一種寬帶線性載流放大器的制造方法
【專利摘要】一種寬帶線性載流放大器，本文描述了一種適合載流線性驅(qū)動(dòng)的放大器。它包括一個(gè)三角波到正弦整流電路和一個(gè)自動(dòng)電平控制。它采用了一個(gè)線性避雷器電路，即使當(dāng)傳輸能力被禁用的時(shí)候，也是有源的。該電路以集成電路的形式顯示，其輸出可以通過片外元件驅(qū)動(dòng)。
【專利說明】一種寬帶線性載流放大器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及載流信號(hào)傳送器，它的設(shè)計(jì)為交流電源線。該電路的設(shè)計(jì)，以接收一個(gè)
二角形號(hào)。
【背景技術(shù)】
[0002]振蕩器產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，其頻率在一個(gè)相對(duì)較寬的范圍內(nèi)受電壓控制，其包括理想的載流帶。由于電源線具有很復(fù)雜的阻抗，這個(gè)信號(hào)傳送器必須能夠?yàn)榭勺兊碾娮杼峁┫鄳?yīng)的電源。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一個(gè)放大器，其能夠有效地為交流電源線提供300KHZ的信號(hào)。
[0004]本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一個(gè)放大器，其具有一個(gè)電流輸出，以便短路保護(hù)，能夠驅(qū)動(dòng)阻抗可變的負(fù)載。
[0005]本發(fā)明的第三個(gè)目的是提供一個(gè)放大器，其能夠驅(qū)動(dòng)一個(gè)交流電源線，其包括一個(gè)正電源線性避雷器，當(dāng)放大器關(guān)閉的時(shí)候，其是正向的。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
這些和其他的目的在如下的一個(gè)集成電路裝置中實(shí)現(xiàn)。一個(gè)電流放大器被耦合，以驅(qū)動(dòng)一個(gè)調(diào)諧電路負(fù)載，該負(fù)載耦合到交流電源線上。輸出級(jí)包括一個(gè)齊納二極管，當(dāng)線性振蕩超過齊納電壓的時(shí)候，避雷器使得輸出晶體管導(dǎo)通，以驅(qū)動(dòng)該齊納二極管。電流放大器由自動(dòng)電平控制驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)，以感應(yīng)輸出信號(hào)，當(dāng)輸出超過預(yù)設(shè)的閾值的時(shí)候，調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)。自動(dòng)電平控制是整流電路的電流驅(qū)動(dòng)，其接收一個(gè)三角波形輸入，并產(chǎn)生一個(gè)正弦波形電流驅(qū)動(dòng)。提供傳送器信號(hào)的端子不損壞避雷器的工作，并提升片外元件的輸出信號(hào)的能力。
[0007]對(duì)比專利文獻(xiàn):CN202043080U —種寬帶直流放大裝置201120084911.9，CN202395728U 寬帶大功率放大器 201120427139.6。
[0008]【專利附圖】

【附圖說明】:
圖1所示是本發(fā)明的電路框圖。
[0009]圖2所示是本發(fā)明的集成電路的示意圖。
[0010]【具體實(shí)施方式】:
圖1是本發(fā)明信號(hào)傳送器的方框圖。輸入是一個(gè)三角波形信號(hào)，其應(yīng)用在端子9和10之間。當(dāng)這個(gè)信號(hào)通過整流級(jí)11的時(shí)候，其產(chǎn)生一個(gè)正弦波形。產(chǎn)生的正弦信號(hào)應(yīng)用在自動(dòng)電平控制(ALC)電路12的一個(gè)輸入上，其驅(qū)動(dòng)功率放大器14。儲(chǔ)能電路15由功率放大器14激發(fā),在端子17和18上產(chǎn)生一個(gè)正弦波形功率輸出信號(hào),其表不信號(hào)傳送器的輸出。電容16的選擇，使得其在載流頻率下，具有低阻抗，但是在直流和低功率線性頻率(60HZ)的條件下，具有相對(duì)較高的阻抗。因此，端子17和18可以連接在電源線上，以提供一個(gè)載流通信系統(tǒng)。ALC 12有一個(gè)第二輸入，其從儲(chǔ)能元件15的輸出信號(hào)上獲得。電容13充的電正比于輸出峰值信號(hào)并減小通過ALC 12的傳送信號(hào)。這將創(chuàng)建一個(gè)負(fù)反饋回路，以保持理想的輸出電壓，相對(duì)獨(dú)立于電源線信號(hào)負(fù)載。只有當(dāng)負(fù)載條件允許且不浪費(fèi)功率的情況下，全部功率應(yīng)用在這個(gè)線上。
[0011 ] 實(shí)際上，在典型的條件下，功率放大器14工作在A類區(qū)，提供輸出功率的效率約為35%。
[0012]正端子20和接地端子22之間的電源為圖1、2電路的工作提供了 18伏。正端子21和接地端子22之間連接了一個(gè)10伏的電源。作為一個(gè)實(shí)際問題，該10伏電源是從一個(gè)傳統(tǒng)的片上電壓穩(wěn)壓器(未顯示)從18伏的電源線上得到的。
[0013]晶體管25和26的工作被當(dāng)作一個(gè)差分放大器，被端子9和10驅(qū)動(dòng)。電阻28和29的工作，使得放大器衰減，晶體管27為其提供尾電流I”電流源45的I2通過晶體管44，由于晶體管27的耦合，使得其被當(dāng)作二極管工作。電阻30a (相同的電阻30b)通過晶體管44的基極接地，其電流等于Vbe44除以電阻30a的值。電阻31的選擇與電阻41的值相關(guān)，以使得I1等于電阻30a電流的90%，I6是其110%。
[0014]信號(hào)電源耦合在端子9和10之間，其可以從振蕩器輸出的三角波形獲得。由于這種三角波形有一個(gè)峰峰值大約為2Vbe的幅度，整流器11將被驅(qū)動(dòng)進(jìn)入其非線性響應(yīng)區(qū)域。其減小了信號(hào)極端的響應(yīng)，在晶體管26的集電極上，將三角輸入電壓轉(zhuǎn)換成正弦信號(hào)電流I30通過尾電流和信號(hào)驅(qū)動(dòng)選擇電阻28和29的值，S卩，可以得到一個(gè)非常近似的正弦波形。I3將有上峰和下峰信號(hào)，其值為I1的99%和1%，I1=0.9VBE44/R30a。。
[0015]晶體管26的集電極電流I3，被當(dāng)作尾電流流入差分連接的晶體管33和34。電流源35產(chǎn)生一個(gè)負(fù)電流14，通過齊納二極管36，在反向擊穿的條件下工作，即，在晶體管34的基極建立一個(gè)典型的7伏電壓。
[0016]電流I5流進(jìn)晶體管37的集電極，提供給晶體管34的集電極，以調(diào)整其稍微超過I 3的峰值。I3和I5確切的關(guān)系如下。通過不均衡，I5縮小到I6的86%，電流鏡中的電阻42和43確切的值由晶體管37，38和39決定。I6反過來形成一個(gè)百分比為WR30a 的 110%O 因此，I5=0.9VBE44/R30ao。但是 I3 是 0.9 VBE44/R30a 的 1% 到 99%，或者
約為 0.01 到 0.09 的 VBE44/R30a。因此，差分電流，I5-13,等于 0.06 到 0.94 的 VBE44/R30a,通
過擊穿二極管45，驅(qū)動(dòng)信號(hào)電流進(jìn)入晶體管46的基極。
[0017]可以看出，如果二極管36和45具有差不多相等的齊納電壓，晶體管34的集電極電壓大約為VBE46，比其基極電壓要高。這避免了晶體管34任何飽和的可能性，作為信號(hào)電流驅(qū)動(dòng)，通過電平位移二極管45驅(qū)動(dòng)基極信號(hào)電流進(jìn)入晶體管46。
[0018]如果晶體管46與晶體管44相匹配，負(fù)載電源47產(chǎn)生17，其值等于12，兩個(gè)三極管的Vbe值相等。這意味著晶體管46基極上的電勢(shì)等于晶體管44基極上的電勢(shì)。反饋影響電流，0.06到0.94VBE44/R30；，該電流通過反饋電阻48。因?yàn)?8與30a相等，這個(gè)電阻上的電壓
降是0.06到0.94 VBE4/R30aO VBE44/R30a。相對(duì)于接地點(diǎn)(即電阻49)的電勢(shì)等于Vbe44—
(0.06到0.94 Vbe44)或者只是0.06到0.94 VBE44。因?yàn)?，電?9相對(duì)于48很小，流過它的電流相對(duì)于I5-13的驅(qū)動(dòng)信號(hào)很大，如此大且受電流增益的結(jié)果控制。反饋的作用導(dǎo)致晶體管52的輸出，以產(chǎn)生放大器電流，輸出電壓與負(fù)載成比例，其在該裝置的集電極上形成。
[0019]晶體管46是一個(gè)高增益逆向器,其有一個(gè)電容50 I禹合在輸出和輸入之間，以建立一個(gè)電流驅(qū)動(dòng)積分器。頻率增益下降每倍頻，這樣的頻率補(bǔ)償引入了 6db，建立了一個(gè)穩(wěn)定的放大器裝置。晶體管51和52耦合在一起，建立了達(dá)林頓對(duì)，驅(qū)動(dòng)儲(chǔ)能電路15，在端子17和18上產(chǎn)生一個(gè)輸出信號(hào)。
[0020]值得注意的是，達(dá)林頓對(duì)輸出射極驅(qū)動(dòng)電阻49。電阻48為晶體管46的基極提供負(fù)反饋。由于電阻48兩端信號(hào)的相位輸出相等，可以看出，放大器的電流增益包括晶體管46，51和52將等于電阻48和電阻49加上I的比值。電阻比值為200，約300微安的驅(qū)動(dòng)信號(hào)峰值，60微安的信號(hào)電流峰值將流進(jìn)儲(chǔ)能15，以驅(qū)動(dòng)一個(gè)載流線性信號(hào)。由于使用一個(gè)電流驅(qū)動(dòng)，一個(gè)低阻抗負(fù)載將沒有影響，如果存在高阻抗負(fù)載，晶體管52集電極上的信號(hào)電壓將會(huì)上升，啟動(dòng)自動(dòng)電平控制(ALC)電路,來防止放大器飽和信號(hào)失真。
[0021]ALC的工作方式如下。如上所述的情況，為最大的信號(hào)條件。電容13放電，以關(guān)閉晶體管33。值得注意的是，電阻55將晶體管52的集電極(儲(chǔ)能電路15的高阻抗點(diǎn))耦合在晶體管56的集電極上?？梢岳斫獾氖蔷w管56工作在反向的狀態(tài)下。集電極被用作發(fā)射極，發(fā)射極被用作集電極。因此，如圖所示，發(fā)射極的箭頭與實(shí)際電流的流向相反。晶體管56的基極在端子57耦合在參考電源上。通常情況下，這個(gè)參考電壓大約比接地點(diǎn)高SVbe或者為4.8伏。晶體管56的發(fā)射極(實(shí)際上是反向的集電極)耦合到晶體管58真正的集電極上。晶體管58的一個(gè)集電極耦合到它本身的基極，以形成一個(gè)簡(jiǎn)單的電流鏡。如果兩個(gè)集電極的面積一樣，電流鏡將具有單位增益。
[0022]值得注意的是，晶體管56的基極電壓為4.8伏，其發(fā)射極(反向的集電極)電壓為
9.4伏，這之間相差4.6伏，這遠(yuǎn)低于齊納擊穿電壓。由于晶體管56的集電極(反向的發(fā)射極)通過電阻55返回到18伏電源，可以看出，晶體管56不能使用正常的連接，因?yàn)槠浒l(fā)射極到基極的普通電壓將高于齊納擊穿電壓。反向連接允許這樣。當(dāng)一個(gè)反向晶體管的基極到集電極之間的電流增益很小的時(shí)候，對(duì)于所示的共基極連接將不是問題。
[0023]在工作的過程中，晶體管52的集電極信號(hào)的擺幅低于4.2伏的時(shí)候，這將打開晶體管56，發(fā)射極電流將流向電阻55。這個(gè)電流脈沖將被晶體管58鏡像，以為電容13充電。當(dāng)電容13充電的時(shí)候，在一些時(shí)刻，晶體管33將打開，I3的部分將從它的正常功能中轉(zhuǎn)移出來，其正常功能是通過晶體管34驅(qū)動(dòng)晶體管46。當(dāng)電容13充電的時(shí)候，它的影響將減小信號(hào)驅(qū)動(dòng)，直到晶體管52的集電極的擺幅使得晶體管56足夠?qū)﹄娙莩潆??；鶚O或者漏極電流正常由電容13的放電得到。因此，電容13的電荷將自動(dòng)調(diào)整儲(chǔ)能15的信號(hào)驅(qū)動(dòng)，即使環(huán)境和負(fù)載條件的變化，以保持一個(gè)恒定的信號(hào)輸出電壓。
[0024]齊納二極管60如圖示的方式耦合在達(dá)林頓對(duì)上，以提供一個(gè)電源線性避雷器，其工作情況如下。實(shí)際上，二極管60是一個(gè)組合，或者六個(gè)發(fā)射極-基極二極管的串聯(lián)形式，以給出一個(gè)42伏的齊納擊穿電壓。如果電源線性避雷器在集電極上產(chǎn)生一個(gè)脈沖電壓為43伏，齊納二極管60開始導(dǎo)通，因此打開晶體管51和52。如果晶體管52的高峰值電流使得復(fù)雜的發(fā)射極的使用適應(yīng)鎮(zhèn)流器，它將可能阻止電源避雷器一段時(shí)間，以減小其耗散率。即使傳送器失效，電阻61此刻允許避雷器工作。
[0025]晶體管63受傳送器失效控制。其集電極-發(fā)射極與晶體管46平行，其基極耦合在失效觸發(fā)端子64上。當(dāng)失效觸發(fā)端子64為低電平或者打開(在后面的情況下，電阻65將端子拉為低電平)，晶體管63將關(guān)閉，電路將像之前描述的工作。然而，如果端子64是高電平時(shí)，晶體管63將導(dǎo)通，從而拉低晶體管51的基極電壓或者關(guān)閉和停用傳送器。然而，由于電阻61的存在，晶體管51和52的振蕩捕捉能力，即如上所述的齊納二極管60上的振蕩，將是完整的。
[0026]如上文所述，圖2所示的電路能夠?yàn)閮?chǔ)能電路15提供60MA (峰值電流)，讓其當(dāng)作一個(gè)信號(hào)源。然而，焊盤66和67的存在，通過了多余的輸出。通常，焊盤66和67是通過導(dǎo)線68捆綁在一起的。如果移走導(dǎo)線68，可以添加一個(gè)額外的晶體管69，如虛線所示。該裝置可以是一個(gè)NPN功率晶體管，最好有一個(gè)合適的散熱器，以適應(yīng)高電流和高功率的工作。當(dāng)晶體管69耦合到電路上的時(shí)候，一個(gè)額外的電阻70與晶體管49并聯(lián)。這增加了電阻48和放大器電流增益的比值?；鶚O下拉電阻71與晶體管52的電阻62具有相同的功能。應(yīng)用市場(chǎng)上的晶體管，輸出電流將可能增加一個(gè)數(shù)量級(jí)。如此，一個(gè)相同的因素將減小焊盤67到接地點(diǎn)之間的阻值。
[0027]而正常情況下，端子17和18上可能出現(xiàn)0.2瓦特的輸出信號(hào)，上升大2瓦特。震蕩捕捉能力也會(huì)跟著上升，如上所述的電路工作的升壓能力也跟著增強(qiáng)。
[0028]示例
圖2所示的電路是傳統(tǒng)的單晶硅PN結(jié)隔離形式。NPN晶體管都是高電流增益裝置，其使用垂直結(jié)構(gòu)。PNP晶體管都是高電流增益裝置，其是橫向結(jié)構(gòu)。值得注意的是，所有的信號(hào)放大級(jí)都是米用NPN晶體管，為了是在300KHZ的時(shí)候，獲得最小/[目號(hào)失真和綜合性能最好。下面是元件的參數(shù)值:
【權(quán)利要求】
1.一種寬帶線性載流放大器，其特征是:一個(gè)放大器電路，將一個(gè)載流信號(hào)應(yīng)用在一個(gè)交流電源線上，該電路包括:一個(gè)高增益電流放大器，其有一個(gè)輸入，一個(gè)輸出和一個(gè)電流增益η,該放大器有一級(jí)逆相級(jí),在其輸入和輸出之間，一個(gè)串聯(lián)電阻連接在輸出上,一個(gè)分流電阻耦合在輸出和輸入之間，以提供一個(gè)負(fù)反饋；放大器的輸出電路耦合在交流電源上；自動(dòng)電平控制部分響應(yīng)于信號(hào)電平，其輸出耦合到放大器輸入上，以使得信號(hào)電平保持恒定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶線性載流放大器，其特征是:輸出電流包括一個(gè)諧振電路，其調(diào)諧到載流信號(hào)的頻率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶線性載流放大器，其特征是:自動(dòng)電平控制部分是一個(gè)倒置的NPN晶體管形式，其有一個(gè)發(fā)射極通過一個(gè)電流限制電阻耦合到輸出電路上，集電極耦合到自動(dòng)電平控制部分上，基極耦合到一個(gè)電源參考勢(shì)上，倒置的NPN晶體管在小于其擊穿電壓下工作。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶線性載流放大器，其特征是:分流電阻的值是串聯(lián)電阻值的η倍，從而確定放大器電流增益的數(shù)值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶線性載流放大器，其特征是:放大器包括一個(gè)共射極晶體管級(jí)，耦合驅(qū)動(dòng)一個(gè)達(dá)林頓放大器，以驅(qū)動(dòng)輸出電路，串聯(lián)電阻耦合到達(dá)林頓放大器的發(fā)射極上。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種寬帶線性載流放大器，其特征是:一個(gè)齊納二極管耦合在輸出電路和達(dá)林頓放大器的輸入之間，即，當(dāng)輸出電路的線性振蕩超過齊納二極管的擊穿電壓的時(shí)候，達(dá)林頓放大器將被打開，捕捉到振蕩。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種寬帶線性載流放大器，其特征是:齊納二極管的選擇是使得其擊穿電壓比電路的正常工作電壓要高。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種寬帶線性載流放大器，其特征是:電路還包括一個(gè)正弦整流輸入級(jí)，其耦合驅(qū)動(dòng)自動(dòng)電平控制部分，正弦整流可以接收一個(gè)三角波形輸入，以形成一個(gè)正弦波形。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種寬帶線性載流放大器，其特征是:正弦整流輸入級(jí)包括一對(duì)差分連接的晶體管，其發(fā)射極上有負(fù)反饋電阻。
【文檔編號(hào)】H03F3/20GK103546107SQ201310508658
【公開日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請(qǐng)人:蘇州貝克微電子有限公司