Усилитель с распределенным усилением на транзисторах

297IIO

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союа Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 23,01,1969 (¹ 1299842!26-9) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 02,!11.1971. Бюллетень ¹ 9

Дата опубликования описания 28.1Ъ .1971

МПК Н 03f 1т42

Комитет по делам иаобретеиий и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 621.375.121.2 (088.8) Авторы изобретения

Заявитель

О. В. Алексеев, В. И. Говорухин и В. В. Poëåâîé, Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт имени В. И. Ульянова (Ленина) УСИЛИТЕЛЬ С РАСПРЕДЕЛЕННЫМ УСИЛЕНИЕМ

HA TPAHÇHCTOPAX

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в различных широкополосных усилительных устройствах, например, в качестве неперестраиваемого широкодиапазонного каскада коротковолнового радиопередатчика.

В настоящее время усилители с распределенным усилением (УРУ) на транзисторах строятся по следующим схемам: трансформаторной схеме УРУ на транзисторах с общей базой, УРУ на транзисторах с общим эмиттером без коррекции и УРУ на транзисторах с общим эмиттером с различными схемами коррекции.

Первая из указанных схем использует наиболее широкополосную из схем включения транзистора — схему с общей базой. Вверхняя рабочая частота усилителя соизмерима с граничной частотой усиления транзистора по току в схеме с общей базой f.. Коэффициент усиления каскада достаточно высок.

В данном усилителе необходимо использовать большое количество по числу транзисторов в каскаде) широкополосных согласующих трансформаторов, что усложняет схему и конструкцию УРУ.

Вторая из указаншлх схем использует включение транзисторов с общим эмиттером, и является аналогом УРУ на электронных лампах с общим катодом. Коэффициент усиления данной схемы весьма высок, но верхняя граьитчная частота усилителя не может превышать граничной частоты транзистора по крутизне, в схеме с общим эмиттером, в силу чего данная

5 схема находит ограниченное применение.

Третья из указанных схем также использует включение транзистора с общим эмиттсром, но для расширения полосы равномерно усиливаемых частот испо Iüçóþòñÿ различные

10 схемы коррекции. К числу таки.; схем коррекции относится использование отрицательной обратной связи по току за счет включения в цепь эмиттера всех транзисторов УРУ сопротивлений обратной связи. Верхняя граничная

15 частота усилителя может быть получена весьма высокой. Отсутствие высокочастотных широкополосных трансформаторов делает данную схему конструктивно более простой, чем Tðë.Iåформаторная схема УРУ.

20 Общим свойство I указанных схем является то, что возбуждение всех транзисторов каскада осуществляется за счет мощности входного сигнала. Однако во избежание сильного затухания сигнала во входной линии переда25 чи необходимая для возбуждения транзисторов мощность должна составлять лишь малую часть мощности входного сигнала. При этом основная часть мощности входного сигнала расходуется в нагрузочном сопротивлении

30 входной aIIIIIIII передачи.

297110

gc

В предлагаемом усилителе лишь первый транзистор возбуждается за счет мощности входного сигнала, вне зависимости от количества транзисторов, примененных в каскаде, Возбуждение остальных транзисторов каскада осуществляется за счет мощности, которая в усилителе-прототипе расходовалась бесполезно на сопротивлении обратной связи. Для этого в предлагаемом усилителе в цепь эмиттера предшествующего транзистора вместо сопротивления обратной связи включается отрезок согласованной искусственной линии, в качестве емкостного элемента которой используется входное сопротивление последующего транзистора.

За счет применения такой схемы удается существенно повысить коэффициент усиления llo мощности. Широкополосность и выходная мощность усилителя при этом не уменьшаются, а конструктивное осуществление не сложнее, чем у прототипа, На чертеже изображена принципиальная схема предлагаемого усилителя с распределенным усилением на транзисторах.

Усилитель может содержать любое число секций, в данном случае четыре. Каждая секция усилителя содержит транзистор, включенный по схеме с общим эмиттером. Сигнал, который должен быть усилен, прикладывается к входным клеммам 1 и 2. Клемма 2 подсоединена к общему проводу 8, который заземляется. Через входное согласующее звено 4 и разделительный конденсатор 5 сигнал поступает на базу б транзистора 7 первой секции усилителя. Эмиттер 8 транзистора 7 подключен ко входу отрезка искусственной длинной линии 9, включающего индуктивности 10, 11, емкости 12, 18 и нагрузочное сопротивление 14.

Входное сопротивление транзистора 15 второй секции усилителя учитывается при выборе значений индуктивности 11, емкости 13 и сопротивления 14.

Вторая секция усилителя аналогично содержит транзистор 15, база которого через разделительный конденсатор 1б подключена к отводу отрезка искусственной длинной линии 9, Эмиттер транзистора 15 подключен ко входу следующего отрезка искусственной длинной линии 17 и т. д.

В усилителе может быть использовано любое число секций, каждая из которых (за исключением последней) полностью аналогична двум первым, описанным выше. В приведенной схеме это относится к третьей секции.

Последняя секция усилителя, в данном случае четвертая, как и предыдущие, содержит транзистор 18, база которого через разделительный конденсатор 19 подключена к отводу отрезка искусственной длинной линии 20 (allaлогично отрезкам линии 9 и 17), принадлежащего третьей секции усилителя. Эмиттер транзистора 18 присоединен к заземленному IIpovoду 3 через параллельную RC-цепочку 21, состоящую из сопротивления 22 и конденсатора 23, Коллекторы транзисторов, как и в известных схемах, подключаются к выходной линии передачи. Каждая секция выходной линии передачи содержит две индуктивности (например, в первой секции индуктивности 24 и 25) и, если это необходимо, дополнительно подключаемый конденсатор (в первой секции конденсатор 26). Вместе с выходной емкостью . транзистора эти элементы образуют Т-звено

10 искусственной длинной линии (например, 27 в первой секции).

На своем левом конце выходная линия нагружена на сопротивление 28, равное волчовому сопротивлению линии, подключаемое че15 рез разделительный конденсатор 29. Сопрогивл IIIIe 28 согласуется с выходным сопротивлением линии при помощи последовательно-производной in-полусекции фильтра 80, состоящей из последовательной индуктивности 81, парал20 лелькой индуктивности 82 и конденсатора 88.

Нагрузка усилителя, показанная на схеме как сопротивление 34, через разделительный конденсатор 85 и последовательно производную т-полусекцию фильтра 3б (аналогичнук

25 полусекции фильтра 80) подключается к выходу последней (четвертой) секции кочлекторной линии передачи.

Питание коллекторных цепей транзисторов осуществляется через дроссель 87. С помощью

З0 сопротивлений 38, 39, 40, 41 производится питание базовых цепей транзисторов по постоянному току. Подача смещения на базы транзисторов может осуществляться либо от источника коллектор ного питания через потен35 циометр 42 (как это показано на схеме), либо от отдельного источника.

Как указывалось выше, на входе усилителя ставится согласующее звено 4, задача которого заключается в обеспечении постоянства

40 входного сопротивления усилителя. Согласующее звено 4 включает индуктивности 48 и 44, которые вместе с емкостной составляющей входного сопротивления транзистора 7 образуют Т-звено фильтра нижних частот, нагру45 женное на сопротивление 45.

Входное сопротивление первого транзистора

7 также содержит активную составляющую

r „но так как затухание, вносимое ей при одном звене в искусственной линии, обычно

50 не играет роли, волновое сопротивление входного Т-звена фильтра (а следовательно, и входное сопротивление усилителя) может быть выбрано только исходя из емкостной составляющей входного сопротивления транзистора

55 C,„в соответствии с обычной формулой

Рвх =

1„С,, Сигнал, приложенный ко входу схемы, через

60 согласующее входное звено 4 и разделительньIII конденсатор 5, поступает на базу транзистора 7 первои секции усилителя и вызывает появление коллскторного и эмиттерного токов транзистора. Эмиттерный TQK транзи65 стора 7 создает напряжение на входе отрезка

297ii0 ь ФДЙ7я аваи>1 Вгпарая Санкция, 717еппья се>гиия 4егпббртпая1 июля

50 I 27

29 1- — -- -1

Составитель В. Нагнрнов

Техред E. Ворисова Корректор Т. А. Джаманкулова

1 едактор Е. Г. Гончар

Заказ 1102!8 Изд М 442 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, К-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. СануBQBd, 2 искусственной длинной линии 9, которое через некоторое время задержки т поступает на вход транзистора 15 второй секции усилителя.

Эмиттерный ток транзистора 15, в сво1о очередь, создает на входе отрезка искусственной длинной линии 17 напря>кение, которое через время задержки т достигнет базы транзистора третьей секции усилителя. Лналогично, с задержкой на величину т происходит возбуждение транзистора четвертой секции.

Коллекторный ток каждого транзистора, как в общеизвестных схема УРУ, создает в коллекторной линии две волны, одна из которых распространяется в сторону сопротивления >4 (прямая волна), а другая в сторону сопротивления 28 (обратная волна). Если время задержки коллекторной искусственной длинной линии между коллекторами соседних транзисторов составляет величину т, то имеет место синфазное сложение прямых волн в сопротивлении 84.

Волновые сопротивления отрезков длинной линии 9, 17, 20 (и им подобных при большем числе секций в усилителе), а также сопротивление 22 обратной связи в цепи эмиттера транзистора последней (четвертой) секции усилителя, в общем случае могут быть выбраны различными. В случае их равенства, в силу известных свойств эмиттерного повторителя, наблюдается некоторое уменьшение напряжения возбуждения последующих транзисторов, правда весьма незначительное, так как крутизна транзисторов, как правило, очень велика. При определенной структуре этик отрезков длинной линии, благодаря усилительным сВоНсТВВМ эмиттерного повторителя, может быгь не только выравнено напря>кение возбуждения всех транзисторов каскада, но мо>кет быть получено даже увеличение мощности возбуждения последующих транзисторов.

Предмет изобретения

Ус;1литель с распределенным усилением на транзисторах по схеме с общи;J э.п1ттером, содержащий выходную искусственную дл11нную линию, к отводам которой подкл1очены коллск20 торы тран",èñòîðîâ, отгпиа оп1 шся тсм, что, с целью увеличения коэффициента усиления, база каждого последующего транзистора подключ H3 к эмнттеру предыдущего транзистора через отрезок искусственной длинной линни, 25 время задер>кки которого выбрано равным времени задержки соответствующего участка выходной искусственной длинной лпнпп.