SU1732425A1

SU1732425A1 - Power amplifier

Info

Publication number: SU1732425A1
Application number: SU904823903A
Authority: SU
Inventors: Юрий Александрович Зайцев
Original assignee: Научно-Исследовательский Технологический Институт "Темп"
Priority date: 1990-05-07
Filing date: 1990-05-07
Publication date: 1992-05-07

Abstract

Изобретение относитс к радиотехнике и может использоватьс в переносных радиовещательных и телевизионных приемниках , магнитофонах. Цель изобретени - стабилизаци тока поко при изменении напр жени питани . Усилитель мощности содержит транзисторы 1-4 выходного двухтактного каскада, транзисторы 8,9 входного двухтактного каскада, делитель напр жени на резисторах 10. 11, резисторы 12-14. Цель достигаетс за счет введени резисторов 13.14 и выполнени эмиттерной нагрузки транзистора 8 в виде делител напр жени , отвод которого через резистор 14 соединен с транзистором 9, при этом величина напр жени между эмиттерами транзисторов 8 и 9 остаетс неизменной, что приводит к стабилизации тока поко выходного двухтактного каскада при изменении напр жени питани . 1 ил.The invention relates to radio engineering and can be used in portable broadcasting and television receivers, tape recorders. The purpose of the invention is to stabilize the quiescent current when the supply voltage changes. The power amplifier contains transistors 1-4 of the output push-pull stage, transistors 8.9 of the input push-pull stage, a voltage divider on resistors 10. 11, resistors 12-14. The goal is achieved by introducing resistors 13.14 and performing the emitter load of transistor 8 as a voltage divider, whose drain through resistor 14 is connected to transistor 9, while the voltage between the emitters of transistors 8 and 9 remains unchanged, which stabilizes the quiescent output push pull cascade when changing supply voltage. 1 il.

Description

Изобретение относитс к радиотехнике и может использоватьс в переносных радиовещательных и телевизионных приемниках , магнитофонах.The invention relates to radio engineering and can be used in portable broadcasting and television receivers, tape recorders.

Известны усилители мощности, в кото- рых выходные транзисторы включены по схеме с общим эмиттером и структуры их различны. Недостатком этих усилителей вл етс недостаточна стабильность тока поко при изменении напр жени питани . Known power amplifiers, in which the output transistors are connected according to the scheme with a common emitter and their structures are different. The disadvantage of these amplifiers is the lack of stability of the quiescent current when the supply voltage changes.

Наиболее близким к предлагаемому вл етс усилитель, содержащий последовательно соединенные входной двухтактный каскад, выполненный на транзисторах противоположной структуры, включенных по схеме с общим коллектором и выходной двухтактный каскад, каждое плечо которого выполнено на первом и втором транзисторах противоположной структуры, включённых по схеме с общим эмиттером, при этом точка соединени эмиттеров первых транзисторов- подключена к первому выводу первого резистора, второй вывод которого вл етс выходом усилител мощности, а также первую и вторую шины питани , при- чем база транзистора первого плеча,входно- го {двухтактного) каскада вл етс входом усилител мощности.The closest to the present invention is an amplifier comprising a series-connected input push pull cascade performed on transistors of opposite structure connected in a circuit with a common collector and an output push pull cascade, each arm of which is made in the first and second transistors of the opposite structure connected in a scheme with a common emitter and the emitter connection point of the first transistors is connected to the first terminal of the first resistor, the second terminal of which is the output of the power amplifier spine, and a first and a second power bus Moreover, the first arm transistor base vhodno- {th two-stroke) is input stage power amplifier.

Известный усилитель имеет сравнительно большое изменение тока поко при изменении напр жени питани .The known amplifier has a relatively large change in the quiescent current with a change in the supply voltage.

При изменении напр жени питани ток через резисторы, подключенные к эмиттерам транзисторов входного каскада, измен етс . При этом изменитс напр жение между эмиттерами транзисторов входного каскада. Это приводит к изменению токов коллектора транзисторов выходного каскада , причем с повышением напр жени питани напр жение между эмиттерами транзисторов входного каскада увеличиваетс , что приводит к чрезмерному разр ду автономного источника питани (батарей, аккумул торов). При пониженном напр жении питани величина напр жени между эмиттерами транзисторов входного каскада недостаточна, что приводит к увеличению нелинейных искажений из-за перехода выходного каскада из режима АВ в режим В (переходные искажени ).When the supply voltage changes, the current through the resistors connected to the emitters of the input stage transistors changes. This will change the voltage between the emitters of the input stage transistors. This leads to a change in the collector currents of the output stage transistors, and as the supply voltage rises, the voltage between the emitters of the input stage transistors increases, which leads to excessive discharge of the self-contained power source (batteries, batteries). With a lower supply voltage, the voltage between the emitters of the input stage transistors is insufficient, which leads to an increase in nonlinear distortion due to the transition of the output stage from the AV mode to the B mode (crosstalk).

Эти недостатки не позвол ют использовать усилитель в широком диапазоне рабочих напр жений источника питани .These drawbacks prevent the use of an amplifier in a wide range of operating voltages of the power supply.

Целью изобретени вл етс стабилизаци тока поко при изменении напр же- ни питани .The aim of the invention is to stabilize the quiescent current when the supply voltage changes.

Дл этого в усилитель мощности, содержащий последовательно соединенные входной двухтактный каскад, выполненный на транзисторах противоположной структуры.To do this, a power amplifier containing a series-connected input push pull cascade, performed on transistors of the opposite structure.

включенных по схеме с общим коллектором, и выходной двухтактный каскад, каждое плечо которого выполнено на первом и втором транзисторах противоположной структуры , выполненных по схеме с общим эмиттером, при этом точка соединени эмиттеров первых транзисторов подключена к первому выводу первого резистора, второй вывод которого вл етс выходом усилител мощности, а также первую и вторую шины питани , причем база транзистора первого плеча входного двухтактного каскада вл етс входом усилител мощности , введены второй резистор, включенный между базами транзисторов входного двухтактного каскада, эмиттерна нагрузка транзистора первого плеча входного двухтактного каскада выполнена в виде делител напр жени , между отводом которого и базой транзистора второго плеча включен третий резистор, при этом точка соединени коллекторов вторых транзисторов выходного двухтактного каскада подключена к второму выводу первого резистора, а втора шина питани вл етс общей шиной.switched on with a common collector, and an output push-pull cascade, each arm of which is made on the first and second transistors of the opposite structure, made according to the scheme with a common emitter, and the connection point of the emitters of the first transistors is connected to the first output of the first resistor, the second output of which is the output of the power amplifier, as well as the first and second power lines, the base of the transistor of the first arm of the input push-pull stage being the input of the power amplifier, a second resistor is inserted, including wired between the bases of the input push-pull cascade transistors, the emitter load of the transistor of the first shoulder of the input push-pull cascade is designed as a voltage divider, between the tap of which and the base of the transistor of the second shoulder the third resistor is connected to the second push-pull of the cascade resistor, and the second power bus is a common bus.

Сопоставительный анализ с известным показывает, что предлагаемое устройство отличаетс наличием дополнительных резисторов .A comparative analysis with the known one shows that the proposed device is characterized by the presence of additional resistors.

На чертеже приведена принципиальна электрическа схема предложенного усилител мощности.The drawing shows a circuit diagram of the proposed power amplifier.

Усилитель содержит входной двухтактный каскад на транзисторах 1 и 2 противоположной структуры, включенных по схеме с общим коллектором, между базами которых включен резистор 3, эмиттерна нагрузка транзистора 1, база которого вл етс входом усилител , выполнена в виде делител напр жени на резисторах 4 и 5, между отводом которого и базой транзистора 2 включен резистор 6, а эмиттерной нагрузкой транзистора 2 вл етс резистор 7. Выходной двухтактный каскад, одно плечо которого выполнено на транзисторах 8 и 9 противоположной структуры, а другое - на транзисторах 10 и 11, включенных по схеме с общим эмиттером, при этом между точкой соединени эмиттеров транзисторов 8 и 10 и точкой соединени коллекторов транзисторов 9 и 11, вл ющейс выходом усилител , включен резистор 12.The amplifier contains an input push-pull cascade on transistors 1 and 2 of the opposite structure, connected according to a common collector circuit, between the bases of which resistor 3 is turned on, the emitter load of transistor 1, whose base is the amplifier input, is designed as a voltage divider on resistors 4 and 5 , between the tap of which and the base of transistor 2 is connected resistor 6, and the emitter load of transistor 2 is resistor 7. The output push-pull stage, one arm of which is made of transistors 8 and 9 of opposite structure, and others on the other hand, transistors 10 and 11 connected according to a circuit with a common emitter, wherein a resistor 12 is turned on between the connection point of the emitters of transistors 8 and 10 and the connection point of the collectors of transistors 9 and 11, which is the output of the amplifier.

Усилитель работает следующим образом .The amplifier works as follows.

При отсутствии сигнала на входе при номинальном напр жении питани ток коллектора транзисторов 9 и 11 (ток поко ) определ етс током коллектора транзисторов 8 и 10, который зависит от напр жени ба- за-эммитер этих транзисторов,Ток коллектоpa транзисторов 1 и 2 входного каскада больше тока коллектора транзисторов 8 и 10. Разность напр жений база-эмиттер дл каждого из транзисторов 8 и 10 и транзисторов 1 и 2 можно вычислить по формулеIn the absence of a signal at the input at a nominal supply voltage, the collector current of transistors 9 and 11 (quiescent current) is determined by the collector current of transistors 8 and 10, which depends on the voltage of the base-emitter of these transistors, the collector current of transistors 1 and 2 of the input stage more collector current of transistors 8 and 10. The base-emitter voltage difference for each of transistors 8 and 10 and transistors 1 and 2 can be calculated using the formula

Ливэ 1пст,(1)Live 1pst, (1)

где посто нна Больцмана;where is the Boltzmann constant;

q - зар д электрона;q is the electron charge;

о - отношение токов.about - the ratio of currents.

При нормальной температуре и, например , сг 100, получим ДОвз 120.мВ. Таким образом, дл получени требуемого тока поко необходимо уменьшить напр жение между эмиттерами транзисторов 1 и 2 на 2 A UBS, что осуществл етс соответствующим выбором напр жени на резисторе 3.At a normal temperature and, for example, cr 100, we will get an increase of 120 mV. Thus, in order to obtain the required quiescent current, it is necessary to reduce the voltage between the emitters of the transistors 1 and 2 by 2 A UBS, which is accomplished by appropriately selecting the voltage on the resistor 3.

При изменении напр жени питани измен етс ток коллектора транзисторов 1 и 2, который задаетс сопротивлением резисторов 4, 5 и 7. Оценим величину изменени напр жени база-эмиттер транзистора входного каскада, При расчете по формуле (1) и изменении тока в два раза (& 2), получим А КБЭ 16 мВ. Таким образом, при изменении напр жени питани в два раза, дл поддержани неизменной разности напр жений между эмиттерами транзисторов 1 и 2, необходимо изменить напр жение на резисторе 3 на 2 АУБЭ, равной в приведенном случае 32 мВ, что соответствует изменению напр жени на резисторе 3 на 13%.When the supply voltage changes, the collector current of transistors 1 and 2 changes, which is set by the resistance of resistors 4, 5 and 7. Let us estimate the magnitude of the change in the base-emitter voltage of the input stage transistor. When calculating using formula (1) and changing the current twice ( & 2), we get A CBE 16 mV. Thus, when the supply voltage changes twice, in order to maintain a constant voltage difference between the emitters of transistors 1 and 2, it is necessary to change the voltage on the resistor 3 by 2 AUBA equal in the reduced case to 32 mV, which corresponds to the change in voltage on the resistor 3 to 13%.

При изменении соотношени сопротивлений резисторов 4 и 5 делител при неиз- менной их сумме ток коллектора транзисторов 1 и 2 не изменитс , однако регулируетс величина изменени напр жени на резисторах 3 и 6. Таким образом, можно предложить р д соотношений сопротивлени резисторов 4 и 5, каждому из которых соответствует сво величина изменени напр жени на резисторах 3 и 6, однако величина напр жени между эмиттерами транзисторов 1 и 2 может быть установлена одна и та же дл каждого из этих случаев выбором соотношени сопротивлений резисторов 3 и 6. Таким образом, может быть выбрано такое соотношение сопротивлений резисторов 4, 5 и 3, 6, при котором изменение напр жени на резисторе 3 равно удвоенной величине изменени напр жени база-эмиттер транзисторов 1 и 2 при изменении напр жени питани , что приводит к стабилизации тока поко .When the resistance ratio of resistors 4 and 5 of the divider changes, while their sum remains constant, the collector current of transistors 1 and 2 does not change, however, the magnitude of the voltage change on resistors 3 and 6 is adjusted. Thus, a number of resistance ratios of resistors 4 and 5 can be proposed each of which has its own change in voltage across resistors 3 and 6, however, the voltage between the emitters of transistors 1 and 2 can be set the same for each of these cases by selecting the resistivity ratio 3 and 6. Thus, a ratio of resistors 4, 5 and 3, 6 can be chosen, at which the voltage change on resistor 3 is equal to twice the value of the base-emitter voltage of transistors 1 and 2 when the supply voltage changes, which leads to the stabilization of the quiescent current.

Результаты измерений тока поко выходного каскада известного и предлагаемого усилителей мощности приведены на фиг. 2, где 1 -зависимостьтока поко выходногоThe results of measurements of the quiescent current of the output stage of the known and proposed power amplifiers are shown in FIG. 2, where 1 is the dependence of the current rest of the output

каскада известного устройства; 2 - зависимость тока поко выходного каскада предлагаемого усилител .cascade of the known device; 2 - dependence of the quiescent current of the output stage of the proposed amplifier.

Из графика видно, что пределы изменени тока поко выходного каскада при изменении напр жени источника питани в пределах 4-9 В составл ют дл известного 0-30 мА, а дл предлагаемого усилител при изменении напр жени источника питани в пределах 2,5-15 В - 2-9 мА.It can be seen from the graph that the limits of variation of the quiescent current of the output stage when the voltage of the power supply varies within 4-9 V for a known 0-30 mA, and for the proposed amplifier when the voltage of the power supply varies within 2.5-15 V - 2-9 mA.

Предлагаемый усилитель мощности обладает р дом преимуществ: общим диапазоном рабочих напр жений без осуществлени регулировки тока поко ; большей экономичностью из-за малых изменений тока поко в широком диапазоне рабочих напр жений.The proposed power amplifier has several advantages: a common range of operating voltages without realizing a quiescent current adjustment; more economical due to small changes in the quiescent current in a wide range of operating voltages.

Claims

Claims of the Power Amplifier comprising a series-connected input push pull cascade made on transistors of opposite structure connected in a circuit with a common collector and an output push pull cascade each

the shoulder of which is made on the first and second transistors of the opposite structure connected in a common emitter circuit, the emitter connection point of the first transistors connected to the first output of the first resistor, the second output of which is the output of the power amplifier, as well as the first and second power buses base of the transistor of the first shoulder of the input push pull

the cascade is an input of a power amplifier, characterized in that, in order to stabilize the quiescent current when the supply voltage varies, between the bases of the transistors of the input push-pull stage

the second resistor is turned on, the emitter load of the transistor of the first shoulder of the input push pull cascade is made as a voltage divider, between the tap of which and the base of the transistor of the second shoulder

A third resistor is inserted, the connection point of the collectors of the second transistors of the output push-pull stage is connected to the second terminal of the first resistor, and the second power supply bus is a common bus.