SU576979A3 - Усилитель низкой частоты - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к радиотехнике и может использоватьс  в качестве низкочастотного усилител  моащости.

Известен усилитель низкой частоты, содержащий последовательно соединенные каскад, выполненный на составном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, каскад предварительного усилени , фазоинверсньш каскад и выходной двухтактный каскад, вьшолненньш на транзисторах , включенных по схемам общий коллектор общий эмиттер. Однако в известном усилителе выходной сигиал не достаточно симметричен.

Дл  получени  симметричного выходного сигнала в предлагаемом усилителе в цепь коллектора транзистора входного каскада введен генератор тока, вьшолненньш на одном транзисторе противоположного типа проводимости, параллельно переходу база - эмиттер которого включен переход база-эмиттер другого дополнительного транзистора , причем коллектор последнего соединен с базой третьего . дополнительного транзистора, эмиттер которого подключен через два последовательно соединенных диода к базе транзистора генератора тока, а между эмиттером транзистора входного каскада и выходом усилител  введен резистор.

На чертеже приведена упрохценна  принципиальна  схема усилител .

Усилитель низкой частоты содержит входной каскад, вьшолненный иа составном транзисторе, включенном по схеме с общим змиттерюм, и состо щим из р-п-р транзисторов и 2, в цепь коллектора транзистора 2 включен генератор тока, вьшолнениый на п-р-п транзисторе 3, параллельно переходу база-эмиттер которого включен переход база-эмиттер дополнительного транзистора 4, причем коллектор последнего соединен с базой еще одного дополнительного транзистора 5 эмиттер которого подключен через два последовательно соединенных диода 6 и 7 к объединенным базам транзисторов 3 и 4 и резистору 8, а коллектор - к вьюоду 10 через последовательно соединенную цепочку, состо щую из резисторов И, 12 и диодов 13, 14, включенных в одном направлении. Эмиттер транзистора 2 чере резистор 15 подключен к вьшоду 16,  вл ющимс  выходом усилител . К коллектору транзистора 2 подключены последовательно соединенные каскад предварительного усилени  на р-п-р транзисторе 17, включенном по схеме с общим коллектором, эмит .терный повторитель на транзисторе 18, фазоинверсный каскад на транзисторе 19, в цепь коллектора

r-.duporo через диол 20 включен генератор тока, состо щий из транзистора 21 и диода 22, и выходной двухlaKTiibiii каскад на мощных п-р-л транзисторах 23 24, включенных по схемам общий коллектор - общий эмиттер. Объединенна  точка эмиттер-коллектор транзисторов 23 и 24 соответственно соедиHCfia с выходом усилител  - вьшод 16. Эмиттер транзистора 17 соединен через резистор 25 с эмиттером транзистора 26, база которого подключена к

точке соединени  резисторов 11 и 12, а коллектор - к вьшоду 10, к которому также подключены коллекторы транзисторов 18,23 и 27. Коллектор транзистора 19 соединен с базой транзистора 24 через переход база-коллектор р-п-р транзистора 28, подключенного к эмиттеру транзистора 27, к базе которого одновременно подключен генератор тока на транзисторе 29 и последовательно соедине1шые в одном направлении диоды 30, 31, 32. Анод диода 32 подключен к выходному вьшоду 16 к которому также подключена через резистор 33 точка соединени  базы транзистора 23 эмиттера транзистора З4.база которого подключена к точке соединени  анода диода 20 и коллектора транзистора 29.Точка соединени  анода диода 22, эмиттеров транзисторов 21, 29, коллектора транзистора 34 и одного конца резистора 35 подключена к вьшоду 36, другой конец резистора 35 при этом подключен одновременно к коллектору транзистора 23 и к вьгооду 10. Базы транзисторов 21 и 29 соединены между собой и подключены к точке соединени  катода диода 22 и коллектора транзистора 5, точка соединени  катода диода 13 и резистора 12 подключена к вьшоду 37j точка соединени  эмиттера транзистора 2 и резистора 15 - к вьтоду 38, база транзистора 1 через резистор 39 - к входному выводу 40. точка соединени  коллекторов транзисторов 1, 17, эмиттеров транзисторов 3, 4, 19 и резистора 8 - к заземл емому выводу 9, точка соединени  эмиттера транзистора 24 и резистора 41 - к другому заземл емому вьшоду 42. Другой конец резистора 41 подключен к базе транзистора 24. К выводу 10 подключаетс  источник питани  ЕПИТ причем вьшоды 10 и 37 могут быть закорочены. Дл  обеспечени  раз.гшчных режимов работы между выводами 36 и 16 может быть установлен конденсатор 43, а к выводу 38 - последовательно соединенлые конденсатор 44 и резистор 45, второй конец которого Заземлен. К входному выводу 40 подключен источник входного сигнала UBX.

Усилитель работает следующим образом.

Входной сигнал UBX поступает через резисгор 39 на базу транзистора 1. Напр жение смещени  составного транзистора 1, 2 входного каскада создастс  на резисторе 15 выходным напр жением, образующимс  на змиттере транзистора 23. Эмиттер ipairjHCTOpa 2 по переменному току может быть заземлен через цепь обратной св зи, выполненной в виде 1К)сле1юватсльно соединенных конденсатора 44 и pejiKiopa 45, подключаемых к выводу .8. За счет

введени  отрицательной обратнс ; св зи повьр.паетс  входное сопротивление усилител .

Нагрузкой транзистора 2 служит генератор тока на транзисторе 4 с параллельно подключенным к нему высокоомным входным сопротивлением каскада предварительного усилени  на транзисторе 17, благодар  чему коэффициент усилени  входного каскада ограничиваетс  только выходным сопротивлением транзистора 2, которое  вл етс 

достаточно большим.

Необходимый стабильный уровень выходного напр жени , составл ющий половину величины питающего напр жени  Едит (при любой возможной величине последнего), поддерживаетс  с

помощью схемы, включающей в себ  транзисторы 3,4, 5, резисторы 11,12 и диоды 6, 7.

Сопротивление резисторов 11, 12 и 15 имеют одинаковую величину, равную R.

Источник питани  ЕПИТ подключаетс  к вьшоДУ 10. Усилитель может работать как со схемой, подающей более высокое напр жение базы на выходной транзистор 23 и соедин емой с источником ЕПИТ. так и без нее. При использовании этой допол1штельной схемы вьшоды 10, 37 закорачиваютс , в

результате чего закорачиваютс  диоды 13 и 14, а конденсатор 43 включаетс  между вьшодами 36 и 16.

В предположении, что коэффициент усилени  по току транзисторов 3, 4, 5 равен бесконечности, коллекторный ток транзистора 4 можно записать в

виде

Егтит-ибз - 1/ -1 бэ5

fl)

JK -21

где: ибз4 - напр жение база-эмиттер транзистора 4;

ибэ; - напр жение база-эмиттер транзистора 5;

Ufl - падение напр жени  на каждом из диодов 6 и 7;.

2R - сумма сопротивлени  резисторов 11 и 12.

При идентичности транзисторов 3 и 4 и при одинаковом напр жении смещени  между базой и эмиттером этих транзисторов коллекторные токи их равны. Поэтому

:j32 JK2 j. ak

(2)

JQ т.е. эмиттерный ток транзистора 2 равен его коллекторному току и равен коллекторным токам транзисторов 3 и 4. Выходное напр жение посто нного тока усилител  на вьшоде 16

(3)

55

где ибэ,, Обз; - напр жени  база-JMHI гер транзисторов 1 и 2 соответственно;

Зэ2 -- эмиггерный ток транзисшра 2; R -- сопротавление резисюра I.S. уравнений (Г), (2), (3) следует Игг .,т -.пит- б 4- гГ -1ГЬэ5( ВЫХ +g; в случае, если все транзисторы имеют одинаковое напр жение база-эмиттер и надение напр ЖС11ИЯ на диодах 6 и 7 одинаковое, уравнение (4) можот быть приблизительно записано в следующем (5) Согласно уравнению (1) в токе Jk4 и затем в Tf)K-c .) присутствуют две компоненты, перва  - . :завис 1ца  от питающего напр жени , и . НС завис иш  от него, вызывающа  падение ииир жспн  на сопротивлении резистора 15,уравноR (()Miee напр жение смещени  эмиттера транJHcTOiiji 2. Уруинение (5) бьито бы справедливо в том c.iyiac. если ко)ффи1шеит усили  по току транзискр; ,н Г)ыл оы очень большим, в пределе, равным Гксконечмости, но это условие не может быть ныпо.щепо Я)1Я транзистора 2 р-п-р типа с горизонтальной структурой. Этот трамчистор имеет очень кшкий коэффициент усилени  д.т  работах токов, гигпому уравнение (5) должно быть изменено с учеюм того, что Лэ2 - Jkj + Збг где базовый ток транзистора 2. Таким образом уравнение (5) «анишетс  в виде: -р4тг б, Опшбка, вводима  при предположении о бесконеч ном коэффициенте усилени  транзистора 2 в виде ilonojtHHтельного члена уравнени  RJ62, компенсируетс  за счет базового тока транзистора 17, имеющего такую же структуру как и транзистор 2 и работающего при тех же значени х эмиттерного тока. Поэтому Збг J6i7, где J6i7 - базовый ток транзистора 17. Таким образом, уравнение (2) запишетс  в виде , Зк,-:Г6,.,б2 Отсюда следует Е -M(,,) (7) при использовании одинаковых по стрзтстуре и размерам транзисторов 2 и 17 Лбз Лб,,, следова Эмиттерный TOK|j3i7 транзистора 17 записываетс  в виде (nHT-1 Sa2 -U63,g-U53,(8 2д 25 где ибэ2б - напр жение база-эмиттер транзисгде тора 26; ибэ, g - напр жение бааа-: ми1те() ipaiijuc тора 18; ибэ,9 - напр жение база-эмилс)) транзистора J9; Rjs - сопротавление резистора 25, Предлагаема  R2s -R из уравнени  ()) следует, что первое слагаемое правой части уравнени  (8) равно удвоенной величине тока Jk Я1нус пренебрежимо мала  величийа тока Следовательно J3i7 3k4. Ввиду конечной величины коэффищшнта усилени  транзисторов 5 и 26 возникает небольша  ощибка, котора  может быть компенсирована заменой диодов 6 и 7 резистором, который вместе с резистором 8 служит дл  изменени  величины базового напр жени  транзистора 5 и, следовательно , тока Jk4. Когда не требуетс  получение максимального напр жени  на выходе усилител , конденсатор 43 отключаетс , закорачиваютс  выводы 10, 36 и размыкаютс  выводы 10, 37, при этом между выводами О, 37 по вл етс  напр жение, равное сумме падений напр жений на диодах 13 и 14 Ugi 3 + Ugi4 В этом случае верхним пределом выходного напр жерш  будет напр жение, равное Е пмт ивз-г - и КЗ, нас и нижним пределом - напр жение ихэ,, Де ибэ2з , USa. - напр жени  база-эмиттер транзисторов 23 и 34 соответственно; Utia., иасДГиЭз нас - напр женик насьпнени  транзисторов 2), 24 соответственно. Средн   величина двух предельных значений равна Еп,.-и5э2з-ибэз4иц:э2,с с-икэ2 нас U832,,-US3.J4 ср 22 Падение напр жени  на диодах 13 и 14 вызывает уменьшение тока Зи на величину . 2 следовательно, падение напр жени  на резисторе 15 будет меньше на величину f, , чем в случае, когда диоды 13 и 14 закорочены, при этом посто нна  составл юща  выходного напр жени  будет примерно равна Ucp. Фазоинвепсный каскад на транзисторе 19 работает по схеме с общим эмиттером и нагрузкой ему служит генератор тока (транзистор 21 и диод 22) и входное сопротивление выходного двухтактного каскада. Генератор тока и усилитель на транзисторах 29 и 27 соответственно обеспечивают требуемый базовый ток выходного транзистора 24. Высока  величина отрицательного размаха выходного напр жени  обеспечиваетс  диодами 30, 31, 32, которые служат дл  увеличени  эмиттерного

пакр жепи  транзистора 8, ветшчина которого пошюр атваетс  на уровне, превышающем уровень коллекторного напр жени  транзистора 24, что предотвращает насыщение транзистора 28. Таким образом величина отрицательного размаха выходного напр жени  ограничиваетс  только насыщением транзистора 24.

Необходима  величина поло штельного размаха вьЕХОдного напр жени  достигаетс  путем присоелинени  к коллектору транзистора 34 схемы повышающего напр жени . Дл  этого между выводами 36-16 необходимо подсоединить конденсатор 43, который зар жаетс  до максимальной величины напр жени  - через резистор 35. В этом случае выходна  мощность усилител  близка к максимальной. Диод 20 служит дл  поддержани  величины базового напр жени  транзистора 34 выше базового напр жени  транзистора 28.

Усилитель может быть выполнен в интегральном исполнении.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Усилитель низкой частоты, содержащий последовательно соединенные входной каскад, выполненный на составном транзисторе, включенном по схеме с общим эмиттером, каскад предварительного усилени , фазоинверсный каскад и выходной двухтактный каскад, выполненный на транзисторах , включенных по схемам общий коллектор общий эмиттер, отличающийс  тем, что с целью получени  симметричного выходного сигнала, в цепь коллектора транзистора входного каскада введен генератор тока, выполненный на одном транзисторе противоположного типа проводнмости , параллельно переходу база-эмиттер которого включен переход база-эмиттер другого дополнительного транзистора, причем коллектор последнего соединен с базой третьего дополнительного транзистора, эмиттер которого подключен

   через два последовательно соединенных диода к базе транзистора генератора тока, а между эмиттером транзистора входного каскада и выходом усилител  введен резистор. «л г- 3v, I I