Двухтактный усилитель мощности

 

Изобретение м.б. использовано в у-лях звуковой частоты с повьшением КПД. Цель изобретения - уменьшение нелинейных искажений. У-ль содержит усилительные эл-ты 1 и 2, диоды 3 и 4, конденсаторы 5 и 6, управляемые эл-ты связи, вьшолнеавые на регулируемых транзисторах (Т) 7 и 8, ключевые эл-ты 9 и 10, пороговые эл-ты, выполненные на сравнивающих Т 11 и 12, диодах 13 и 14, делителях напряжения 15 и 16, выполненных каждый на резисторах (Р) 17 и 18, блоки сравнения , выполненные на вспомогательных Т 19 и 20, аттенюатор, выполненньй на Р 21 и 22, нагрузку 23, шины 24 и 25, источник 26 питания. Аналоговьй режим работы Т 7 и 8 предотвращает возникающее при ключевом их режиме резкое возрастание напряжения коллектор-эмиттер эл-тов 1 и 2. Это приводит к уменьшению нелинейных искажений напряжения на нагрузке 23. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1

„„SU „„1374401 (51) 4 H 03 F 3/26

ВСЕ 1 - 1З Ч М

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4072661/24-09 (22) 30.05.86 (46) 15.02.88. Бюл. К- 6 (75) В.Н,Ногин и Н.Б.Догадин (53) 621.375.026 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 1198740, кл. Н 03 F 3/26, 1984. (54) ДВУХТАКТНЫИ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ (57) Изобретение м.б. использовано в у-лях звуковой частоты с повышением

КПД. Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений. У-ль содержит усилительные эл-ты 1 и 2, диоды 3 и

4, конденсаторы 5 и 6, управляемые эл-ты связи, выполненные на регулируемых транзисторах (Т) 7 и 8, ключевые эл-ты 9 и 10, пороговые эл-ты, выполненные на сравнивающих Т 11 и

12, диодах 13 и 14, делителях напряжения 15 и 16, выполненных каждый на резисторах (Р) 17 и 18, блоки сравнения, выполненные на вспомогательных

Т 19 и 20, аттенюатор, выполненный на P 21 и 22, нагрузку 23, шины 24 и

25, источник 26 питания. Аналоговый режим работы Т 7 и 8 предотвращает возникающее при ключевом их режиме резкое возрастание напряжения коллектор-эмиттер эл-тов 1 и 2. Это приводит к уменьшению нелинейных искажений напряжения на нагрузке 23. 1 ил.

1374401

Изобретение относится к радиотехнике и может использоваться в усилителях звуковой частоты с повьппенным

КПД.

Цель изобретения — уменьшение нелинейных искажений.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема двухтактного усилителя мощности. 10

Двухтактный усилитель мощности содержит первый 1 и второй 2 усилительные элементы, первый 3 и второй 4 диоды, первый 5 и второй 6 конденса-торы, первый и второй управляемые элементы связи, выполненные на первом

7 и втором 8 регулируемых транзисторах, первый 9 и второй 10 ключевые элементы, первый и второй пороговые элементы, выполненные на первом 11 и втором 12 сравнивающих транзисторах, третьем 13 и четвертом 14 диодах, первом 15 и втором 16 делителях напряжения, выполненных каждый на резисторах 17 и 18,.первый и второй 25 блоки сравнения, выполненные на первом 19 и втором 20 вспомогательных транзисторах, аттенюатор, выполненный на резисторах 21 и 22, нагрузку 23, первую 24 и вторую 25 шины, источни- 30 ка 26 питания.

Двухтактный усилитель мощности ра-- ботает следующим образом.

В исходном состоянии остаточные токи коллекторов первого 19 и второго

20 вспомогательных транзисторов несколько приоткрывают ключевые элементы 9.и 10, через которые происходит заряд конденсаторов 5 и 6 (токи заряда протекают также через диоды 3 и 40

4) от источника 26 питания. Если половину напряжения источника 26 обозначить через Е, то исходное напряжение на каждом из конденсаторов 5 и 6 меньше, чем 2Е, на величину остаточных напряжений на ключевых элементах

9 и 10, открытых лишь частично.

Плечи двухтактного усилителя мощ,ности работают поочередно, каждое в свой полупериод. Пусть в первый полу" период усиливаемого колебания работает первое плеча (верхнее на чертеже).

По мере увеличения мгновенных значений сигнала первый усилительный элемент 1 все больше открывается. При малых мгновенных значениях сигнала сравнивающий транзистор 11 и третий диод 13 заперты, так как напряжение на нагрузке 23 меньше, чем на резисторе 18. При этом ток первого усилительного элемента 1 протекает через нагрузку 23, общую шину источника

26 питания и первый диод 3.

При больших мгновенных значениях сигнала на нагрузке 23 третий диод

13 и сравнивающий транзистор 11 открываются, следовательно открывается

1 первый регулируемый транзистор 7, который включает первый конденсатор

5 последовательно с источником 26, что увеличивает напряжение питания плеча. В течение всего первого полупериода открыты первый вспомогательный транзистор 19 и второй ключевой элемент 10. Последний открыт практически полностью и через него второй конденсатор 6 заряжается до напряжения, близкого к напряжению источника

26 питания, т.е. равному 2Е.

Во второй полупериод аналогично работает второе (нижнее на чертеже), плечо. Напряжение на нагрузке 23 отрицательно и третий диод 13 защищает эмиттерный переход первого сравнивающего транзистора 11 от пробоя большим обратным напряжением.

Практически в течение первого же периода колебания первый и второй конденсаторы 5 и 6 заряжаются каждый до напряжения, близкого к 2Е. Поэтому открывание первого (или второго) ре" гулируемых транзисторов 7 (или 8) увеличивает напряжение питания одного плеча от Е до ЗЕ.

Таким образом, при больших мгновенных значениях напряжения на нагрузке напряжение питания плеча равно

ЗЕ, а при малых мгновенных значениях равно Е, т.е. втрое меньше. Это и обеспечивает повьппение КПД, причем выигрыш при усилении сигналов с большим пик-фактором (в них преобладают малые мгновенные значения) по сравнению с обычным усилителем класса В равен трем.

Делители 15 и 16 напряжения используются не только для установления порога открывания соответственно сравнивающих транзисторов 11 и 12, но и для введения цепи отрицательной обратной связи, которая обеспечивает аналоговый режим работы первого и второго регулируемых транзисторов

7 и 8.

При достижении напряжением на нагрузке 23 порога переключения, определяемого резистором 18 первого делите1374401 ля 15, первый сравнивающий транзистор

11 открывается и открывает первый транзистор 7. С помощью последнего первый конденсатор 5 включается пос5 ледовательно с источником 26 питания, что вызывает возрастание потенциала

-второго входа первого порогового элемента. Это, в свою очередь, приво,дит к увеличению падения напряжения на резисторе 18 и уменьшению суммарного напряжения на управляющем переходе первого сравнивающего транзистора 11. Последний призакрывается, а значит, призакрывается первый регули- 15 руемый транзистор 7. Отсюда видно, что транзисторы 11 и 7 входят в петлю отрицательной обратной связи, которая и обеспечивает их плавное отк.рывание. Аналогично работает другое 20 плечо.

Аналоговый режим работы первого и второго регулируемых транзисторов 7 и 8 предотвращает возникающее при ключевом их режиме резкое возрастание 25 напряжения коллектор — эмиттер первого и второго усилительных элементов

1 и 2. Это приводит к уменьшению нелинейных искажений напряжения на нагрузке 23.

Формула изобретения

Двухтактный усилитель мощности, содержащий в каждом плече соответственно первый и второй усилительные

35 элементы, выходные электроды которых объединены и являются выходом двухтактного усилителя мощности, выводы питания первого и второго усилительных элементов через соответствующие первый и второй диоды соединены с соответствующими первой и второй шинами источника питания, выполненного со средней точкой, являющейся общей nm- 45 ной, последовательно соединенные первый управляемый элемент связи и первый ключевой элемент, включенные между первой и второй шинами источника питания, точка соединения которых через первый конденсатор соединена

50 с выводом питания первого усилительного элемента, последовательно соединенные второй ключевой элемент и второй управляемый элемент связи, включенные между первой и второй шинами источника питания, точка соединения которых через второй конденсатор соединена с выводом питания второго усилительного элемента, первый и второй пороговые элементы, первые входы которых соединены с выходом двухтактного усилителя мощности, вторые входы— с выводами питания соответственно первого и второго усилительных элементов, а выходы — с управляющими входами соответственно первого и .второго управляемых элементов связи, первый и второй блоки сравнения, выходы которых подключены к управляющим входам соответственно второго и перного ключевых элементов, а также первый и второй делители напряжения, первые выводы которых подключены к общей шине, отличающийся тем, что, с целью уменьшения нелинейных искажений, между выходом двухтактного усилителя мощности и первыми входами первого и второго блоков сравнения включен аттенюатор, вторые входы соответственно первого и второго блоков сравнения объединены и подключены к общей шине, при этом первый и второй блоки сравнения выполнены на соответственно первом и втором вспомогательных транзисторах, имеющих разную структуру, базы которых являются первыми входами, эмиттеры — вторыми входами, а коллекторы — выходами соответственно первого и второго блоков сравнения, первый и второй пороговые элементы выполнены на соответственно первом и втором сравнивающих транзисторах, имеющих разную структуру, базы которых подключены к отводам соответственно первого и второго делителей напряжения, вторые выводы которых являются вторыми входами, а коллекторы первого и второго сравнивающих транзисторов — выходами соответственно первого и второго пороговых элементов, первыми входами которых являются одни электроды соответственно третьего и четвертого диодов, другие электроды которых подключены к эмиттерам соответственно первого и второго сравнивающих транзисторов, первый и второй управляемые элементы связи выполнены на первом и втором регулируемых транзисторах, имеющих разную структуру, базы которых являются управляющими входами соответственно первого и второго управляемых элементов связи, при этом первый сравнивающий и второй регулирующий транзисторы имеют одинаковую структуру.