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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2522450A1
Family ID 3134726
Probable Assignee Vmei Lenin Nis
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE DE CLASSE BC
EN Title PUSH=PULL POWER AMPLIFIER CIRCUIT - HAS HIGH OUTPUT VOLTAGE
BUT REQUIRES ONLY ONE SUPPLY VOLTAGE LEVEL
Abstract
_________________________________________________________________
LA PRESENTE INVENTION CONCERNE UN AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE DE CLASSE
BC CONSTITUE PAR LE MONTAGE EN CHAINE D'UN PREAMPLIFICATEUR PUSH-PULL
SYMETRIQUE 1, D'UN PREAMPLIFICATEUR INTERMEDIAIRE 2 ET D'UN
AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE FORME DE DEUX BRANCHES D'AMPLIFICATION 3,
3.
CHACUNE DES BRANCHES 3 DE L'AMPLIFICATEUR DE PUISSANCE COMPREND UN
TRANSISTOR DE COMPARAISON 10, UN TRANSISTOR OPERANT EN CLASSE B 4, UN
GROUPE DE TRANSISTORS OPERANT EN CLASSE C 5.1, 5.2,..., S.N, UN GROUPE
DE SECONDS TRANSISTORS DE COMPARAISON 14.1, 14.2... UNE PREMIERE ET
UNE DEUXIEME DIODES DE PROTECTION 6, 11, DES TROISIEMES ET QUATRIEMES
DIODES DE PROTECTION 15.1, 15.2.., 15.N; 16.1, 16.2,..., DES
RESISTANCES 12.1, 12.2, DES CONDENSATEURS DE CHARGE 13.1, 13.2,..,
13.N ET DES ETAGES DE COMMUTATION 17.1, 17.2".." 17.N. LES CONNECTIONS
DE CES DIVERS COMPOSANTS ENTRE EUX ET VIS-A-VIS DU PREAMPLIFICATEUR
INTERMEDIAIRE 2 ET DE LA SOURCE D'ALIMENTATION E SONT EFFECTUEES COMME
REPRESENTEES SUR LA FIGURE.
APPLICATION AUX APPAREILS D'AMPLIFICATION EXIGEANT DE PETITES
DIMENSIONS.
The amplifier arrangement comprises push pull amplifiers in the three
stages: preamplifier (1), intermediate amplifier (2) and output power
amplifier (3). The power amplifier consists of a number of switching
stages (17.1,17.2,...17n) connected in a chain. The switches control
transistors in the two halves (3) of the amplifier. The transistors in
one branch of the amplifier are complimentary to those in the other.
In all other respects they have identical characteristics. The
switching stages (17.1,17.2,...17.n) are arranged such that the supply
voltage (E) is added to a comparable voltage to which capacitors
(13.1,13.2,...13.n) in the respective branches are already charged.
The power amplifier is of the BC type. Each branch (3) comprises a
stage (4) operating in B mode in series with stages (5.1,5.2...5.n)
operating in C mode. (Previously notified in Week 83/38).
Description
_________________________________________________________________
La presente invention se rapporte a un amplificateur de puissance de
Classe BC, qui peut etre utilise dans des appareils d'amplification
dans lesquels il est d'une importance primordiale de reduire a un
minimum le volume, le poids, le cout et la consommation d'energie par
unite de puissance utile, ainsi que dans les cas ou il est necessaire
de developper, a partir d'une source d'alimentation a courant continu
a basse tension, une tension plus elevee pour alimenter une charge,
sans utiliser pour autant un onduleur.
On connait d'aupres le brevet bulgare nO 47170, un amplificateur de
puissance de Classe BC qui comprend un montage en chaine compose d'un
preamplificateur push-pull symetrique, d'un preamplificateur
intermediaire et d'un amplificateur de puissance, dont les deux
branches sont realisees avec des transistors correspondants ayant des
parametres identiques et des types de conductions opposes,
correspondant a la polarite de la source d'alimentation et sont
formees d'un certain nombre d'etages d'amplification relies en serie,
qui operent en Classe B, et au moins, un etage d'amplification,
operant en
Classe C. L'emetteur du transistor correspondant, qui opere en Classe
B, est connecte au pole correspondant de la source d'alimentation par
l'intermediaire d'une diode de protection correspondante.Le point
commun des collecteurs des deux transistors, qui operent en Classe B,
sont relies a l'une des extremites de la resistance de charge, dont la
seconde extremite est a la masse. Les sorties du preamplificateur
intermediaire sont mises a la masse par un diviseur de tension
resistif correspondant,dont les points intermediaires sont relies aux
bases des transistors de comparaison correspondants, dont les
emetteurs sont connectes, par l'intermediaire de secondes diodes de
protection, a I'extremite active de la resistance de charge, et dont
les collecteurs sont connectes aux bases des premiers etages
d'amplification a transistors correspondants, qui operent en Classe C.
Le fonctionnement de cet amplificateur connu de Classe BC est le
suivant.
Au repos, il s'etablit a travers les transistors de l'amplificateur
intermediaire, un courant maximal qui est voisin du courant de
saturation. A travers les transistors, qui operent en Classe B,
eircule un courant minimal jusqu'a ce que les transistors qui operent
en Classe C, ainsi que les transistors de comparaison correspondants
soient bloques (Classe C).
Quand un signal apparait a l'entre de l'amplificateur, la branche
superieure ou inferieure de celui-ci est activee, selon la polarite du
signal.
Quand le signal est faible (jusqu'a environ 50 percent du maximum), le
courant de la charge est commande par les transistors qui operent en
Classe B, cependant que l'energie est fournie directement par la
source a basse tension. Dans le cas d'un signal fort, les transistors
de comparaison activent les transistors operant en Classe C, qui sont
alimentes par la source a tension elevee.
L'un des inconvenients de cet amplificateur et des autres
amplificateurs analogues de la Classe BC reside dans le riait quepour
obtenir un fonctilnnement a deux niveaux, deux tensions d'alimentation
differentes sont necessaires, pour un fonctionnement a trois niveaux,
trois tensions d'alimentation, etc. Ceci limite leur domaine
d'applications et ce notamment, dans le cas des amplificateurs qui
sont alimentes par le reseau alternatif ou par une source a courant
continu au moyen d'onduleurs qui sont des dispositifs couteux
complexes et volumineux.Un autre inconvenient reside dans le fait que,
dans le cas d'une source d'alimentation a tension elevee (par exemple,
d'une batterie de vehicule automobile de 24 V), il n'est pas possible
d'obtenir une tension de sortie elevee, notamment, une tension
conforme a la charge, sans avoir recours a un transformateur de sortie
elevateur, ce qui se traduit par une complication supplementaire et
une elevation du prix et du poids, ainsi que par une degradation de
toutes les grandeurs caracteristiques de l'amplificateur.
La presente invention s'est fixe pour but de procurer un amplificateur
de puissance de Classe BC simplifie, t tension de sortie elevee.
Selon l'invention, ce but est atteint par un amplificateur de
puissance de la classe BC, qui se compose d'un montage en chaine d'un
preamplificateur push-pull symetrique, d'un preamplificateur
intermediaire et d'un amplificateur de puissance dont les deux
branches sont realisees avec des transistors correspondants ayant les
memes parametres et des types de conduction opposes, correspondant a
la polarite de la source d'alimentation, et sont formees d'un montage
en serie d'un etage d'amplification, qui opere en Classe B, et d'au
moins un etage d'amplification, operant en Classe C. L'emetteur du
transistor de chaque branche, qui opere en Classe B, est relie au pole
correspondant. de la source d'alimentation par une diode
correspondante.Le point commun des collecteurs des deux transistors,
qui operent en Classe B, sont relies a l'une des extremites de la
resistance de charge, dont la seconde extremite est a la masse
Les sorties du preamplificateur intermediaire sont mises a la masse
par un diviseur de tension resistif correspondant, dont les points
intermediaires sont connectes aux bases des transistors de comparaison
correspondants, dont les emetteurs sont relies, par une seconde diode
de protection correspondante, a l'extremite active de la resistance de
charge, tandis que son collecteur est relie a la base du premier etage
de preamplificateur a transistors correspondant, operant en Classe C.
Les collecteurs des transistors de comparaison correspondants sont
relies aux bases des transistors correspondants operant en
Classe C, par l'intermediaire d'une resistance correspondante.Les
emetteurs des premiers transistors, qui operent en Classe C, sont
relies au condensateur de charge correspondant, dont les secondes
bornes sont reliees aux emetteurs du transistor correspondant qui
opere en Classe B. Les collecteurs des transistors de comparaison
correspondants sont aussi relies aux emetteurs des seconds transistors
de comparaison par une troisieme diode de protection correspondante,
tandis que les bases de tous les seconds transistors de comparaison
sont reliees aux pales correspondants de la source d'alimentation par
une quatrieme diode de protection correspondante, ainsi qu'aux
collecteurs des transistors pre cedents, qui operent en Classe C, et
aux emetteurs des transistors suivants, qui operent en Classe C, par
un condensateur de charge correspondant.Les collecteurs des seconds
transistors de comparaison sont relies, par des resistances
correspondantes3 aux bases des transistors suivants, qui operent en
Classe C. Les collecteurs des derniers transistors de comparaison des
deux branches sont connectes aux bases des derniers transistors
correspondants, qui operent en Classe C et ce notamment, par une
cinquieme diode de protection correspondante. L'extremite active de la
resistance de charge est reliee aux entrees des etages de commutation
correspondants, dont les sorties sont connectees aux emetteurs des
transistors correspondants, qui operent en Classe C.
Les etages de commutation peuvent respectivement etre realises avec
deux transistors ayant le meme mode de conduction, qui correspond a la
polarite de la tension d'alimentation. Les bases du premier transistor
de commutation sont reliees, par une sixieme diode de protection, a la
jonction des deux resistances des diviseurs d'entree, tandis que leurs
collecteurs sont connectes, par des resistances de eharge
correspondantes, auKpoles correspondants de la source d'alimentation
et aux bases des seconds transistors de commutation, les emetteurs de
ces derniers etant mis a la masse conjointement avec -les emetteurs
des premiers transistors de commutation et avec les extremites
passives des diviseurs de tension d'entree a deux resistances, tandis
que leurs collecteurs constituent des sorties des etages de
commutation.
Les etages de commutation peuvent aussi etre realises respectivement
avec un transistor de commutation dont le mode de conduction
correspond a la polarite de la tension d'alimentation et dont le
collecteur est a la masse, tandis que sa base est reliee a l'entree de
l'etage de commutation par une resistance, et son emetteur constitue
la sortie de ltetage de commutation.
Les avantages de l'amplificateur de Classe BC selon l'invention
resident dans sa structure simplifiee et dans sa tension de sortie
augmentee.
D'autres caracteristiques et avantages de l'invention ressortiront de
la description qui va suivre, faite a titre d'exemple non limitatif en
reference au dessin annexe, sur lequel
- la figure 1 est un schema de principe de l'amplification selon
l'invention
- la figure 2 represente un mode de realisation possible de l'etage de
commutation; et
- la figure 3 represente un autre mode de realisation possible de I'd-
tage de commutation.
L'amplificateur de puissance de classe BC selon l'invention,
represente sur la figure i, est forme par le montage en chaine d'un
preamplificateurpush-pull symetrique 1, d'un preamplificateur
intermediaire 2 et d'un amplificateur de puissance. Les deux branches
3 de l'amplificateur de puissance sont realisees avec des transistors
correspondants, ayant les memes parametres et une conductibilite
inverse qui correspond a la polarite de la source d'alimentation.
Chaque branche 3 se compose d'un etage d'amplification 4 operant en
Classe B, en serie, avec au moins un etage d'amplification 5.1, qui
opere en Classe C.
L'emetteur du transistor 4, qui opere en Classe B, est relie au pole
correspondant de la source d'alimentation par une diode de protection
correspondante 6.
Le point commun des collecteurs des deux transistors 4, qui operent en
Classe B, sont relies a l'une des extremites de la resistance de
charge 7, dont la seconde extremite est a la masse. Les sorties de
l'amplificateur intermediaire 2 sont mises a la masse par des
diviseurs de tension de sortie a resistances 8 et 9, dont les points
intermediaires sont relies a la base d'un transistor de comparaison
correspondant 10 dont l'emetteur est connecte, a travers une seconde
diode de protection 11, a I'extremite active ou "chaude" de la
resistance de charge 7. Les collecteurs des transistors de comparaison
10 sont respectivement relies aux bases des premiers etages
d'amplification a transistor 5.1 corres pondants, qui operent en
Classe C, au moyen d'une resistance correspondante 12.1.Les emetteurs
des premiers transistors 5.1, qui opere en Classe C, des deux branches
3 de l'etage d'amplification de puissance sont relies a un
condensateur de charge correspondant 13.1, dont la seconde borne est
connectee a l'emetteur du transistor 4 correspondant, operant en
Classe B. Les collecteurs des transistors de comparaison
correspondants 10 sont aussi connectes aux emetteurs des transistors
de comparaison correspondants 14.1 par des troisiemes diodes de
comparaison 15.1.Les bases de tous les seconds transistors de
comparaison 14.i sont reliees ensemble au pole correspondant de la
source d'alimentation a travers une quatrieme diode de protection
16.i, ainsi qu'au collecteur du transistor precedent 5.i-1 qui opere
en Classe C, et aux emetteurs des transistors suivants 5.i+1,
quioperantenClasseC,et cepar l'inter- mediaire d'un condensateur de
charge correspondant 13.i+1. Les collecteurs des seconds transistors
de comparaison 14.i sont relies aux bases des transistors suivants
correspondants 5.i+1, qui operent en Classe C, par l'intermediaire
d'une resistance correspondante 12.i+1.Les collecteurs des derniers
transistors de comparaison 14.n-1 des deux branches 3 sont connectes
aux bases des derniers transistors 5.n, qui operent en Classe C, par
l'intermediaire d'une cinquieme diode de protection correspondante
15n. L'extremite active de la resistance de charge 7 est reliee aux
entrees des etages de commutation eorrespondants 17-i, dont les
sorties sont reliees aux emetteurs des transistors correspondants 5.i,
qui operent en Classe C.
L'etage de commutation 17.i peut etre realise avec deux transistors
ayant le meme type de conduction (figure 2) correspondant a la
polarite de la source d'alimentation. La base du premier transistor de
commutation 18.i est reliee, par l'intermediaire d'une sixieme diodede
protection t9.i, au point milieu d'un second diviseur de tension a
resistance 20.i et 21.i. Son collecteur est relie, d'une part, par une
resistance de charge correspondante 22.i, au pale correspondant de la
source d'alimentation et d'autre part a la base d'un second transistor
de commutation 23.i, dont l'emetteur est mis a la masse,
conjointemen;t avec l'emetteur du premier transistor de commutation
18.i et, l'extremite passive du diviseur de tension d'entree a deux
resistances 20.i et 21.i.Le collecteur du second transistor de
commutation 23,i constitue la sortie de l'etage de commutation 17.i.
Selon la figure 3, l'etage de commutation 17.i peut etre realise avec
un transistor de commutation 24.i ayant un mode de conduction
correspondant a la polarite de la source d'alimentation, et dont le
collecteur est a la masse et la base est reliee a l'entrez de l'etage
de commutation 17.i par la resistance 25.i, tandis que son emetteur
constitue la sortie de l'etage de commutation 17.i.
Le fonctionnement de l'amplificateur de puissance de Classe BC qui
fait l'objet de l'invention est le suivant
Au repos, il s'etablit dans les transistors du preampllficateur inter
mediaire 2, un courant maximal qui est voisin du courant de
saturation. Dans les transistors 4, le courant est minimal jusqu'a ce
que les transistors 5.i qui operent en Classe C, ainsi que les
transistors de comparaison 11 et 14.1 soient bloques. A travers les
transistors de commutation 23.iou 24.i, les condensateurs 13.i se
chargent a une tension qui est egale a la tension d'alimentation E.
A l'apparition d'un signal negatif a l'entre du preamplificateur
intermediaire 2, la branche superieure 3 est activee. Un courant
circule de +E, a travers la diode de protection 6. Lorsque le signal
depasse un certain niveau, qui correspond a la tension de sortie,
voisine de la tension d'alimentation E, commence la premiere periode
de commutation, le transistor de comparaison 10 devient conducteur et
active le transistor 5.1, lequel opere en
Classe C. A la source d'alimentation +E, jusque la en action, est
connecte en serie a travers la diode de commutation 16.1 et par la
jonction collecteuremetteur du transistor 5.1, le condensateur de
charge 13.1 charge a la tension
E. Ainsi, la tension d'alimentation totale est 2E.Quand la tension de
sortie approche de la valeur 2E, la difference de potentiels entre le
collecteur du transistor 10 et le collecteur du transistor 5.1 devient
suffisamment elevee pour que les conditions necessaires a la
conduction du premier des seconds transistors de comparaison 14.1 de
la branche 3 soient remplies. Celui-ci, de son cotez active le
troisieme etage de l'amplificateur a savoir le transistor 5.2 et le
condensateur de charge 13.2, et une seconde periode de commutation
commence avec un second intervalle de pointe. Au cours de l'alternance
suivante, les condensateurs de charge 13.i de cette branche sont
recharges par la source d'alimentation +E, par l'intermediaire des
etages de commutation correspondants 17.i. Le mode de fonctionnement
de la branche inferieure est-exactement le meme.
Le rapport des resistances du diviseur d'entree 20.i, 21.i de l'etage
de commutation 17.i (figure 2) determine le commencement de la periode
de commutation correspondante et la distribution des puissances
reparties entre les transistors, qui operent en Classe B, et des
transistors qui operent en
Classe C. Lorsque le controle de cette distribution n'est pas
obligatoire, l'entree de chaque etage de commutation 17.i, au lieu
d'etre connectee a la sortie de l'amplificateur, peut etre reliee au
collecteur du transistor de comparaison correspondant 10 et 14.i.
Dans le cas ou il est necessaire de travailler avec une tension deux
fois plus elevee dans certains des etages (a l'exception du premier -
Classe B), l'extremite a la masse de l'etage de commutation
correspondant 17.i, au lieu d'etre connectee au point central de la
source d'alimentation, peut etre reliee au pole oppose de la meme
source.
Dans le cas ou les puissances sont faibles, il est possible de
simplifier ltetage de commutation (figure 3). Dans ce cas, les entrees
respectives de deux etages de commutation correspondants 17.i de la
branche superieure et de la branche inferieure 3 doivent etre reliees
ensemble.
Dans le cas ou la source d'alimentation n'a pas de point central,
celuici peut etre realise artificiellement, de maniere connue, a
l'aide d'un ou de deux condensateurs de grande capacite.
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1. Amplificateur de puissance de Classe BC, qui se compose d'un
montage en chaine d'un preamplificateur push-pull symetrique (1) d'un
preamplifi- cateur intermediaire (2) et d'un amplificateur de
puissance dont les deux branches (3) sont realisees avec des
transistors correspondants ayant les memes parametres et des modes de
conduction opposes, correspondant a la polarite de la source
d'alimentation, et sont formees d'un montage en serie d'un etage
d'amplification, qui opere en Classe B, et d'au moins un etage
d'amplification, operant en Classe C, l'emetteur du transistor de
chaque branche, qui opere enClasse B etant relie au pole correspondant
de la source d'alimentation par une diode correspondante tandis que le
point commun des collecteurs des deux transistors, qui operent en
Classe B, sont relies a l'une des extremites de la resistance de
charge, dont la seconde extremite est a la masse, tandis que les
sorties de preamplificateur intermediaire sont mises a la masse par un
diviseur de tension a resistances correspondant, dont les points
intermediaires sont con nectes aux bases des transistors de
comparaison correspondants, dont les emetteurs sont relies, par une
seconde diode de protection correspondante, a l'ex tremate active de
la resistance de charge, tandis que son collecteur est relie a la base
du premier etage de preamplification a transistors correspondant,
operant en Classe C, caracterise en ce que le collecteur du transistor
de comparaison correspondant (10) est relie a la base du premier
transistor correspondant (5.1), qui opere en Classe C, par une
resistance correspondante (12.1), tandis que ltemetteur du premier
transistor correspondant (5.1), qui opere enClasse C, est relie a un
condensateur de charge correspondant (13.1) dont la seconde borne est
connectee a l'emetteur du transistor correspondant (4), lequel opere
en Classe B, tandis que le collecteur du transistor de comparaison
correspondant (10) est aussi relie a l'emetteur d'un second transistor
de comparaison (14.1) par l'intermediaire d'une troisieme diode de
protection correspondante (15.1), cependant que la base de chacun des
seconds transistors de comparaison (14.i) est reliee en meme temps au
pole correspondant de la source d'alimentation a travers une quatrieme
diode de protection (16.i), au collecteur du transistor precedent
correspondant (5.i), qui opere en Classe C et a ltemetteur du
transistor correspondant suivant (5.i+1) qui opere en Classe C par un
condensateur de charge correspondant (13.i+1) tandis que le collecteur
de chacun des seconds transistors de comparaison (14.i) est relie a la
base du transistor correspon dant suivant (5.i+1), lequel opere en
Classe C, par l'intermediaire d'une resistance correspondante
(12.i+1), cependant que le collecteur du dernier transistor de
comparaison correspondant (14.n-1) est relie a la base du dernier
transistor correspondant (5.n), operant en Classe C, par une cinquieme
diode de protection correspondante(15.n), tandis que I'extremlte
active de la resistance de charge (7) est reliee aux entrees des
etages de commutation correspondants (17.i), dont les sorties sont
connectees aux emetteurs des transistors correspondants (5.i) qui
operent en Classe C.2. Amplificateur de puissance de Classe BC selon
la revendication 1, caracterise en ce que les etages de commutation
(.1T.i) sont realises respectivement avec deux transistors ayant le
meme type de conduction, correspondant a la polarite de la tension
d'alimentation, tandis que la base du premier transistor de
commutation (18.i) est connectee, par l'intermediaire d'une sixieme
diode (19.i), a la jonction des deux resistances du diviseur de
tension d'entree (20.i et 21.i), dont le collecteur est connecte, par
une resistance de charge correspondante (22.i) au pole correspondant
de la source d'alimentation et a la base d'un second transistor de
commutation (23.i), dont ltemetteur est mis a la masse, conjointement
avec l'emetteur du premier transistor de commutation (18.i) et de
I'extremite passive du diviseur de tension d'entree a deux resistances
(20.i et 21.i), cependant que son collecteur constitue la sortie de
l'etage de commutation (17.i).3. Amplificateur de puissance de Classe
BC selon la revendication 1, caracterise en ce que l'etage de
commutation (17.i) est realise avec un transistor de commutation
(21.i) dont la conductibilite correspond a la polarite de la source
d'alimentation, dont le collecteur est a la masse, et dont la base est
reliee, par l'intermediaire d'une resistance (25.i), a l'entree de
l'etage de commutation (17.i), tandis que son emetteur constitue la
sortie sse l'etage de commutation (17.i).
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