ИМПУЛЬСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ С ПОВЫШЕННЫМИ ДИНАМИЧЕСКИМИ ХАРАКТЕРИСТИКАМИ
МОСЯГИН В. В., ТКАЧЕНКОЮ. П.
Описан усилитель мощности со скоростью нарастания
выходного напряжения > 100 В/мкс.
Мощность усилителя > 100 Вт.
Диапазон рабочих частот 3 Гц -1 МГц
при неравномерности амплитудно-частотной характеристики < 1 дБ.
Коэффициент гармоник <0,1%.
Развитие элементной базы современной цифровой техники предъявляет высокие требования к аналоговым импульсным устройствам, в частности к импульсным усилителям. Так, например, в установках для исследования цилиндрических магнитных доменов возникает необходимость получения на низкоомной нагрузке значительных токов различной формы на частоте до 500 кГц, что требует создания" мощных импульсных усилителей с повышенными динамическими характеристиками: скоростью нарастания выходного напряжения v до 100 В/мкс и с частотной полосой до, 1 МГц.
Тррадиционно данная задача решалась использованием усилителя, построенного по двух-каскадной схеме, содержащей дифференциальный каскад (д.к.), усилитель напряжения (у.н.)и выходной эмиттерный повторитель (э.п.). Для получения необходимых динамических характеристик проводились соответствующие корректировки. Например, в [1] для получения высокой скорости нарастания выходного напряжения применены транзисторы с граничной частотой /гр !> 45 -ч- 50 МГц, все каскады охвачены местной отрицательной обратной связью, выходной каскад собран1 на коулплемен-тарных составных транзисторах. Эти меры позволили получить v ^> 30 В/мкс.
Дальнейшее улучшение динамических свойств двухкаскадного усилителя, в первую очередь максимальной скорости нарастания выходного напряжения, возможно путем увеличения частоты единичного усиления /т усилителя либо путем уменьшения крутизны усиления 8г д.к. [2].
Первый из указанных способов предпочтительнее, поскольку уменьшение S1 предполагает введение резисторов в эмиттерные цепи или применение полевых транзисторов, имеющих меньшее значение крутизны по сравнению с биполярными транзисторами, что, как праило, приводит к увеличению напряжения смещения нуля усилителя и уменьшению коэффициента усиления без обратной связи. Поэтому целесообразно повышение Fт, которая определяется в основном частотной характеристикой У.Н.
В описываемом импульсном усилителе частота единичного усиления Ft повышена благодаря применению транзисторов с граничной частотой усиления более 50 МГц
и построению у.н. по каскодной схеме. Такое
включение позволило получить скорость нарастания > 100 В/мкс
и повысить устойчивость усилителя.
Принципиальная схема усилителя представлена на рисунке. Он содержит входной диф.каскад . (Т2 Т4) с источником тока (Т5) и коллекторной нагрузкой на транзисторах Tl T3, образующих токовое зеркало. Каскад усилителя напряжения выполнен по каскодной схеме на транзисторах Т6 и Т7 и охвачен местной отрицательной обратной связью (R8, C5, R9). Цепь С5, R8 формирует частотную характеристику усилителя для малого сигнала. Нагрузкой у.н. служит источник тока Т8.
Время установления экспериментально минимизировано выбором величины емкости корректирующего конденсатора С4. С помощью элементов Т9, R10 - R12 задается
начальное смещение на базах составных транзисторов Т10 Т12 Т11 Т13 выходного каскада и осуществляется температурная стабилизация их тока покоя. Величина тока покоя выбрана равной 40 мА.
Резистором R2 осуществляется балансировка нуля усилителя, R11 — установка тока покоя. Предварительные каскады питаются от стабилизированного источника ±40 В. Питание оконечного каскада нестабилизированное (двухполярный источник питания с выпрямителем и конденсаторами фильтра 10 000 мкФ).
Усилитель, собранный по приведенной принципиальной схеме, имеет следующие параметры:
диапазон рабочих частот 3 Гц ~ 1 МГц при неравномерности +1 дБ;
выходная мощность > 100 Вт;
сопротивление нагрузки 2-4 Ом;
скорость нарастания выходного напряжения 100 В/мкс;
полоса пропускания >700 кГц;
коэффициент гармоник <0,1% (измерен прибором С6-8)
в диапазоне частот до 30 кГц.
ЛИТЕРАТУРА
1Скрипочка С. И., Шишкань А./Ч. ПТЭ, 1983, № 6, с. 107.
2Шило В. Л. Линейные интегральные схемы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Сов. радио, 1979.
Новгородский филиал Института
повышения квалификации руководящих
работников и специалистов
Поступила в редакцию 3.V.1984
ШИРОКОПОЛОСНЫЙ УСИЛИТЕЛЬ МОЩНОСТИ
С ВЫСОКОЙ РЕГУЛИРУЕМОЙ ЛИНЕЙНОСТЬЮ
ВЛАСОВ Б. И., КУСТОВ В.'Ю., ЧАЙКОВСКИЙ А. Н.
Описан усилитель на биполярных и м д п.-транзисторах
мощностью до 100 Вт;
скорость нарастания выходного напряжения 400 В/мкс,
полюса рабочих частот 2 Гц н- 10 МГц.
Нелинейные искажения и поворот фазы на частоте 1 МГц
составляют 0,17% и 1,8° соответственно при отключенной обратной связи
Применение в оконечных каскадах широкополосных ультралинейных усилителей мощных м.д.п.-транзисторов позволяет максимально использовать их основные электрические параметры при относительно слабой, порядка 20 дБ, обратной связи (о.с.) [источники 1 - 5]. Предлагаемый усилитель ( см. рисунок) обладает высокой температурной стабильностью, нечувствительностью к коротким замыканиям выхода, вторичному и тепловому пробою. Стабилизация тока покоя и защита от перегрузок осуществляются дифференциальным усилителем M1 путем преобразования разности опо-рного напряжения на его неинвертирующем входе и напряжения на диоде Д6, зависящего от тока через м.д.п.-транзисторы Т7 - Т8, в ток,, регулирующий положение рабочей точки биполярных транзисторов Т3, Т5, являющихся динамическими нагрузками предоконечных транзисторов Т4, Т6. Входные каскады М1 - М3 выполнены по схеме усилителя тока с взаимными связями. Такое включение обеспечивает стабильность амплитудно-частотной (а.ч.х.) я фазочастотной (ф.ч.х.) характеристик в широкой полосе рабочих частот усилителя [6 -f- 8].
При испытании усилителя в интервале температур —20 +60° С были получены следующие характеристики:
неравномерность а.ч.х. <0>400 В/мкс,
нелинейные искажения 0,001%,
динамический диапазон 87 дБ,
ф.ч.х. постоянна в диапазоне частот до единиц мегагерц.
При входном сигнале амплитудой 0,2 В и с длительностью фронта 0,15 нс, поступающем от генератора перепадов Я4С-20А, выходной сигнал усилителя имел амплитуду 13,2 В и длительность фронта 32 нс
Регулировка усилителя сводится к установке потенциометра R1 в положение, соответствующее минимуму нелинейных искажений на выходе усилителя при отключенной цепи обратной свяэи. Потенциометром Rz устанавливается требуемый коэффициент усиления.
ЛИТЕРАТУРА
1. Куи М В., Регл Л. Электроника, 1976, № 13, с. 37.
2. Бачурин В. В., Дьяконов В. П. ПТЭ, 1979, Л* 5, с. 134.
3. Бачурин В. В., Дьяконов В. П. Электросвязь, 1980, № 8, с. 52.
4. Дьяконов В. Л. ПТЭ, 1981, № 3, с. 130.
5. Бачурин В. В., Бельков А. К., Дьяконов В. П. Обзоры по электронной технике, сер. Полупроводниковые приборы, 1981, вып. 7 (799), с. 60.
6. Gilbert В. IEEE Trans , 1968, v. SC-3, № 4, p 353.
7. Джилъберт Б. Зарубежная радиоэлектроника,
1969, № 11, с. 89.
8. Куркин Ю. Л., Куркина Н. С., Минаев ?. С., Орехова Т. С. Автометрия, 1973, № 6, с. 64.
•л
Воронежский госуниверситет Поступила в редакцию 19.VII.1984
