ДВУХТАКТНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
TWO-CYCLE POWER AMPLIFIER

Изобретение относится к области радиоэлектроники и может быть использовано в качестве усилителя синусоидальных колебаний повышенной мощности.
Известен двухтактный усилитель мощности [1] с трансформаторными входом и выходом, содержащий два транзистора, эмиттеры которых соединены с общей точкой схемы, базы обоих транзисторов соединены с общей точкой схемы через резисторы, коллекторы транзисторов присоединены к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, между средней точкой первичной обмотки и общей точкой схемы включен источник питания, нагрузка подключена ко вторичной обмотке выходного трансформатора, выводы вторичной обмотки входного трансформатора соответственно соединены с базами транзисторов, а источник усиливаемого сигнала подключен к первичной обмотке входного трансформатора.
Поскольку усилители мощности работают с большими входными сигналами, очень часто обратное напряжение между базой и эмиттером транзисторов в таком усилителе превышает величину, разрешенную техническими условиями.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному техническому решению является двухтактный усилитель мощности [2] с трансформаторным входом и выходом, каждое плечо которого выполнено на транзисторе с резистором в цепи эмиттера, причем база транзистора соединена с одним концом соответствующей вторичной обмотки входного трансформатора, другой конец каждой вторичной обмотки входного трансформатора подключен к эмиттеру транзистора противоположного плеча.
В таком усилителе величина обратного напряжения между базой и эмиттером транзистора определяется разностью между величиной напряжения на вторичной обмотке входного трансформатора и величиной напряжения на резисторе в цепи эмиттера открытого транзистора. Таким образом, в известном устройстве резистор в цепи эмиттера, снижая величину обратного напряжения закрытого транзистора, одновременно уменьшает коэффициент усиления усилителя.
Техническим результатом настоящего изобретения является разделение функций ограничения обратного напряжения и регулирования выходной мощности усилителя.
Технический результат достигается тем, что в двухтактном усилителе мощности с трансформаторным входом и выходом, каждое плечо которого выполнено на транзисторе с резистором в эмиттере, вторые выводы резисторов в эмиттерах транзисторов обоих плеч соединены с общей точкой схемы, коллекторы транзисторов подключены к крайним выводам первичной обмотки выходного трансформатора, к вторичной обмотке которого подключена нагрузка, между средней точкой первичной обмотки выходного трансформатора и общей точкой схемы подключен источник питания, а источник усиливаемого сигнала подключен к первичной обмотке входного трансформатора, в схему усилителя введены два дополнительных резистора, причем первый дополнительный резистор включен между первым выводом вторичной обмотки входного трансформатора и базой первого транзистора и точка соединения первого дополнительного резистора и базы первого транзистора подключена к эмиттеру второго транзистора, а второй дополнительный резистор включен между вторым выводом вторичной обмотки входного трансформатора и базой второго транзистора и точка соединения второго дополнительного резистора и базы второго транзистора подключена к эмиттеру первого транзистора.
На фиг. 1 представлена схема двухтактного усилителя мощности. Двухтактный усилитель мощности содержит источник усиливаемого сигнала 1, входной трансформатор 2, первый транзистор 3 с резистором 4 в цепи эмиттера, второй транзистор 5 с резистором 6 в цепи эмиттера, первый дополнительный резистор 7, второй дополнительный резистор 8, выходной трансформатор 9, нагрузку 10 и источник питания 11.
На фиг. 2 представлены результаты моделирования работы двухтактного усилителя мощности. На фиг. 2 цифрами обозначено: 12 - выходной сигнал источника 1, 13 - сигнал между базой и эмиттером первого транзистора 3, 14 - сигнал между базой и эмиттером второго транзистора 5, 15 - сигнал на коллекторе первого транзистора 3, 16 - сигнал на коллекторе второго транзистора 5, 17 - выходной сигнал усилителя.
Двухтактный усилитель мощности работает следующим образом. Двухполярный синусоидальный сигнал от источника 1 через выходную обмотку трансформатора 2 и резисторы 7 и 8 поступает на базы соответственно первого 3 и второго 5 транзисторов, соединенные с эмиттерами соответственно второго 5 и первого 3 транзисторов. Таким образом, между базой и эмиттером первого транзистора 3 и базой и эмиттером второго транзистора 5 поочередно через половину периода исходного сигнала прикладывается напряжение открывающей полярности, при этом переходы база-эмиттер каждого из транзисторов 3, 5 в совокупности с резисторами 7, 8 работают как полупроводниковый ограничитель напряжения. Ограничение величины обратного напряжения на переходах база-эмиттер каждого транзистора достигается тем, что переходы включены встречно и прямое (открывающее) напряжение одного транзистора будет обратным для другого. Таким образом, величина обратного напряжения у каждого транзистора никогда не превышает прямого напряжения. Форма сигналов между базами и эмиттерами транзисторов 3 и 5 приведены на фиг. 2 под номерами 13 и 14 соответственно.
Транзисторы 3 и 5 открываются поочередно через половину периода и ток от источника 11 протекает поочередно через каждую половину первичной обмотки выходного трансформатора 9 и соответствующий резистор 4 или 6. Противофазные токи первичной обмотки складываются во вторичной обмотке выходного трансформатора и поступают в нагрузку 10. Изменением величины резисторов 4 и 6 в эмиттерах транзисторов регулируется выходная мощность усилителя.
На фиг. 2 показано соотношение амплитуд и частоты входного 12 и выходного 17 сигналов предлагаемого усилителя мощности. Амплитуда синусоидального сигнала источника 1 равна 5 В, частота 5 МГц. Коэффициент трансформации входного трансформатора 2 по напряжению равен 2. Величина дополнительных резисторов 7, 8 равна 0,5 Ом. Величина резисторов 4, 6 в эмиттерах транзисторов равна 2 Ом. Коэффициент трансформации выходного трансформатора 9 по напряжению равен 10. Сопротивление нагрузки 10 равно 50 Ом. Напряжение источника питания 11 равно 28 В.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. Проектирование радиопередающих устройств. Учебное пособие для вузов под редакцией В.В. Шахгильдяна, М.: Радио и связь, 1993, стр. 107, рис. 2.11б.
2. Авторское свидетельство СССР №507912, 25.03.76. Двухтактный усилитель мощности.