Усилитель мощности

 

О П И C А Н И Е <„,уды

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советсиик

Социапистическик республик (6I ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 24.05.78 (2I ) 2620637/18-09 (5 т ) М. КЛ

Н 03 F 3/213 с присоединением заявки И

Веудеротввииый комитет

СССР (23) Приоритет ао делам ивобретеиий н открытий

Опубликовано 30.06.80. Бюллетень J%24

Дата опубликования описания 30.06.80 (53) УД К 62 1.375..026 (088.8 ) (72) Авторы изобретения

Ф, Ф, - Р. Лаупмаа и Р. В, Тийкмаа

Электротехнический завод им. Х. Пегельмана (7l) Заявитель (54) УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Изобретение "относится к усилителям мощности и может использоваться, например, в миниатюрных слуховых аппаратах.

Известен усилитель мощности, охваченный обшей отрицательной обратной связью и содержащий,предварительный каскад и выходной двухтактный каскад на транзисторах разного типа проводимости, вход каждого плеча которого подключен K соответствующей шине источника питания через соответствуюший генератор тока 11), 10

Однако известный усилитель мощности имеет невысокий коеффициент усиления, Целью изобретения является увеличение коэффициента усиления, т5

Йля етого в усилителе мощности, ozваченном обшей отрицательной обратной связью и содержашем предварительный каскад и выходной двухтактный каскад на транзисторах разного типа проводимости, вход каждого плеча которого подключен к соответствуюшей шине источника питания через соответствующий генератор тока, выход предварительного каскада подсоединен к входу генератора тока одного из плеч, а в каждом плече выходного двухтактного каскада емиттер транзистора подключен к соответствующей шине источника питания через дополнительный резистор и к входу гейератора тока — через эмиттерно-базовый переход дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к выходу генератора тока другого плеча.

На чертеже представлена принципиальная електрическач схема предложенного усилителя мощности

Усилитель мощности содержит предвари тельный каскад, выполненный, например, на транзисторах 1, 2, 3, резисторах 4, 5 и конденсаторе 6 с генераторами 7 и

8 тока в коллекторных цепях транзисторов 1, 2, выходной двухтактный каскад на транзисторах 9 и 10 разного типа проводимости, входы плеч которого подключены к соответствующей шине источника питания через генераторы тока, соответственно выполненные на транзисторе 11, резисторе 12, источнике 13 и транзисторе

3 7449

14 в диодном включении> транзисторе 15 в диодном включении, резисторе 16> транзисторе 17 и резисторе 18, дополнительные транзисторы 19, 20, дополнительные резисторы 21, 22, цель отрицательной обратной связи, состоящую из резистсров

23, 24, конденсатора. 25. и переменного резистора 26, регулирующего коэффициент усиления, и источник 27 питания 2,8— микрофон, резистор 29 и конденсатор 30- lo элементы цепи коррекции по выходу, 31— телефон. Элементы 28-31 приведены для случая использования предложенного усилителя мощности в слуховом аппарате.

Предложенный усилитель мощности ра- 15 ботает следующим образом.

На вход усилителя мощности поступает малый или средний уровень входного сигнала. Целесообразно, чтобы в это время потребление тока было бы минимальным, 2О но при большом входном сигнале усилитель мощности должен выдавать значительную выходную мощность. Известно, что это обеспечивается режимом "В" и "AB .При низком напряжении питания 0 > и поряд- 25 ка 1-1,5 В и особенно в интегральном исполнении дпя обеспечения этого режима нужно преодолеть следующие трудности: согласовать высокое выходное сопротивление усилительного каскада с нагрузкой без 30 эмиттерных повторителей; обеспечить двухтактный выходной сигнал; обеспечить ма- лые нелинейные искажения; получить максимальную амплитуду выходного напряжения. 35

Для преодоления этих трудностей служит предварительный каскад. Транзисторы

1, 2 предварительного каскада работают при токах эмиттера 20-30 мкА, величина которого выбрана с точки зрения шумовой 40 согласованности с электретным микрофоном (выходное сопротивление которого равно 3-6 кОм) и из экономических соображений. Известно, что при стандартном р- И-изоляционном процессе изготовления 45 интегральных схем получают р- И-р-латеральные транзисторы с низким прямым коэффициентом передачи тока при коротком замыкании на выходе Ь Zqp порядка 103О. Следовательно, при применении в пред- . 50 варительном каскаде р- р --р-латерального транзистора требуемый минимальный базовый ток

Е .. " =, = Ю. () 4Е мокс

Видно, что для получения достаточного базового тока требуется построение какогото согласующего каскада дпя сдвига напряжения и токовой развязки. Усилительный каскад с динамической нагрузкой допускает малую нагрузку по току, в противном случае быстро падает коэффициент усиления каскада. Во избежание этого в предварительном каскаде введен дополнительный транзистор 3, образующий совместно с транзистором 15 конвертор напряжение — ток. Этот каскад работает при токе

30-50 мкА, при этом он снимает с предыдущего каскада ток 0,3-1 мкА, что достаточно мало. Транзисторы 11, 19, 20, 17 обеспечивают правильное смещение (в режиме "АВ" или "B") транзисторов выходного каскада в диапазоне напряжения питания и одновременно требуемый базовый ток величиной порядка 100 мкА, Пс следний обеспечивается генератором тока

13, транзистором 14 и отношением площадей эмиттеров транзисторов 15, 20, 17 (отношения 1:3, 3:3,3). Для уменьшения нелинейных искажений, связанных с режимом

"АВ или "В", усилитель мощности охвачен местной глубокой отрицательной обратной связью: резисторы 4 и 5 обеспе цюают фиксированное усиление с второго транзистора предварительного каскада до выхода усилителя около 15 раз. Если первый каскад усиливает.в 200-500 раз (в типичном случае),то общий коэффициент усиления по напряжению составляет 30007500, что больше, чем достаточно. Конденсатор 6 служит для частотной коррекции усилителя. Резисторы 12, 21, 22, 18 обеспечивают пороговый режим транзисторов 9 и 10, которые по одному в зависимости от полярности выходного сигналя рассеивают мощность на нагрузку-телефон 31, Наличие местной и обшей отрицательной обратной связи обеспечивает температурную стабильность усилителя, что особенно важно прн низких напряжениях питания. Коэффициент усиления регулируется переменным резистором 26.

Наличие нескольких обратных связей дает дополнительную возможность регулировать коэффициент усиления усилителя мощности. Выходной двухтактный каСкад, работающий в режиме "АВ" — "B", позволяет усилителю работать при малом потребляемом токе, а выполнение его ня транзисторах противоположного типа проводимости повышает температурную стябигп; ность, Предложенный интегральный усилитель мощности может найти широкое применение в слуховых аппаратах для людей с чяс5 744 тичной потерей слуха, в ультраминиатюрной аппаратуре, где необходимо. малое потребление тока с малыми нелинейными искажениями, и в приемно-передаюшей аппаратуре специального применения. 5 формула изобретен ия

Усилитель мошности, охваченный об- <0 шей отрицательной обратной связью и содержаший предварительный каскад и выходной двухтактный каскад на транзисторах разного типа проводимости, вход каждого плеча которого подключен к соответствую- !5 шей шине источника питания через соответствуюший генератор тока, о т л и—

915 6 ч а ю ш и и с я тем, чтс с целью увеличения коэффициента усиления, выход предварительного каскада подключен к входу генератора тока одного из плеч, а в каждом плече выходного двухтактного каскада эмиттер транзистора подключен к соответствуюшей шине источника питания через дополнительный резистор и к входу генератора тока через эмиттерно-базовый переход дополнительного транзистора, коллектор которого подключен к выходу генератора тока другого плеча.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1, Патент США Ию 3997849, кл. Н 03 F 33//118833, опублик. 14.12.76 (прототип) .

Составитель Г. Челей

Редактор И. Грузова Техред О. Андрейко Корректор М. немчик

Заказ 3680/13 Тираж 995 П одп ис но е

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4