Усилитель мощности

.Пикунов621.375,026Авторское св3270, кл. Н А.П в 88.8)идетельство СССР Э Р Э/20, 1982,ОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение относится к радиотехнике, Цель изобретения - повыше ние быстродействия, Усилитель мощнос"ти содержит входной фазоинверсныйкаскад, выполненный на двух парахтранзисторов, промежуточные каскады,выполненные на транзисторах, суммирующие каскады, выполненные на транзи"сторах, г-ры тока на резисторах, де.801350818 А 1 лители напряжения, цепь смещения, выходной двухтактный каскад и цепь отрицательной обратной связи. При подаче положительной (отрицательной). полуволны сигнала на вход усилителя1мощности происходит перераспределение токов в транзисторах промежуточного каскада. В результате этого происходит уменьшение (увеличение) тока одного из транзисторов суммирующего каскада и такое же увеличение (уменьшение) тока другого транзистора. Разностный ток указанных транзисторов является входным током выходного двухтактного каскада и усиленный последним выделяется на нагрузке. Р Цель достигается за счет увеличения схоростн наРастания фронта выходного Я сигнала. 1 ил.113508Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в усилителях высококачественной аппаратуры воспроизведения звука в частносЭ5ти в качестве входных каскадов операционных усилителей.Цель изобретения - повышениебыстродействия,На чертеже представлена принципиальная электрическая схема предложенного усилителя мощности.Усилнтель мощности содержит входной фазоинверсный каскад 1,:выполненный на двух парах транзисторов,промежуточные каскады 2 и 3 на транзисторах 4,5 и 6,7 одного типа структуры и на транзисторах 8,9 и 10,11другого типа структуры, два суммирующих каскада на транзисторах 12,13и 14,15, два генератора тока на первых резисторах 16 и 17, вторые резисторы 18 и 19 и третьим резисторы 20и 21 соответственно, два делителянапряжения 22,23, цепь 24 смещения, 25выходной двухтактный каскад 25, цепьотрицательной обратной связи 26.Усилитель мощности работает следующим образом.В отсутствии входного сигнала всечетыре коллекторных тока транзистороввходного фазоинверснозо каскада 1равны, поскольку каскад выполнен напарах транзисторов и имеет нулевыевходные базовые потенциалы. Величинаколлекторных токов заДается делите. лями напряжения 22,23, а также первыми резисторами 16,17 и напряжениемпитания. Нагрузкой входного фазоинверснозо каскада служат переходы эмиттер-база транзисторов 6,7 и 10,11, а также переходы база-эмиттер транзисторов 4,5 и 8,9, и поскольку все они выполнены на технологических парах транзисторов, то создаваемые на переходах напряжения попарно равны, следовательно., равны в плечах и коллекторные токи.На резисторах 18,19 и 20,21 происходит сложение токов фаэоинверсного и промежуточнозо каскадов, при этом в случае неравенства токов через резисторы 16 и 17 вызванного, например неидентичностью источников питания, токи через резисторы 18,19 также будут равны токам через резисторы 20,21. 18Одновременно через резисторы 19 и 21 задаются токи транзисторов 13 и 15 соответственно, Падение напряжения на база-эмиттерных переходах транзисторов 13 и 15 скомпенсировано падением напряжения на транзисторах 12 и 14 соответственно, поэтому эмиттеры транзисторов 13 и 15 отслеживают потенциалы, создаваемые на резисторах 19 и 20 соответственно, следовательно, токи через резисторы 18 - 21 равны между собой, Таким образом, ток через транзисторы 13 и 15 в отсутствии вхсдного сигнала равен току, протекающему через резисторы 18 и 20, а равенство коллекторных токов этих транзисторов обеспечивает для выходного каскада 25 нулевой входной сигнал, который передается в нагрузку через выходнойдвухтактный каскад 25,Падение напряжения на цепи 24 смещения создает начальное смещение на базах входных транзисторов выходного каскада 25.При подаче положительной полуволны сигнала на вход усилителя мощности произойдет диагональное перераспределение токов в входном фазоинверсном каскаде 1 таким образом, что увеличатся токи через транзисторы б и 11 и на столько же уменьшатся токи через транзисторы 7 и 10,что, в свою очередь, вызовет адекватное перераспределение токов в дифференциальных парах промежуточных каскадов, выполненных на транзисторах 4,5 и 8,9, последнее приведет к удвоенному изменению выходных токов промежуточных каскадов 2,3 по сравнению с входным фазоинверсным каскадом 1.Это изменение приведет к уменьшению коллекторного тока транзистора 13 и такому же увеличению тока транзистора 15. Разностный ток транзисторов 13 и 15 является входным током выходного двухтактного каскада 25 и усиленный последним выделяется нанагрузке.При подаче отрицательной полуволны сигнала на вход усилителя произойдет идентичное, с точностью до знака, перераспределение токов в транзисторах усилителя, в результате чего произойдет увеличение тока транзистора 13 и такое же уменьшение тока транзистора 15. Разностный ток3 13 транзисторов 13 и 15 является входным током выходного двухтактного каскада 25 и усиленный последним выделяется на нагрузке.В предлагаемом усилителе обеспечивается скорость нарастания фронта выходного сигнала выше по сравнению с известным при сохранении высокой линейности.У известного усилителя максимальная скорость (Ч) нарастания фронта определяется выходным током фазоинверсного каскада 1 и емкостя- ми база-коллекторных переходов транзисторов в фазоинверсном каскаде и в его нагрузке и выражается следующей зависимостью21 оЧРот, 2 С С фк кгде 21 а - максимальный выходной токфазоинверсного каскада;С к - емкость база-коллекторныхпереходов транзисторовфаэоинверсного каскада иего нагрузки.У предлагаемого усилителя мощности максимальная скорость нарастания фронта Ч определяется отношемакснием выходного тока суммирующего каскада 1Ы макск емкостям база-коллекторных переходов (С ) транзисторов 13,15 и первых транзисторов выходного двухтактного каскада1 5.максЧ (1)макс 4 СкВыразим 1 , через ток входного фазоинверсного каскада. Коллекторные токи входного фазоинверсного каскада 1, 1" выражаются через входное напряжение1: г.1,1+ Ь( ж) = 1, +2+ Чько 1 (2)т т где а - коэффициент усиления по токув схеме с общей базой;21 - ток через резистор 17;ц, - температурный потенциал;1 Ь - гиперболический тангенс.Нагрузкой входного фазоинверсного каскада служат базаэмиттерные переходы транзисторов 6,7.Поскольку динамическое сопротив-. ление нагрузки низкое, то эффект(4)где Ч . - напряжение на переходеБэбаза-эмиттер х-го транзистора.Коллекторные токи 1 к, 1диффе 25 ренциального каскада на транзисторах4,5 связаны между собой следующимсоотношением,й2 т1кПодстановкой йЧ из формулы 4 полу- чаем 20(5)1 к, 1 к112Подстановкой формул 2 в 5 находим35 токи 11 на выходе промежуточногокаскада 21 = 21 - 21 о(1 +т (6 40 1 = 21" = 21 (1 - в в )т Запишем закон Кирхгофа для токовузла45 - + (7)где 1 - ток черезрезистор 19;1 - коллекторный ток транзисторра 13.Поскольку транзисторы 2,13 идентичны, то падение напряжения на транзисторе в диодном включении 12 равнопадению напряжения база-эмиттер транзистора 13, следовательно, напряжение на резисторе 19 при наличии сигнала отслеживает за напряжением нарезисторе 18 посредством транзистора 13, т.е. В, 1 = В,э 1, приВ, = 0,5 В получаем 1 = 21 (8)Подставляя (8) и (6) в (7) получаем 508184Миллера не проявляется, а нелинейность нагрузкискомпенсирует нелинейность дифференциальной пары на транзисторах 4,5, что подтверждается выражениями (3,4,5).Падение напряжения на переходахбаза-эмиттер транзисторов 6,7(3)Ча Ч Зп- --БЗт т 1 зкогде 1, = 1- обратный ток коллекторов пары транзисторов 6,7 Входное напряжение дифференциального каскада (дЧ) на транзисторах 4,5 равно(9)2Аналогично находим, что1 =21(1 --- ) (10)тИз формул (9) и (10) видно что выходной ток суммирующего каскада не зависит от параметров используемых транзисторов, что подтверждает линейность усиления.Выходной ток суммирующего каскада 1 равен155 Э выхода выходного двухтактного каскада на один вход входного фазоинверсного каскада, другой вход которого является входом усилителя мощности, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с .целью повышения быстродействия, в . каждое плечо входного фазоинверсного каскада включен промежуточный каскад, выполненный на первом, втором, третьем и четвертом транзисторах, имеющих тот же тип структуры, что и транзисторы входного фазоинверсного каскада данного плеча, и суммирующий каскад, выполненный на пятом и шестом транзисторах, тип структуры которых противоположен тину структуры транзисторов фазоинверсного каскада данного плеча, при этом база первого и эмиттер третьего транзисторов, а также база второго и эмиттер четвертого транзисторов попарно объединены и подключены к коллекторам транзисторов данного плеча входного фазоинверсного каскада соответственно, причем эмиттеры первого и второго транзисторов Объединены и через первый резистор подключены к эмиттерной цепи транзисторов другого плеча входного фазоинверсного каскада, коллекторы первого и четвертого. транзисторов объединены и подключены к коллектору и базам пятого и шестого транзисторов соответствующего суммирующего каскада, эмиттер шестого транзистора соединен с коллекторами второго и третьего транзисторов промежуточного каскада, базы третьего и четвертого транзисторов объединены и подключены к отводу введенного соответствующего делителя напряжения, включенного между соответствующей шиной источника питания и общей шиной, а эмиттеры пятого и шестого транзисторов через введенные второй и третий резисторы соответственно подключены к шине источника питания, при этом коллектор шестого транзистора каждого суммирующего каскада соединен с входом соответствующего плеча двухтактного выходного каскада,Максимальное значение тока(11)25в (1) находим,Формула изобретения Усилитель мощности, содержащий ВходнОЙ фазоинВерсный каскадВыпол 45 ненный на двух парах транзисторов, имеющих противоположный тип структуры, включенных по дифференциальной схеме, выходной двухтактный каскад с цепью смещения на диодах во входной цепи.и 50 цепью отрицательной обратной связи с При одинаковых значениях Си 1 З 0 скорость нарастания фронта у предла,гаемого усилителя вдвое выше.Кроме того, увеличениев известном устройстве ограничивается устойчивостью усилителя, связанной с увеличением частоты среза. В пред.лагаемом усилителе частота среза, а следовательно, и 1 могут иметь большие значения из-за сведения к минимуму эффекта Миллера.401350818 Составитель Н,ДубровскаяТехред И,Попович Корректор А.Тяс едактор С.Патр 5297 56 изводственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная Тираж 900ВНИИПИ Государспо делам изоб13035, Москва, Ж Подписноевенного комитета СССРетений и открытий35, Раушская наб., д,4/5