Усилитель мощности

,140672 19) 18 4 НО1 ч НИ ЙЬ)Щ 01 у)м ЛЬСТВУ оло ехнике ой раомным ания, а изобре- ирении СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЗО А ВТОРСКОМУ(57) Изобретение относится к радиоти может использоваться в переносндиоэлектронной аппаратуре с эконпотреблением тока от источника питтакже в слуховых аппаратах. Цельтения - повышение КПД при расш напряжении. Цель досустройстве стабилиза- Н), обладающего -ле: имеет ту же темпераыходного напряжения, ткрывания р - . и-перев у-ле мощности траний соэф. стабилизации щего напряжения, имемежду входом и выхоеще сохраняет высоции, имеет малый ток олнен на пяти транзисгх - управляющий -, а остальные -- дру- . ф-лы, 2 ил. диапазона питающих тигается введением в тора напряжения (С дующими свойствами турную зависимость в что и напряжение о ходов, используемых зисторов, имеет высок при изменении питаю ет малое напряжение дом, при котором он кий коэф. стабилиза потребления, СН вып торах, один из которь имеет одну структуру гую структуру. 1 з. п1406723 К 2 К где К;, Ки, К 4 о - величины сопротивленийрезисторов 17, 18, 40;К.== - р- - коэффициент усиления понапряжению усилителямощности. 1Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в переносной радиоэлектронной аппаратуре с экономным потреблением тока от источников питания, а также в слуховых аппаратах.Цель изобретения - повышение КПД при расширении диапазона питающих напряжений.На фиг. 1 представлена принципиальная электрическая схема усилителя мощности;на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема стабилизатора напряжения.Усилитель мощности (фиг. 1) содержит входной, промежуточный фазоинверсный и выходной двухтактныи каскады 1 - 3, выполненные на первом, втором, третьем, четвертом, пятом, шестом транзисторах 4 - 9, пер вом, втором токоограничивающих резисторах 10 и 11, цепи 12 смещения, источнике 13 тока, содержащем выходной транзистор 4, токозадаюший резистор 15, транзистор 16 в диодном включении, на первом и втором резисторах 17 и 18 базового смещения, фильтре нижних частот (ФНЧ) 19, токозадающем элементе 20, резисторе 21 коллекторной нагрузки, резисторе 22 обратной связи, а также цепь 23 обратной связи и стабилизатор 24 напряжения, выполненный (фиг. 2) на уп равляющем транзисторе 25, первом, втором, третьем, четвертом дополнительных транзисторах 26 -29, первом, втором, третьем, четвертом, пятом, шестом, седьмом, восьмом резисторах 30 -37, первом, втором конденсаторах 38 и 39, при этом ФНЧ 19 выполнен 30 на резисторе 40, конденсаторе 41.Усилитель мощности (фиг. 1) работает следующим образом.Напряжение на выходе стабилизатора 24 устанавливают равным такой величине, при которой это напряжение совместно с на пряжением на цепи 12 едва способно открыть база-эмиттерные переходы транзисторов 6 и 7 (например, 0,8 В), чем обеспечивается минимальный ток покоя усилителя мощности. Резисторы 10 и 11 в эмиттерных 40 цепях транзисторов 6 и 7 промежуточного фазоинверсного каскада 2 могут при этом иметь малую величину сопротивления. Их назначение в . ограничение тока транзисторов 6 и 7 и обеспечение совместно с корректирующими емкостями (не показаны), 45 устойчивости к самовозбуждению усилителя мощности.Напряжение на цепи 12 смешения баз транзисторов 6 и 7 промежуточного фазоинверсного каскада 2, выполненной, например, в виде резистора, в этой схеме может 50 быть меньше (например, 0,3 В вместо 0,6) напряжения на диоде в известном устройстве.На участке коллектор - эмиттер транзисторов 6 и 7 напряжение, например, 0,25 В вместо 0,1 В, как в известном устройстве.Совместно с малыми величинами резисторов 10 и 11 это обеспечивает под сигналом значительные токи коллекторов транзисторов 26 и 7 промежуточного фазоинверсного каскада 2, что увеличивает максимальные выходные токи усилителя мощности.Так как величина тока транзистора 14 определяется резистором 15 и напряжением на участке база - эмиттер транзистора 16, основной ток, который задается выбором величины токозадающего элемента 20 и напряжением на выходе стабилизатора 24, не меняет свою величину при изменении напряжения питания усилителя и тем самым обеспечивает постоянство напряжения на цепи 12 смещения баз транзисторов 6 и 7 промежуточного фазоинверсного каскада 2, обеспечивая одновременно необходимую величину тока базы транзистора 7 и большой коэффициент усиления входного каскада . Ток базы транзистора 9 (без сигнала) определяется его коэффициентом усиления по току и током коллектора транзистора 14 и должен составлять малую величину по сравнению с током, протекающим через токозадающий элемент 21, равным отношению напряжения на участке база - эмиттер транзистора 9 к величине сопротивления токозадающего эле. мента 21, Тем самым ток коллектора транзистора 8 имеет определенную постоянную величину, ири которой напряжение на участ. ке база - эмиттер транзистора 8 совместно с падением напряжения на резисторе 22, вызванное током эмиттера транзистора 8, компенсируется напряжением на база - эмит. терном переходе транзистора 16.На резисторе 22, кроме того, создается падение напряжения от тока, протекающего с выхода усилителя мощности через цепь 23 обратной связи и резистор 22 на общую шину усилителя мощности.Г 1 ри изменении напряжения питания величина этого падения напряжения меняется в соответствии с выражением(. пнт К ггд" = 2(К,+К) +1. К (1) где Ьгг - напряжение на резисторе 22;-д - напряжение на выходе усили 2теля мощности;1 в - ток эмиттера транзистора 8;Кгг, Кгз - величины сопротивлений ре.зистора 22 и цепи 23 обратной связи.ля поддержания на выходе усилителя мощности напряжения равным половине напряжения питания резисторы 17, 18 и 40 должны выбираться из соотношения(-ст 1-1 бэ 28 июсз 3Стабилизатор напряжения 24 (фиг, 2) имеет ту же температурную зависимость выходного напряжения, что и напряжение открывания р - л-переходов, используемых в усилителе мощности транзисторов; имеет высокий коэффициент стабилизации при изменении питающего напряжения; имеет малое напряжение между входом и выходом, при котором он еще сохраняет высокий ко. эффициент стабилизации; имеет малый ток потребления.Стабилизатор напряжения работает следующим образом.При подаче питания на вход стабилизатора 24 напряжения транзистор 27 заперт, так как напряжение на выходе стабилизатора 24 еще недостаточно для открывания база - эмиттерного перехода этого транзистора. В этом случае ток, протекающий от источника питания усилителя мощности ло цепи: резистор 35, база-эмиттерный переход транзистора 29, усиливаясь транзистором 25, обеспечивает такое напряжение на выходе стабилизатора 24, лри котором вначале открывается транзистор 28 током резистора 34, а при дальнейшем нарастании напряжения на выходе стабилизатора 24 открывается транзистор 27. Это приводит к запиранию транзистора 29, и весь ток стабилизатора 24 обеспечивается транзистором 28. Резистор 37 ограничивает максимальный ток базы транзистора 25. При еще большем увеличении напряжения на выходе стабилизатора 24 транзистор 26 открывается и обеспечивает режим стабилизации выходного напряжения стабилизатора, Выходное напряжение стабилизатора .1 .) определяется уравнением где (Ль 8 - напряжение открывания базаэмиттерного перехода транзистора 26,Кзо, Кз - величины сопротивлений резисторов 30 и 31.Этим обеспечивается нужная температурная зависимость напряжения на выходе стабилизатора 24.Для обеспечения нормальной работы стабилизатора 24 напряжения необходимо выполнить условие где Кзъ Кзз - величины сопротивлений резисторов 32 и 33,Поскольку при выполнении этого условия транзистор 29 заперт, то влияние входного напряжения на выходное напряжение стабилизатора 24 исключается, чем обеспечивается высокий коэффициент стабилизации выходного напряжения стабилизатора 24 лри изменении питающего напряжения. Так как регулирование транзистора 25 возможно 30 35 40 45 50 55 4лри малых напряжениях на его участке коллектор - эмиттер (для некоторых типов транзисторов это напряжение менее 0,1 В), данный стабилизатор 24 напряжения сохраняет высокий коэффициент стабилизации лри малых напряжениях между его входом и выходом.При изменении тока нагрузки стабилизатора 24 напряжения ток базы транзистора 25 остается меньше этого тока в число раз, равное коэффициенту усиление по току транзистора 25. Транзистор 28 дозирует этот ток, поддерживая его на минимальном значении, Токи других цепей составляют малую величину, что в целом обеспечивает малый ток потребления стабилизатора 24 напряжения.Использование предлагаемого усилителя мощности позволяет снизить токи потребления бытовой радиоэлектронной аппаратуры, слуховых аппаратов и т. д., так как наряду с малым и стабильным током покоя этот усилитель мощности обеспечивает полное ис. пользование напряжения питания даже тогда, когда оно составляет 0,9 В (с кремниевыми транзисторами). 1. Усилитель мощности, содержащий последовательно соединенные входной, промежуточный фазоинверсный и выходной двухтактный каскады, причем выходной двухтактный каскад выполнен на включенных последовательно по постоянному току между первой и второй шинами источника питания первом и втором транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером и имеющих разную структуру, промежуточный фазоинверсный каскад выполнен на третьем и четвертом транзисторах, включенных по схеме с общим эмиттером и имеющих структуру соответственно второго и первого транзисторов, эмиттер третьего транзистора через первый токоог). аничивающий резистор соединен с эмиттером второго транзистора и второй шиной источника питания, эмиттер четвертого транзистора соединен с первым выводом второго токоограничивающего резистора, базы третьего и четвертого транзисторов подключены к первому и второму выходам входного каскада, а также цель отрицательной обратной связи, включенной между коллекторами первого и второго транзисторов и дополнительным входом входного каскада, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД при расширении диапазона питающих напряжений, между первой шиной источника питания и вторым выводом второго токоограничивающего резистора введен стабилизатор напряжения, входной каскад выполнен на пятом и шестом транзисторах, имеющих разную структуру и включенных по схеме с общим эмиттером, коллектор шестого транзистора является первым выходом входного каскада и через цепь: Л Е ПЕС1 Я .0(.Л И Н (. Ц С В Ы Х ОЛО М И С 1 0 Ч Н И К Д ) ОКД, ЯВ,51 КП 3 МСЯ ТО)ЫМ ЕЗЬХОЛОМ ВХОЛНО КсЕСКД,с, ис 0;ЕОЛ КОТ 01)0 О 51 В;Я.Т(.Я Ос.с 1 ПЯТОГО ТРДЦ:5 СТОсРс, СО(сЛИ 3(.Ццс 1 Я сСЕ)СЛ 5 ПСРВыи рс:53 СТО) 6;ОНОГО сл)ещеци 51Вы(0;Сом ф 3.(ьт)д нижних д.Гс)т, е 3 хо;Е кОТ 0)00 ИО 1- К,К)ЧЕП К ПС)ВОЙ ЦИН(. ИСТО 1 НИКД ПИТс 3 ЦИЯ, 1)3 ЧСЛ СТОЧНИК Токс ВЫНО,НСЗЦ 1 с 1 ВЬХО,ЕНОЛ Т 1); Ц 3 1 СТО ) С, К 0.1,( С КТО ) КОТ О ) 0 ГО 51 В Л Я .1 С Я )ЫХО;ЕОЛ стос 1 К 3 тОКа, ЭмпттЕР СРЕЗ ОКО- .(с,К)ПЕй РЕЗИСТОР СССЛИ 1 СП С П РВОй ШИ- ной источника п) дния, и одзд чсрсз транзистор в лиолном Включении, имскщсм сгруктуру Выходного транзистора, сслицнд с второй Ниной ис,счцикд п 33 Н 3 я, бдзд 15 хо;ного трдн 5 истсрд чс рсз Второи резисТ 0) Ос 3.50 В(ГО . М(НЕси И Я ПО 1 К,;1 К)сиЦ с К 6 с 3 З(с ПЯТО 0 11)сп:5 СТО)с, сСРСЧ 5 ГОКО.5 с,ЕсК)ЦЕИ Э,ЕЛСТ К ЭМИ ГТСр ццсСТОГО Грс 3 Н.5 И.ТО- ) сВ Ы Х 0 . Е Л . Г Д Г) 3, 15 с 1 0 1 ) Д 1 с 3 Ц) 5 ,+, С( 5, К которомл через рс.53(тор коллекор)цЙ цд рузки цо.ек.К сны коллсктор и 6 дз;3 пя 010 и шс стого транзисторов ско )с с щ ццо, при 1 Г 0 М Э М 1Г 1(.) 1 1 51 1( ) 1 0 Г ) с 1.5 1 С) Р с Я В .1 Я С". Я ДОНО,ЦптС.ЬЦЫМ Ц,оснМ ВЛЛЛЦОО КДСКДЛД И ссре:5 ре.5 сор ОГ 1)д 1 НОЙ с ВЯ 5 И сЯ,ЕИЕН Вт(РОЙ 1111011 С(скс И,3 ИЯ, и КО 0)Й 1.ЕКЛК)ЧС 11 с 3 ОГ)1 Зс)5 И 1(. 2 Усилитель по ц 1, г,с(сиО(ссссс тем,ч 0 сс 6 и,и с) нс 1 п)яжсни 51 Выцо,1 цсц нсЛ 1) с В, 1 Я Н )Сс Л 1 Р ДП 5 1 С Тс) , 1 Л (. 1 )1. Л С 1Х КЛ)5 Ц(1)1501 )сЦ.310)с, ПСРВ)Л, 15 ГОРОЛ,т рет ь м , ч ет ве рто м дополнительных тр а н з и егорах, цмек)щих другую структуру, и первом, втором Третьем, чевертом, пятом, шестом, сельмол, восьмом резисторах, первом, втором кондсндтордх, при этом эмиттер и коллек тор упрдвсяк)Ееего транзистора являются соотвс тствсн но входом и выходом стабилизатора напряжения, эмиттеры первого, второп, третьсго, четвертого транзисторов подклкч цы к общей шине, коллекторы первого 10 и )с 3( ргого дополнительных транзисторовсое:31( цы с базами второго и третьего до(нлнит,(ьцых транзисторов, коллекторы ко)орых 06 ьединены, при этом между коллек.Ором управ.яюцего транзистора и общей шиной Включены последовательно соединен- (ые цсрвый и второй резисторы, д также треий и ч.твертый резисторы, точки соединения когоры; по,еключены и базам соответственно пс)1500 и четверОго;Еоцолтель)ых тран.5 исоров, коллекторы которых через пятый и 20 11 (.С 1 О И ) С.5 И СТО Р Ы П ОД К Л К) Ч Сс Н Ы С(К) Т В ЕТ. Т ВР Нцо к ко.екорл и эмиттеру управляющего рдцзитора, бдзд которого чсрез сельмой и ЯСьмои рСЗИСтОрЫ ПОдКЛК)ЧЕНЫ К Эмнтт(ру упрднляк)Неео транзистора и объединенным коллскОрам второго и Гретьего ГЕООГ 33- 25 сны х транзисторов соответственно, причем ивый конденсатор вклк)чен между кол.кором у прдвляюпеего тр;3 нзис"прд и обпп й И,шй, д ворый конденсатор Вклк)чен Л. ж,ЕУ КО ССКГОРОМ И бсЗО 1 У 1)авЛ 5 К)1 ЕГО Г ) с 13 З И0 Р с) .1406723 хоЫ омитета СССР по делам гЖ 35. Раушская наб еское предприятие, г. Уж зобретенин и открытиид. 4/5ород, ул. Проектная, 4 Редактор Л. ПовханЗаказ 3204/51ВНИИПИ Государственного113035, МоскПроизводственно. полиграф Составитель И. ВодТехред И. ВересТираж 928 наКорректор И, ЗрдейПодписное