SU1146791A1 - Усилитель мощности - Google Patents

Abstract

УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий первый и второй входные транзисторы , базы которых объединены, эмиттеры соединены с общей шиной, а коллекторы соответственно через первый и второй резистивные делители соединены соответственно с первой и второй шинами источника питани , выполненного со средней точкой к которым также подключены эмиттеры соответственно первого и второго управл ющих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно первого и второго резистивных делителей, а коллекторы - к базам соответственно первого и второго выходных транзисторов, включенных по с общим Эмиттером, причем структура второго входного-и первых управл ющего и выходного транзисторов противоположна структуре первого входного и вторых управл ющего и выходного транзисторов, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  его быстродействи  и КПД, в него введены первый и второй коммутирующие и первый и второй дополнительные транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, первый и второй дополнительные резистивные делители , включенные параллельно соответственно первому и второму резистивным делител м , а также первый и второй резисторы, включенные между базой соответственно первого и второго выходных транзисторов и коллектором соответственно второго и первого коммутирующих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно второго и первого дополнительных резистивных делителей, а коллекторы пер (Л вого и BTOporq дополнительных транзисторов подключены к базам соответственно второго и первого дополнительных транзисторов и отводам соответственно второго и первого резистивных делителей, причем структура первых коммутирующего и дополнительного транзисторов соответствует структуре первого выходного транзистора и противоположна структуре второго выходО ) ного транзистора, коллекторы которых объе динены и подключены к нагрузке. со

Description

Изобретение относитс  к радиоэлектронике и может использоватьс  дл  управлени  исполнительными устройствами посто нного и переменного тока в системах автоматического регулировани .

Известен двухтактный усилитель мощности , в котором дл  исключени  сквозных токов , возникающих при переключении выходных транзисторов, вводитс  задержка включени  закрытого транзистора на врем  заведомо большее, чем врем  рассасывани  неосновных носителей в базе открытого транзистора 1.

В этом усилителе мощности исключение сквозных токов из-за фиксированного времени задержки включени  закрытого транзистора не позвол ет учитывать частотные свойства конкретных экземпл ров выходных транзисторов, что ограничивает быстродействие усилител  мощности.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности  вл етс  усилитель мощност ,., содержащий первый и второй входные транзисторы, базы которых объединены, эмиттеры соединены с общей щиной, а коллекторы соответственно через первый и второй резистивные делители, соединены соответственно с первой и второй щинами источника питани , выполненного со средней точкой , к которым также подключены эмиттеры соответственно первого и второго управл ющих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно первого и второго резистивных делителей, а коллекторы - к базам соответственно первого и второго выходных транзисторов, включенных по схеме с общим эмиттером, причем структура второго входного и первых управл ющего и выходного транзисторов противоположна структуре первого входного и вторых управл ющего и выходного транзисторов , а нагрузка соединена с общим выводом диодов, включенных в коллекторные цепи первого и второго выходных транзисторов 2.

В известном усилителе мощности через диоды, включенные в коллекторные цепи первого и второго выходных транзисторов, протекает ток нагрузки, имеющий значение в мощных усилител х от единиц до дес тков ампер, что приводит к дополнительным значительным потер м мощности, примерно равным потер м на первом и втором выходных транзисторах. Быстродействие известного усилител  мощности ограничено верхней рабочей частотой примен емых силовых диодов, что не позвол ет использовать частотные свойства современных мощных высокочастотных транзисторов. Это приводит к уменьщению КПД и ухудшению динамических характеристик систем управлени , построенных на базе известного усилител  мощности.

Цель изобретени  - повышение быстродействи  и КПД.

Цель достигаетс  тем, что в усилитель мощности, содержащий первый и второй входные транзисторы, базы которых объединены , эмиттеры соединены с общей шиной , а коллекторы соответственно через первый и второй резистивные делители соединены соответственно с первой и второй шинами источника питани , выполненного со средней точкой, к которым также подключены эмиттеры соответственно первого и вто0 рого управл ющих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно первого и второго резистивных делителей, а коллекторы - к базам соответственно первого и второго выходных транзисторов,

включенных по схеме с общим эмиттером, причем структура второго входного и первых управл ющего и выходного транзисторов противоположна структуре первого входного и вторых управл ющего и выходного транзисторов, введены первый и второй коммутирующие и лервый и второй дополнительные транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, первый и второй дополнительные резистивные делители, включенные параллельно соответственно первому и второму резистивным делител м, а также первый и второй резисторы, включенные между базой соответственно первого и второго выходных транзисторов и коллектором соответственно второго и первого коммутирующих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно второго и первого дополнительных резистивных делителей, а коллекторы первого и второго дополнительных транзисторов подключены к базам соответственно второго и первого дополнительных транзисторов и

отводам соответственно второго и первого резистивных делителей, причем структура первых коммутирующего и дополнительного транзисторов соответствует структуре первого выходного транзистора и противопоQ ложна структуре второго выходного транзистора , коллекторы которых объединены и подключены к нагрузке. ,

На чертеже представлена принципиальна  схема усилител  мощности.

Усилитель мощности -содержит первый и

5 второй входные транзисторы 1 и 2, первый и второй управл ющие транзисторы 3 и 4, первый и второй коммутирующие транзисторы 5 и 6, первый и второй выходные транзисторы 7 и 8, первый и второй дополнительные транзисторы 9 и 10, первый и второй резистивные делители 11 и 12, пер- вый и второй дополнительные резистивные делители 13 и 14, первый и второй резисторы 15 и 16, первую и вторую щины 17 и 18 источника питани  и нагрузку 19.

5 Усилитель мощности работает следующим образом.

При отрицательно м входном напр жении первые входной управл ющий, коммутирующий и дополнительный транзисторы 1, 3, 5

и 9 и второй выходной транзистор 8 закрыты , а второй входной транзистор 2 открыт, потенциал его коллектора примерно равен потенциалу общей точки питани , что обеспечивает положительное смещение на базах вторых управл ющего, коммутирующего и дополнительного транзисторов 4, 6 и 10:

Коллекторный ток второго коммутирующего транзистора 6 протекает от первой (плюсовой) шины 17 источника питани  через базо-эмиттерный переход первого выходного транзистора 7 и открывает его, обеспечива  ток в нагрузке Ш. С целью уменьщени  времени открывани  мощности первого выходного транзистора 7, а также уменьщени  рассеиваемой мощности, коллекторный ток второго коммутирующего транзистора 6 выбираетс  из услови  обеспечени  насыщени  первого выходного транзистора 7.

Так как первый коммутирующий транзистор 5 закрыт, а ток обратно смещенного перехода коллектор-база второго выходного транзистора 8 пренебрежимо мал, можно считать, что ток коллектора второго управл ющего транзистора 4 равен нулю. Несмотр  на то, что через базо-эмиттерньге переходы первых управл ющего и дополнительного транзисторов 3 и 9 коллектор второго дополнительного транзистора 10 подключен к первой (плюсовой) шине 17 источника питани  и имеет базовое смещение, ток коллектора этого транзистора также равен нулю. Это можно объ снить следующим образом. Вторые управл ющий и дополнительный транзисторы 4 и 10 (также как и 3 и 9) образуют св занную симметричную структуру . Напр жени  на базо-эмиттерных переходах вторых управл ющего и дополнительного транзисторов 4 и 10 равны. В св зи с тем, что ток коллектора второго управл ющего транзистора 4 равен нулю, его статическое входное сопротивление мало, базоэмиттерное напр жение также мало, весь ток, поступающий от второго входного транзистора 2 в точку включени  баз вторых управл ющего и дополнительного транзисторов 4 и 10, стекает на вторую (отрицательную ) шину 18 источника питани  через открытый базо-эмиттерный переход второго управл ющего транзистора 4. Наличие напр жени  между коллекторо.м и эмиттером второго дополнительного транзистора 10 определ ет большее статическое входное сопротивление и более высокий открывающий потенциал базо-эмиттерного перехода по сравнению с вторым управл ющим транзистором 4. При этом базо-эмиттерный переход второго дополнительного транзистора 10 и, следовательно, ток его коллектора равен нулю.

При смене пол рности входного напр жени  второй входной транзистор 2 закрываетс , за. ним закрыва етс  второй коммутирующий транзистор 6, а первый входной транзистор I открываетс , открыва  первые управл ющий, коммутирующий и дополнительный транзисторы 3, 5 и 9. Через первый управл ющий транзистор 3 протекает коллекторный ток рассасывани  зар да неосновных носителей из базы первого выходного транзистора 7. Коллекторный ток первого управл ющего транзистора 3 обуславливает коллекторный ток первого дополнительного транзистора 9, поэтому остаетс  открытым второй управл ющий транзистор 4 шунтирующий базо-эмиттерный переход второго выходного транзистора 8. После завершени  рассасывани  избыточного зар да в базе первого выходного транзистора 7 и перехода его в режим отсечки, коллекторный ток первого управл юшего транзистора 3 стремитс  к нулю, что приводит к резкому возрастанию его базового тока. При этом первый дополнительный транзистор 9 закрываетс , что свидетельствует о завершении процесса выключени  первого выходного транзистора 7. Вслед за первым дополнительным транзистором 9 выключаетс  второй управл юший транзистор 4, коллекторный ток первого коммутирующего транзистора 5 переключаетс  в базу второго выходного транзистора 8.

В предлагаемом усилителе, .мощности мощность, рассеиваема  в первом и втором дополнительных транзисторах 9 и 10 и пер-, вом и. втором управл ющих транзистора.ч 3 и 4 в статическом режиме, равна нулю. Мощность , рассеиваема  в этих транзисторах при переключении плеч усилител  мощности, значительно (на два-три пор дка) меньше .мощности, рассеиваемой в диодах известного усилител , что обеспечивает более вь1сокий КПД по сравнению с известным усилителем, предельное быстродействие переключени  первого и второго выходных транзисторов 7. и 8 и сохранение высокой надежности, что обусловлено отсутствием сквозных токов.

n

о

I

Claims (1)

1. УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ, содержащий первый и второй входные транзисторы, базы которых объединены, эмиттеры соединены с общей шиной, а коллекторы соответственно через первый и второй резистивные делители соединены соответственно с первой и второй шинами источника питания, выполненного со средней точкой к которым также подключены эмиттеры соответственно первого и второго управляющих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответственно первого и второго резистивных делителей, а коллекторы — к базам соответственно первого и второго выходных транзисторов, включенных по схеме с общим 'Эмиттером, причем структура второго входного-и первых управляющего и выходного транзисторов противоположна структуре первого входного и вторых управляющего и выходного транзисторов, отличающийся тем, что, с целью повышения его быстродействия и КПД, в него введены первый и второй коммутирующие и первый и второй дополнительные транзисторы, включенные по схеме с общим эмиттером, первый и второй дополнительные резистивные делители, включенные параллельно соответственно первому и второму резистивным делителям, а также первый и второй резисторы, включенные между базой соответственно первого и второго выходных транзисторов и коллектором соответственно второго и первого коммутирующих транзисторов, базы которых подключены к отводам соответ- д ственно второго и первого дополнительных ® резисУивных делителей, а коллекторы первого и второго дополнительных транзисторов подключены к базам соответственно второго и первого дополнительных транзисторов и отводам соответственно второго и первого резистивных делителей, причем структура первых коммутирующего и дополнительного транзисторов соответствует структуре первого выходного транзистора и противоположна структуре второго выходного транзистора, коллекторы которых объединены и подключены к нагрузке.

   SU .... 1146791