоподключен к общей шине, а его коллектор - к базе первого транзистора,источник входного тока, один .полюскоторого соединен с общей шиной, адругой полюс через последовательновключенный первый конденсатор - сбазой второго транзистора и егоколлектором, а эмиттер первого транзистора подключен к общей шине 1),Однако данное устройство имеет 20малый коэффициент усиления и большоевходное сопротивление, равное сопротивлению прямосмещенного диода снебольшим током смещения, что затрудняет согласование усилителя с источниками входных токовых сигналов,обладающими небольшой величинойвнутреннего сопротивления, Крометого, поскольку отношение эмиттерныхплощадей, составляющих устройство 3 Отранзисторов, невозможно изменять,то регулировака усиления в такомусилителе невозможна.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является уси-З 5литель тока, содержащий первый,второй и третий транзисторы однойструктуры, причем эмиттер первоготранзистора соединен с общей шиной,а его база и коллектор включеныпараллельно соответственно эмиттеруи базе второго транзистора, коллекторкоторого соединен с первой шинойисточника питания,с которой такжесоединены первый вывод резисторанагрузки и первый вывод первого 45стабилизатора тока, второй выводкоторого соединен с базами второгои третьего транзисторов,эмиттерыкоторых через соответственно второйи третий стабилизаторы тока соедине Оны с второй шиной источника питанияС 23Однакоизвестное устройство обладает частотными искажениями в области высоких частот, сравнительно 55большим потреблением мощности, атакже отсутствует возможность построения регулируемого усилителя тока,Цель изобретения - уменьшениечастотных искажений и потребляемоймощности,Цель достигается тем, что в усилитель тока, содержащий первый,второй и третий транзисторы однойструктуры, причем эмиттер первоготранзистора соединен с общей шиной, 65 а его база и коллектор включены параллельно соответственно эмиттеру и базе второго транзистора, коллектор которого соединен с первой шиной источника питания, с которой также соединены первый вывод резистора, нагрузки и первый вывод первого стабилизатора тока, второй вывод которого соединен с базами второго и.третьего транзисторов, эмиттеры которых через соответственно второй и третии стабилизаторы тока соединены с второй шиной источника питания,между общей шиной и эмиттером третьего транзистора включен конденсатор, а коллектор третьего транзистора соединен с вторым выводом резистора нагрузки..На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема усилителя тока; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема усилителя тока с более высоким входным сопротивлением; на фиг. 3 - принципиальная электрическая схема усилителя тока, с более высоким коэффициентом усиления, вариант.Усилитель тока (фиг. 1) содержит первый,второй и третий транзисторы 1 - 3, первый, второй, третий стабилизаторы 4 - б тока, конденсатор 7, резистор 8 нагрузки, первую и вторую шины 9 и 10 источника питания, источник 11 входного тока, разделительный конденсатор 12, вход 13 усилителя тока, точку соединения 14 коллектора первого.и баз второго и третьего транзисторов 1 - 3.Усилитель тока(фиг,2)содержит тран - зисторы 1.5 и 1 б,стабилизаторы 17 и 18 тока,конденсаторы 19 и 20,резистор 21 нагрузки.,источник 22 входного тока,Усилитель тока (фиг.3) содержит транзисторы 23 - 25, стабилизаторы 26 - 28 тока, конденсаторы 29 и 30, резистор 31 нагрузки, источник 32 входного тока.Устройство работает следующим образомПри отсутствии входного сигнала в нем текут режимные токи, в первом транзисторе 1 постоянный ток 1 О от первого стабилизатора 4 тока во втором и третьем транзисторах 2 и 3 постоЯнные токи 1 д1 в 2 соответственно от второго и третьего стабилизаторов 5 и 6 тока, При этом режимное напряжение на входе 13 усилителя тока равно напряжению Обаза в . эмиттер первого транзистора 1, а напряжение О в точке соединения 14 равноО: ОБ+ 6. 2гдеО, - напряжение база - эмиттервторого транзистора 2, равное15 Тсгде т - тепловой потенциал;Э в обратный ток насыщения эмитзтгтерного перехода второго транзистора 2.Напряжение база - эмиттер ОэЭ третьего транзистора 3 в режиме покоя 5 составляет3 о 25 тз где 35 тэ- обРатный ток насыщениЯ эмит терного перехода третьего транзистора 3.При подаче сигнала переменного тока )з от источника. 11 входного тока, он поступает через раздели тельный конденсатор 12 в эмиттерный переход второго транзистора 2, при этом падение напряжения на этом переходеОстановится равным01 820О = Кп " "(41т 35 т 2 изменяясь относительно напряжения в режиме покоя на величину ьО,2 Обэ 2 , равную, согласно (4) и (2) 25 Э +1 01 оэ 2 т 3 0130При работе усилителя тока, токв эмиттерном переходе первого транзистора 1 практически .неизменный,поскольку база второго и третьеготранзисторов 2 и 3 потребляют лишьнезначительную часть постоянноготока 1 первого стабилизатора 4тока, задающего ток в первый транзистор 1. Поэтому напряжение О дэ,между базой и эмиттером первоготранзистора 1 неизменно, следовательно, база этого транзистора,подсоединенная ко входу 13 усилителя тока, имеет при работе усилителя тока неизменный потенциал.Вследствие этого эмиттер второго 45транзистора 2, соединенный со входом13 усилителя тока, при подаче входного сигнала остается также подпостоянным потенциалом, поэтомувызванное входным током 18 изменениенапряжения аО,2 на эмиттерйом переходе второго транзистора 2 полностьюпередается в точку соединения 14,т;.е. на базу третьего транзиртора 3.Потенциал эмиттера третьего транзистора 3 не изменяется при прохождении переменного сигнала, так какон подключен к общей шине черезконденсатор 7 большой емкости. Поэтому изменение напряжения 4 Оэ 2,поступившее на базу третьего транзистора 3, целиком прикладывается кэмиттерному переходу третьего транзистора 3. Таким образом, напряжениеОээ на эмиттеРном пеРеходе тРетьеготранзистора 3 при воздействии сигна ла 1 цстанет равным сумме постояннойсоставлЯюЩей О,э, опРеДелЯемой выРажением (3), и йеременной составляющейаО 2 определяемой выражением(5), й в итоге составляет: Такое напряжениеО создает коллекторный ток 3 третьего транзистора 3, протекающйй в резистор 8 нагрузки и являющийся выходным сигналом усилителя тока, равныйоЭЭо 2кэ 5 тЗ 02 3 Вх( )ГдЕ СЛаГаЕМОЕ о 2- ЕСтъ ПЕрЕМЕННаяо 1составляющая выходного тока усилителя тока.Таким образом, входной сигналтока 1 линейно усиливается усилителем тока (фиг. 1) во всем диапазонерабочих токов с коэффициентом усиления К , равнымЭо 2КЭо (8)В усилителе тока, как следуетиз (8), электронная регулировкаусиления осуществляется путем изменения величин постоянных токов3 и/или/Зо 2 второго и третьегостабилизаторов 5 и б тока соответственно.Введение конденсатора 7 и включение резистора 8 нагрузки в. коллекторную цепь третьего транзистора 3выгодно отличает данный усилительтока от известного. Использованиенового элемента и связей позволяетустранить необходимость осуществлятьпередачу сигнал на выход черездополнительный транзистор, включенныи по схеме с общим коллектором,обязательный в схеме прототипа длясоздания связи по постоянному току,устанавливающей режимный ток в еговыходном транзисторе, Таким образом,введение конденсатора 7 устраняетсвязанные с дополнительным транзистором частотные искажения и избыточное потребление мощности в схемеусилителя тока,Кроме того, создание связи попеременному току через введенныйконденсатор 7 позволяет использоватьв схеме усилителя тока (фиг.1)транзисторы, не согласованные пообратному току насыщения их эмиттерных переходов. Действительно, дляправильной работы усилителя тока нетребуется (как следует из приведенного анализа) равенства обратныхтоков насыщения, з ., З первого,второго, третьего транзисгоров 1 - 3или их пропорциональности. Напротив,обратные токи насыщения любого изсоставляющих транзисторов могут15 20 иметь произвольные значения. Вследствие этого в данном усилителе тока можно использовать весь имеющийся ассортимент дискретных транзисторов: одновременно приборы различных техно" логических .типов и даже из различного полупроводникового материала (например, германиевые и кремневиевые)., оптимально подбирая тип транзистора.и его режимный ток в соответствии с особенностями применения предлагаемого усилителя тока н конкретной системе.Известный усилитель требует обязательного использования транзисторон, согласованных по обратному току насыщения их эмиттерных переходов, т,е, одновременно изготовленных на одном кристалле, и лишен указанного преимущества данного усилителя тока, так как требует, по существу, обязательного использования технологии монолитных ИС..Кроме того, подача входного сигнала на вход 13 и предлагаемом усилителе тока позволяет обеспечить предельно малое входное сопротивление усилителя, т.е. получить свойстно, отсутствующее у прототипа. Действительно, как показано при анализе работы усилителя тока (Фиг.1), н пренебрежении токами баз транзисторов .2 и 3, потенциал входа 13 не изменяется при прохождении входного .тока з, поэтому. входное сопротивлениеРз при анализе первого порядка .бесконечно мало. Более точный анализ, учитывающий конечные токи без транзисторов, дает следующую оценку для Кй(К,+) , (5)Р оогде Ч - тепловой потенциал;Зц-. постоянный ток, задаваемыйпервым стабилизатором тока 4;коэффициент передачи токабазы второго и третьего транзисторов 2 и 3;К - коэффициент усиления усилиЭтеля тока по току. Из-за частотной зависимости Д на высоких .частотах происходит практически линейное увеличение модуля входного сопротивления ( й) с ростом частоты.Так как на низких частотах йз имеет небольшую величину, то на высокой частоте входной импеданс усилителя тока (фиг.1) соответствует импедансу довольно высокодобротнойиндуктивности 2 , величина которойрегулируется путем изменения, например, постоянного тока э первого стабизатора 4 тока.Отмеченная особенность позволяет использовать данный усилитель тока одновременно и для усиления и для частотной селекции сигналов, например,при совместной работе с фильтрами поверхностных акустических нолн для подавления паразитных полос пропускания последних.Иа фиг. 2 показан пример простейшего исполнения усилителя тока, подобного усилителю тока (Фиг.1)Коэффициент усиления по току усилителя тока (Фиг.2) также задается отношением постоянных токов стабилизаторов 17 и 18 тока. Такой усилитель тока проще и несколько экономичнее усилителя тока (фиг.1), однако он имеет величину входного сопротивления на 12 порядка выше, чем у усилителя тока (Фиг,1) при равных коэффициентах усиления и равных режимных токах.На Фиг. 3 представлен усилитель тока (фиг.1) с повышенным коэффициентом усиления. В таком усилителе нходной ток от источника 32 входного сигналапоступающий в эмиттер транзистора 23, повторяется в его коллекторе и суммируется на выходе с коллекторным током транзистора 25. Следовательно, коэффициент усиления по току н усилителе тока 7 фиг,3) на единицу ныше, чем у усилителя тока (Фиг.1) при неизменных остальных параметрах усилителя тока1084961 Составитель И.Водяхинаедактор П.Коссей Техред И.Метелева Корректор А.Дзятк Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектна каз 2034/52 Тир 1 осуда по делам из 113035, Москв