Лінійний підсилювач потужності

Лінійний підсилювач потужності містить розділовий конденсатор (1), дільник напруги на двох резисторах (Р) (3,4), струмообмежувальним Р (9), перший, другий, третій, четвертий транзистори (Т) (5,11,12,15) , третій, четвертий, п'ятий Р (8,13,17). Колектори першого і другого Т (5 і 11) з'єднані. Бази другого і третього Т (11,12) з'єднані. Емітери третього Т (12) підключені до першої шині харчування. Емітер четвертого Т (15) з'єднаний з колектором третього Т (12). Колектор четвертого Т (15) підключений до п'ятого Р (17) і є виходом підсилювача. Технічний результат: лінійність посилення великих сигналів без використання зворотного негативного зв'язку, запобігання впливу розкиду характеристик транзисторів і температури на режим роботи підсилювача. 1 мул.

Даний винахід відноситься до пристроїв посилення потужності, а більш конкретно стосується лінійного підсилювача потужності.

Даний підсилювач має високий коефіцієнт спотворень великого сигналу, залежність коефіцієнта посилення від типу і характеристик окремого транзистора, залежність режиму роботи від температури. Це відбувається через нелінійність опору емітерного переходу. Даний підсилювач неможливо застосовувати як лінійний підсилювач великих сигналів із заданим коефіцієнтом посилення без застосування зворотного негативного зв'язку.

В основу винаходу покладена задача створення лінійного підсилювача потужності, що дозволяє за рахунок нового схематичного рішення досягти лінійності посилення великих сигналів без використання зворотного негативного зв'язку, запобігти впливу розкиду характеристик транзисторів на режим посилення і запобігти впливу температури на режим роботи підсилювача.

Поставлена ​​задача вирішується тим, що в лінійному підсилювачі потужності, що містить розділовий конденсатор, підключений першим кінцем до першої клеми для підключення вхідного сигналу, підсилювач напруги, виконаний на двох послідовно з'єднаних резисторах, загальна точка яких підключена до бази першого транзистора, другий кінець другого резистора підключений до першої шині харчування, а перший кінець першого резистора підключений до другої шині харчування, третій резистор, перший кінець якого з'єднаний з емітером першого транзистора з гласно винаходу, другий кінець розділового конденсатора з'єднаний з другої шиною харчування, другий кінець третього резистора підключений до другої шині харчування, а також лінійний підсилювач потужності містить струмообмежуючі резистор, перший кінець якого підключений до другої клеми для підключення вхідного сигналу, а другий його кінець з'єднаний з загальною точкою резисторів подільника напруги, другий транзистор, емітер якого підключений до першої шині харчування, а колектор з'єднаний з колектором першого транзистора, база другого транзи стору з'єднана з колектором першого транзистора, третій транзистор, база якого підключена до бази другого транзистора, а його n емітерів підключені до першої шині харчування, четверте опір, перший кінець якого підключений до колектора третього транзистора, а другий його кінець підключений до третьої шині харчування, четвертий транзистор, емітер якого з'єднаний з колектором третього транзистора, база його з'єднана з четвертої шиною харчування, а колектор підключений до першого кінця п'ятого опору і є виходом лінійного уси літеля потужності, а інший кінець п'ятого опору підключений до третьої шині харчування.

Винахід дозволяє досягти лінійності посилення великих сигналів без застосування зворотного негативного зв'язку, що розширює динамічний діапазон підсилювача і сильно зменшує інтермодуляційні спотворення. Також даний винахід запобігає вплив розкиду характеристик використовуваних транзисторів на режим посилення. І ще, запобігає вплив температури на режим роботи підсилювача. Також даний винахід використовує стандартні, широко використовувані в промисловості елементи, які широко взаємозамінні по типажу в залежності від необхідної вихідної потужності та інших характеристик підсилювача.

Надалі винахід пояснюється конкретними прикладами виконання і супроводжуючим кресленням, на якому зображена блок-схема лінійного підсилювача потужності, відповідно до винаходу.

Лінійний підсилювач потужності містить розділовий конденсатор 1, підключений першим кінцем до першої клеми 2 для підключення вхідного сигналу, дільник напруги, виконаний на двох послідовно з'єднаних резисторах 3,4, загальна точка з'єднання яких підключена до бази першого транзистора 5. Другий кінець другого резистора 4 підключений до першої шині 6 харчування, а перший кінець першого резистора 3 підключений до другої шині 7 харчування. Підсилювач містить третій резистор 8, перший кінець якого з'єднаний з емітером першого транзистора 5. Другий кінець розділового конденсатора 1 з'єднаний з другої шиною 7 харчування. Другий кінець третього резистора 8 підключений також до другої шині 7 харчування. Також лінійний підсилювач потужності містить струмообмежуючі резистор 9, перший кінець якого підключений до другої клеми 10 для підключення вхідного сигналу, а другий його кінець з'єднаний із загальною точкою з'єднання резисторів 3, 4 дільника напруги. Підсилювач має другий транзистор 11, емітер якого підключений до першої шині 6 харчування, а колектор з'єднаний з колектором першого транзистора 5. База другого транзистора 11 з'єднана з колектором першого транзистора 5. Підсилювач містить також третій транзистор 12, база якого підключена до бази другого транзистора 11 , а його n емітерів 121. 12n. підключені до першої шині 6 харчування, четверте опір 13, перший кінець якого підключений до колектора третього транзистора 12. Другий кінець опору 13 підключений до третьої шині 14 харчування. Підсилювач має четвертий транзистор 15, емітер якого з'єднаний з колектором третього транзистора 12, база його з'єднана з четвертої шиною 16 харчування. Колектор транзистора 15 підключений до першого кінця п'ятого опору 17 і є виходом лінійного підсилювача потужності. Інший кінець п'ятого опору 17 підключений до третьої шині 14 харчування.

У напрямку стрілок А показано перебіг струмів в даній схемі.

Працює даний лінійний підсилювач потужності в такий спосіб.

На вхідні клеми 2, 10 подається сигнал, який через обмежує резистор 9 і розділовий конденсатор 1 надходить на вхід першого каскаду. Транзистор 5 включений по системі емітерного повторювача, а значить, напруга на його емітер повторює напруга на його базі. Напруга на базі транзистора 5 є сума вхідної напруги і напруги зсуву. Напруга зсуву створюється дільником напруги, виконаного на резисторах 3,4. Таким чином, напруга U1 на резисторі 8 дорівнюватиме: U1 = U2 + U3 (1), де U2 - змінна напруга, що подається на вхід підсилювача, U3 - напруга зміщення, створене резисторами 3,4 і дорівнює (2) де U4 напруга, подається з джерела 7 харчування.

Далі струм протікає через транзистор 15, включений по каскадної схемою і через резистор 13. Транзистор 15 включений таким чином, що напруга на його емітер постійно і дорівнює напрузі подається з джерела 16 харчування. Тоді напруга U5 на резисторі R13 дорівнюватиме:
U5 = U6 -U7 = U6 -U8. (7),
де U6 - напруга, що подається з джерела 14 харчування,
U7 - напруга на емітер транзистора 15,
U8 - напруга, що подається з джерела 16 харчування.

З цієї формули видно, що єдиний член формули є змінною складовою N = U2 / R8. Решта членів формули є постійні величини, які визначають режим роботи підсилювача по постійному струму. Причому видно, що режим роботи підсилювача не залежить від коефіцієнтів посилення транзисторів і від температури.

Струм I6. протікає через навантаження, дорівнює току, що протікає через транзистор 15:
I6 = I5 (10).

Згідно із законом Ома напруга U10 на опорі навантаження, тобто на резисторі 17, так само:
U10 = I7 R17 (11),
де R17 - опір навантаження.

Тоді змінна складова напруги dU10 на навантаженні буде дорівнює:
dU10 = N U2 R17 / R8 (12).

Таким чином, коефіцієнт К посилення підсилювача є постійна величина, яка не залежить від коефіцієнтів посилення транзисторів 5, 11, 12, 15, 17 і температури, і дорівнює:
K = N U2 R17 / R8 / U2 = N R17 / R8 (13).

Якщо коефіцієнт К посилення підсилювача є постійна величина, значить підсилювач є лінійним і не вносить спотворень в сигнал.

Таким чином, даний лінійний підсилювач потужності дозволяє досягти лінійності посилення великих сигналів без використання зворотного негативного зв'язку, запобігти впливу розкиду характеристик транзисторів на режим посилення і запобігти впливу температури на режим роботи підсилювача.

Лінійний підсилювач потужності, що містить розділовий конденсатор, підключений першим кінцем до першої клеми для підключення вхідного сигналу, дільник напруги, виконаний на двох послідовно з'єднаних резисторах, загальна точка яких підключена до бази першого транзистора, другий кінець другого резистора підключений до першої шині харчування, а перший кінець першого резистора підключений до другої шині харчування, третій резистор, перший кінець якого з'єднаний з емітером першого транзистора, що відрізняється тим, що другий кінець розділ ного конденсатора з'єднаний з другої шиною харчування, другий кінець третього резистора підключений до другої шині харчування, а також лінійний підсилювач потужності містить струмообмежуючі резистор, перший кінець якого підключений до другої клеми для підключення вхідного сигналу, а другий його кінець з'єднаний із загальною точкою резисторів подільника напруги , другий транзистор, емітер якого підключений до першої шині харчування, а колектор з'єднаний з колектором першого транзистора, база другого транзистора з'єднана з колектором першого тр анзістора, третій транзистор, база якого підключена до бази другого транзистора, а його n емітерів підключені до першої шині харчування, четверте опір, перший кінець якого підключений до колектора третього транзистора, а другий його кінець підключений до третьої шині харчування, четвертий транзистор, емітер якого з'єднаний з колектором третього транзистора, база його з'єднана з четвертої шиною харчування, а колектор підключений до першого кінця п'ятого опору і є виходом лінійного підсилювача потужності, а інший кінець п'ятого зі спротиву підключений до третьої шині харчування.