(54) ДВУХТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ(54) TWO-TIME AMPLIFIER
Изобретение относитс к радиотех;нике и может использоватьс в двух-, тактных усилител х мощности. Известен двухтактный усилитель с защитой от перегрузки с источником питани со средней точкой, содержащий в каждом плече усилительный каскад на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, с резисти ным датчиком тока в цепи эглиттера, и транзистор защиты, коллектор которого непосредственно, а база через резистор соединены соответственно с базой и эмиттером транзистора усилительного каскада, а также нагрузку включенную между точкой соединени резистивных датчиков тока и средней точкой источника питани 1. Известное устройство обладает высоким уровнем нелинейных искажений. Цель изобретени - уменьшение нелинейных искажений. Указанна цель достигаетс тем, что в двухтактном усилителе с защитой от перегрузки с источником питани со средней точкой, содержащем в каждом плече усилительный каскад на транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, с резистивным датчиком тока в цепи эмиттера, и транзистор защиты, коллектор которого непосредственно, а база через резистор соединены соответственно с баЗОЙ л эмиттером транзистора усилительного каскада, а также нагрузку, включенную между точкой соединени резистивных датчиков тока и средней точкой источника питани , эмиттер транзистора защиты каждого плеча ч-эрез введенный дополнительный резистор соединен с шинсЗй источника питани противоположного плеча, а через введенный диог - с точкой соединени резистивных датчиков тока. На чертеже изображена принципиальна электрическа схема предлагаемого двухтактного усилител . Двухтактный усилитель содержит два плеча 1 и 2, подключенные к источникам 3 и 4 питани соответственно. Плечо 1 содержит усилительный каскад 5, выполненный на п-р-п транзисторе , включенном по схеме с общим ко.11лектором, выход которого через резистивный датчик тока, выполненный на резисторе б, подключен к обией нагрузке 7, транзистор 8 защиты, коллектор которого подключен к входу усилительного каскада 5, а база черев резистор 9 - к выходу усилительного каскада 5, эмиттер транзистора 8 .за щиты через дополнительный резистор 10 подключен к источнику 4 питани второго плеча и через диод 11 - к общей нагрузке 7. Плечо 2 содержит усилительный каскад 12, выполненный на р-п-р транзисторе, включенном по схеме с общим коллектором, 1зыход которого через резистивный датчик тока, выполненный на резисторе 13, подключе к общей нагрузке 7, транзистор 14 защиты, коллекторкоторого подключе к вхрЯУ усилительного каскада 12, а база через резистор 15 - к выходу усилительного каскада 12, эмиттер транзистора 14 защиты через дополнительный резистор 16 подключен к источнику 3 питани первого плеча и через диод 17 - к общей нагрузке 7 . Между входами плеч 1 и 2 включен на цепь 18 смещени , а сами входы плеч подкл(очаютс к двухтактному предварительному каскаду (не показан ). На чертеже также обозначены входные токи i-, и i соответственно плеч 1 и 2. Двухтактный усилитель с защитой от перегрузки и малыми нелинейными искажени ми работает следующим образом . Положительный входной сигнал, ус ленный усилительным каскадом 5, поступающий на общук; нагрузку 7, вызы вает увеличение напр жени на базе транзистора 8 и, соответственно, уве личивает его коллекторный ток. Если ток коллектора транзистора 8, Зс1даваемый резистором 10, значительно больше входного тока усилительного каскада 5, то входной ток i-, , необходимый дл получени определенного напр жени на нагрузке 7, определ етс не входным током усилительного каскада 5, а значением тока коллекто транзистора 8,который практически л нейно зависит от напр жени на нагр ку 7,что и определ ет малые нелиней искажени усиленного сигнала. Цепь 18 смещени задает ток по-. ко усилительных каскадов 5 и 12, который, проход через резистор б, вызывает падение напр жени , приложенное к базе транзистора 8. Увеличение тока поко усилительного каск да 5 вызывает увеличение падени на пр жени на резисторе б и, соответственно , увеличение тока коллектора транз-истора 8, при этом входной ток усилительного каскада 5 уменьшаетс за счет отвода части его в коллекто транзистора 8, чем и достигаетс больша стабильность тока поко уси лительного каскада 5. Защита от перегрузки по току и короткого замыкани (ограничение выходного тока ) усилительного каска да. 5 осуществл етс следующим образом . Если выходной ток усилительного каскада 5 не превышает заданного значени , то диод 11 находитс в закрытом состо нии и не вли ет на работу транзистора 8. Превышение выходного тока усилительного каскада 5 заданного значени вызывает падение напр жени на резисторе 6, открывающее диод 11, при этом входной ток усилительного каскада 5 уменьшаетс за счет отвода тока i по цепи: коллектор - эмиттер транзистора 8, диод 11, чем и достигаетс ограничение выходного тока усилительного каскада 5. Выбором соответствующего значени сопротивлени резистора б можно регулировать уровень ограничени выходного тока усилительного каскада 5. Отрицательный выходной сигнал, усиленный усилительным каскадом 12, поступающий на общую нагрузку 7, вызывает увеличение напр жени на базе транзистора 14. Дальнейша работа плеча 2 аналогична работе плеча 1 с положительным входным сигналом. Резисторы 9 и 15 введены в цепь без транзисторов 8 и 14 дл защити их от перегрузок по входу. Таким образом, введение транзисторов защиты в активный режим работы (класс А) управл емого выходным сигналом защищаемого усилител .позвол ет с небольшими усложнени ми в схеме . значительно улучшить его качественные показатели. Испытание предлагаемого двухтактного усилител мощности (питание от стабилизированных источников питани ) показало, что его нелинейные искажени в диапазон е частот 20-2ЙООО Гц наход тс в диапазоне 0,04-0,06%, что в 10-20 раз меньше, чем в известных двухтактных усилител х мощности, работающих в режиме класса ЛВ, а полоса пропускани по уровню О,7 достигает 600 кГц и более при применении мощных среднечастотных транзисторов в выходном каскаде. . При этом указанные качественные показатели достижимы как дл компле- . ментарных, так и квазикомплементарных двухтактных усилителей мощности и могут быть значительно улучшены при питании предварительного каскада и резисторов 10 и 16 в цепи эмиттеров транзисторов 8 и 14 от двухпол рного стабилизированного источника. Применение предлагаемого двухтактного усилител с защитой от перегрузки и малыми нелинейными искажени ми позвол ет проектировать усилители низкой частоты без общей отрицсчтельной обратной св зи, при этом получить незначительные искажени , высокую стабильность параметров и надежностьjThe invention relates to radio engineering and can be used in two-cycle power amplifiers. A push-pull amplifier with overload protection with a power source with a midpoint is known, containing in each arm an amplifying cascade on a transistor connected in a circuit with a common collector, with a resistance current sensor in the eglitter circuit, and a protection transistor whose collector is directly and the base through the resistor is connected respectively to the base and emitter of the transistor of the amplifier cascade, as well as the load connected between the connection point of the resistive current sensors and the midpoint of the power source 1. Known devices o has a high level of nonlinear distortion. The purpose of the invention is to reduce nonlinear distortion. This goal is achieved by the fact that in a push-pull amplifier with overload protection with a power source with a midpoint, containing in each arm an amplifying stage on a transistor connected to a common collector circuit, with a resistive current sensor in the emitter circuit, and a protection transistor whose collector directly, and the base is connected via a resistor, respectively, to the base plate emitter of the transistor of the amplifier stage, as well as the load connected between the connection point of resistive current sensors and the midpoint of the source In addition, the emitter of the protection transistor of each arm h-eres introduced an additional resistor connected to the bus power source of the opposite arm, and through the input di- aug to the connection point of the resistive current sensors. The drawing shows a circuit diagram of the proposed push-pull amplifier. The push-pull amplifier contains two arms 1 and 2 connected to sources 3 and 4 of the power supply, respectively. The shoulder 1 contains an amplifying cascade 5, made on a pnp transistor connected in a circuit with a common collector, the output of which through a resistive current sensor made on a resistor b is connected to the load 7, the protection transistor 8, the collector of which is connected to the input of the amplifier cascade 5, and the base of the resistor 9 to the output of the amplifier cascade 5, the emitter of the transistor 8. From the shields through the additional resistor 10 is connected to the power supply 4 of the second arm and through the diode 11 to the common load 7. The shoulder 2 contains an amplifier cascade 12, done Connected to a pp switch transistor connected in a circuit with a common collector, 1 output of which through a resistive current sensor made on a resistor 13, connected to a common load 7, protection transistor 14, the collector of which is connected to the storage circuit of the amplifier stage 12, and the base through a resistor 15 - to the output of the amplifier stage 12, the emitter of the protection transistor 14 is connected via an additional resistor 16 to the power supply 3 of the first arm and through a diode 17 to the common load 7. Between the inputs of the shoulders 1 and 2 is connected to the bias circuit 18, and the inputs of the arms are connected to the push-pull preliminary stage (not shown). The drawing also indicates the input currents i- and i respectively of arms 1 and 2. The push-pull amplifier with protection from overload and small nonlinear distortions works as follows: A positive input signal, amplified by an amplifier stage 5, applied to a common load 7, causes an increase in the voltage on the base of transistor 8 and, accordingly, increases its collector current. anisistor 8, 3S1 supplied by resistor 10, is significantly greater than the input current of the amplifier stage 5, then the input current i-, necessary to obtain a certain voltage on the load 7, is determined not by the input current of the amplifier stage 5, but practically linearly dependent on the voltage of the load 7, which determines the small non-distortion of the amplified signal. The bias circuit 18 sets the current to the amplifier stages 5 and 12, which, passing through the resistor b, causes a voltage drop applied to bases e of the transistor 8. An increase in the quiescent current of the amplifier cascade 5 causes an increase in the voltage drop on the resistor b and, accordingly, an increase in the collector current of the transistor 8, while the input current of the amplifier cascade 5 is reduced by diverting part of it to the collector of transistor 8, this results in greater stability of the current of the amplifying cascade 5. Overcurrent and short circuit protection (output current limiting) of the amplifier cascade yes. 5 is carried out as follows. If the output current of the amplifier stage 5 does not exceed the set value, then the diode 11 is in the closed state and does not affect the operation of the transistor 8. Excess of the output current of the amplifier stage 5 of the set value causes a voltage drop across the resistor 6, which opens the diode 11, while The input current of the amplifier stage 5 is reduced by diverting the current i through the circuit: the collector-emitter of transistor 8, diode 11, and this limits the output current of the amplifier stage 5. By selecting the appropriate value of the resistor b you can adjust the level of the output current limiting of the amplifier stage 5. A negative output signal amplified by the amplifier cascade 12 supplied to the common load 7 causes an increase in voltage at the base of transistor 14. Further operation of arm 2 is similar to that of arm 1 with a positive input signal. Resistors 9 and 15 are introduced into the circuit without transistors 8 and 14 to protect them from input overloads. Thus, the introduction of protection transistors into an active mode of operation (class A) controlled by the output signal of the protected amplifier makes it possible with some complications in the circuit. significantly improve its quality indicators. A test of the proposed push-pull power amplifier (powered by stabilized power sources) showed that its non-linear distortions in the frequency range 20-2 TooOOHz are in the range of 0.04-0.06%, which is 10-20 times less than in the known push-pull power amplifiers operating in the class of LV mode, and the bandwidth of the O level, 7, reaches 600 kHz or more with the use of powerful mid-frequency transistors in the output stage. . Moreover, the specified quality indicators are achievable as for sets. Mental and quasi-complementary push-pull power amplifiers and can be significantly improved by powering the pre-stage and resistors 10 and 16 in the emitter circuit of transistors 8 and 14 from a two-pole stabilized source. The use of the proposed push-pull amplifier with overload protection and small non-linear distortions allows designing low-frequency amplifiers without total negative feedback, while obtaining minor distortions, high stability of parameters and reliability j