ДВУХТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к области радиотехники, в частности к двухтактным усилителям мощности, и может найти применение в качестве одного из каскадов выходных усилителей высокой точности (линейности).
Известен двухтактный усилитель мощности, описанный в патенте на изобретение RU №2298282, верхнее плечо которого образовано
последовательно соединенными каскадами с общим эмиттером на транзисторах VT2 и VT4 (нижнее плечо образовано аналогичными каскадами на транзисторах VT3 и VT5). К коллекторам выходных транзисторов VT4 и VT5 подключена нагрузка Rн. Источник напряжения смещения Uсм, включенный между базами транзисторов VT2, VT3, задает их ток покоя, стабилизируемый эмиттерными резисторами R2, R3. Источником тока сигнала, раскачивающим комплементарные плечи усилителя, служит транзистор VT1, коллектор которого нагружен на последовательно включенные источник Uсм и резистор R1.
Также известен усилитель, описанный в патенте на изобретение RU №2298282 который выбран в качестве прототипа. В нем приняты меры для борьбы с искажениями режима отсечки. Верхнее (нижнее) по схеме плечо состоит из последовательно соединенных каскадов с общим эмиттером на транзисторах VT1 (VT2) и VT3 (VT4). Резисторы R1, R2 служат нагрузкой для предшествующего каскада раскачки указанных плеч. Источник напряжения смещения на диодах VD1, VD2 задает ток покоя транзисторов VT1, VT2, стабилизируемый резисторами R3, R4 в их эмиттерах.
Недостатком вышеуказанных усилителей мощности является структурная сложность, которая заключается в том, что устройства содержат предварительные каскады (транзисторы VT2, VT3 в схеме в патенте RU №2298282 и транзисторы VT1, VT2 в схеме прототипа), также присутствие стабилизирующих резисторов в этих каскадах (R2, R3 в схеме в патенте RU №2298282 и R3, R4 в схеме прототипа) приводит к дополнительным потерям мощности. Если убрать эти каскады, часть тока от источника постоянного напряжения (питания) пойдет через источник сигнала, что тоже приведет к дополнительной потере мощности. Если изолировать входную цепь с источником сигнала с помощью конденсаторов, это ухудшит низкочастотные свойства схемы.
Технической задачей, решение которой достигается полезной моделью, является уменьшение потерь мощности без ухудшения низкочастотных свойств усилителя.
Сущность технического решения заключается в том, что в двухтактном усилителе мощности, содержащем комплементарную пару биполярных транзисторов (VT1 типа n-p-n и VT2 типа p-n-р), эмиттеры которых соединены вместе, два последовательно соединенных диода (VD1 и VD2), включенные между базами транзисторов, общая точка соединения катода и анода соответствующих диодов является точкой входа усиливаемого сигнала (источник сигнала), т.е. полярность каждого диода совпадает с полярностью эмиттерного перехода соответствующего транзистора, два резистора (R1 и R2), источник постоянного напряжения и нагрузка Rn, при этом один конец каждого резистора подключен к базе соответствующего транзистора, источник постоянного напряжения выполнен в виде пары двухполюсных источников постоянного напряжения, например, двух батарей питания (Е1 и Е2), подключенных к коллекторам соответствующих транзисторов (VT1 и VT2) и к другому концу соответствующих резисторов (R1 и R2), полюсы источников питания (Е1 и Е2), противоположные тем, которые подключены к коллекторам транзисторов (VT1 и VT2), соединены вместе, эта точка соединения подключена к одному из концов нагрузки (Rn), другой конец которой соединен с общим проводом («землей») устройства и точкой соединения эмиттеров транзисторов (VT1 и VT2).
В качестве примера осуществления предложенного усилителя приведен возможный вариант его принципиальной схемы, которая включает комплементарную пару биполярных транзисторов VT1 (в качестве его взят n-p-n транзистор КТ315Б) и VT2 (p-n-р транзистор КТ361Б), эмиттеры которых соединены вместе, два последовательно соединенных диода VD1 и VD2 (взяты диоды КД522Б), включенные между базами транзисторов, общая точка соединения катода и анода соответствующих диодов является точкой входа усиливаемого сигнала (источник сигнала), два резистора R1=270 Ом и R2=270 Ом, при этом один конец каждого резистора подключен к базе соответствующего транзистора, источник постоянного напряжения выполнен в виде двух батарей питания Е1 и Е2 (в качестве каждой батареи взяты сдвоенные пальчиковые батарейки, соединенные последовательно, с общим напряжением каждой батареи 3 вольта), подключенных к коллекторам соответствующих транзисторов VT1 и VT2 и к другому концу соответствующих резисторов R1 и R2 (таким образом между коллектором и базой каждого транзистора помещен резистор для создания тока покоя), полюсы батарей питания Е1 и Е2, противоположные тем, которые подключены к коллекторам транзисторов VT1 и VT2, соединены вместе, эта точка соединена с одним из концов нагрузки Rn=100 Ом, другой конец которой соединен с общим проводом («землей») устройства и точкой соединения эмиттеров транзисторов VT1 и VT2.
Усилитель работает следующим образом.
Через резисторы R1, R2 и диоды VD1,VD2 протекает постоянный ток покоя, благодаря чему на базах транзисторов VT1,VT2 создается небольшое напряжение относительно их эмиттеров, и они находятся в «приоткрытом» состоянии (все это сделано для борьбы с искажениями отсечки). Положительная полуволна напряжения источника сигнала открывает транзистор VT1 еще больше. Транзистор VT2 при этом закрывается (полностью или частично). Усиленный ток коллектора транзистора VT1 протекает через нагрузку (Rn), при этом падение напряжение на нагрузке пропорционально коллекторному току и сопротивлению нагрузки.
Отрицательная полуволна напряжения источника сигнала открывает другой транзистор (VT2). Приоткрытый транзистор VT1 при этом закрывается (полностью или частично). Усиленный ток коллектора транзистора VT2 также протекает через нагрузку Rn.
Технический результат заключается в уменьшении потерь мощности без ухудшения низкочастотных свойств усилителя. Для этого в электрической схеме предлагаемого усилителя мощности изменено выполнение источника постоянного напряжения, в котором (для исключения прохождения тока через источник усиливаемого сигнала) батареи питания Е1 и Е2 переподключены к коллекторам. Для устранения искажений, связанных с отсечкой, в данной схеме сохраняются резисторы R1, R2 и диоды VD1, VD2 (для создания тока покоя). При этом отпадает необходимость в предварительном каскаде, что, в свою очередь, приводит к упрощению устройства.