专利名称：具有感应的共模耦合的推挽放大器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于将待放大的输入信号放大成输出信号的推挽放大器，-其中，推挽放大器具有第一和第二放大器元件，-其中，每个放大器元件具有发出电流的电极、收集电流的电极和控制电流的电扱，-其中，通过各自的输入接头将输入信号传输给放大器元件的控制电流的电极，-其中，收集电流的电极与共同的供电电压相连接，
-其中，通过各自的电容，将放大器元件的发出电流的电极与另ー个放大器元件的收集电流的电极相连接。
背景技术：
这样的推挽放大器是一般公知的。仅仅示例性地參照US 2201345A。在US 1964048A以及相应的德国专利文件592184中公知了，插入线圈装置到导线对中，以用于共模抑制，所述线圈装置由两个交错缠绕并且由此彼此紧密耦合的同向的线圈构成。为了放大待放大的输入信号而使用半桥电路是公知的，其中两个有源元件(晶体管、电子管)串联连接。在该构造中，所谓的“高边部件(high-side-Bauteil)”必须具有对地的高的交流电压电位和直流电压电位。(例如在部件壳体对大地的)寄生电容实际上在该构造中带来了电路中的不对称。此外，由于非常不同的杂散电容，对称地控制有源元件变得困难。具有部件的対称的大地參考的另ー个实施形式，在输出端需要功率对称元件以及功率合成元件，例如变压器。推挽放大器也是公知的，其中对称地布置有源部件和无源部件。由此例如以对专业人员来说熟悉的名称“并行推挽”、“环形管(Circlotixm)”以及推挽半桥电路所命名的相应的电路是公知的，其按照期望的方式将有源部件的电位对称化。然而在这些电路中需要两个分离的电压供应。此外，原则上将各自的半输出电压叠加到控制上，从而将理论上最大的电压放大率限制在因子2并且甚至实际上通常达不到该数值。在千赫频率范围内使用了驱动级的所谓的“自举电路”(Bootstrap-Schaltung)，以便减弱该极强的负反馈。然而由于杂散电容的强干扰影响，在较高的频率处不可以使用该电路。从开头所述的US 2201345中公知了一种对称构造的推挽放大器，其中存在共同的电压供应。然而，在该推挽放大器中，可达到的放大率也被限制在数值2。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，这样布置对称构造的推挽放大器，使得其能够以不被事先限制在数值2上的増益来运行。所述技术问题通过具有权利要求I所述特征的推挽放大器来解決。按照本发明的推挽放大器的优选实施是从属权利要求2至8的内容。
按照本发明设置了，这样实施开头所述类型的推挽放大器，-在放大器元件的控制电流的电极和输入接头之间分别布置了输入电感，-通过各自的供电电感将收集电流的电极与共同的电压供应连接起来，-将发出电流的电极与输出接头连接，在所述输出接头上可以测量输出信号，-将发出电流的电极通过各自的输出电感与參考电位连接，-放大器元件的供电电感与各个其他放大器元件的输入电感、输出电感感应地耦合。通过供电电感与各个其他放大器元件的输入电感的感应耦合实现了，各个放大器元件的増益可以显著地大于2。通过供电电感与各个其他放大器元件的输出电感的感应耦合实现了，对放大器的控制不影响放大器元件的直流电压供应
可以将放大器元件实施为电子管。例如三极管。然而优选将放大器元件实施为晶体管。具有双极晶体管形式的实施在此尽管是可以的，然而优选实施为场效应晶体管。在按照本发明的推挽放大器的ー种可能实施中设置了，第一放大器兀件的供电电感与第二放大器元件的输入电感、输出电感之间的感应耦合通过对称变压器来引起，所述对称变压器同时也引起第二放大器兀件的供电电感与第一放大器兀件的输入电感、输出电感之间的感应耦合。在这种情况下形成了推挽放大器的结构简化的构造。此外，在这种情况下对称变压器同时也可以用作输出变压器，以用于输出信号的阻抗匹配。在按照本发明的推挽放大器的替换的实施中设置了，第一放大器元件的供电电感与第二放大器元件的输入电感、输出电感之间的感应耦合，以及第二放大器元件的供电电感与第一放大器元件的输入电感、输出电感之间的感应耦合分别通过各自的耦合元件来引起。在这种情况下，输出信号相对于參考电位来说是不平衡的。可以根据需要来实施耦合元件。优选地将耦合元件实施为外罩波陷波器。如果输入信号具有事先给定的输入频率，则外罩波陷波器特别可以实施为四分之一波导线。
结合附图从下面对实施例的描述中说明了其他优点和细节。其中，在原理示意图中，图I和图2分别示出了推挽放大器。
具体实施例方式按照图1，推挽放大器具有第一和第二放大器元件1、Γ。这两个放大器元件I、I'中的每ー个均具有发出电流的电极2、2^，收集电流的电极3、3^以及控制电流的电极
4、4'。放大器元件1、1'可以实施为电子管。在这种情况下，发出电流的电极2、2'对应于电子管的阴极，收集电流的电极3、3'对应于电子管的阳极。控制电流的电极4、4'在这种情况下是栅扱。替换地，放大器元件1、1'可以实施为具有双极晶体管形式的晶体管。在这种情况下，发出电流的电极2、2^对应于晶体管的发射极，收集电流的电极3、3^对应于晶体管的集电极。控制电流的电极4、4'在这种情况下对应于晶体管的基扱。根据在图I中示出的优选实施，放大器元件I、P被实施为场效应晶体管。在这种情况下，发出电流的电极2、2'对应于场效应晶体管的源扱，收集电流的电极3、3'对应于场效应晶体管的漏扱。控制电流的电极4、4'对应于场效应晶体管的门极。按照图1，放大器元件1、Γ的控制电流的电极4、4'通过各自的输入电感5、5'与各自的输入接头6、6'相连接。通过各自的输入接头6、6'向控制电流的电极4、4'传输待放大的输入信号e。输入电感5、5'是相当平常的电感。选择“输入电感”这个用词仅仅为了可以将该电感与其他电感在语言上区分开。输入信号e是交流电压信号。其例如可以通过在图I中未示出的耦合电容按照直流电压与推挽放大器解耦合。收集电流的电极3、3^通过各自的供电电感7、7^与供电电压V+相连接。供电电压V+是共同的供电电压，其为两个放大器元件1、1'供电。供电电压V+是直流电压。根据图I中的图示，供电电压V+对地是正值。供电电感7、7'(类似于输入电感5、5')是相当平常的电感。选择“供电电感”这个用词仅仅为了可以将该电感与其他的电感在语言上区分开。放大器元件的发出电流的电极2、2^按照图I通过各自的电容8、V与各自另ー个放大器元件P、1的收集电流的电极3'、3相连接。发出电流的电极2、2'按照图I还与输出接头9、9'相连接。通过输出接头9、9'可以测量输出信号a。输出信号a相对于输入信号e是放大了的。输出信号a与输入信号e之间的比例可以大于2。发出电流的电极2、2^还通过各自的输出电感10、1(V与參考电位相连接。根据图I所示，參考电位可以是大地电位。但是替换地，其也可以是与大地电位不同的电位。输出电感10、10'是相当平常的电感。选择“输出电感”这个用词仅仅为了可以将这个电感与其他电感在语言上区别开。就像在图I中通过斜线所示出的那样，放大器元件1、1'的供电电感7、7'与各自另ー个放大器元件I'、1的输入电感5'、5以及输出电感10'、10相耦合。此处，线段相应于实现了对应的感应耦合的耦合元件11、1”。耦合元件11、1”例如可以分别实施为变压器，其上缠绕了相应的电感7、5' Λ0'或者7'、5、10。这样设计感应耦合，使得所感应的电压彼此补偿。即，变压比应当尽可能接近I。在输出接头9、9'上存在的输出电压应当尽可能接近1:1地反馈到放大器元件1、Γ的控制电流的电极4、V、以及反馈到电容8、V的与供电电位V+相连接的ー边。
电感5、5'、7、7'、10、10'可以根据图I的图示组成两个彼此分离的三元组。在这种情况下，第一放大器兀件I的供电电感7与第二放大器兀件I'的输入电感5'和输出电感1(V之间的感应耦合通过耦合元件11引起。第二放大器元件Γ的供电电感W与第一放大器元件I的输入电感5、输出电感10之间的感应耦合在这种情况下通过耦合元件Ili起作用。按照图I的实施，耦合元件11、1”是彼此不同的耦合元件11、11,。耦合元件11、1Γ例如可以实施为外罩波陷波器。如果输入信号e具有事先确定的输入频率(或者是充分窄频带的)，则外罩波陷波器可以例如实施为四分之一波导线。图2的推挽放大器基本上对应于图I的推挽放大器。但与图I中的推挽放大器不同的是，在图2的推挽放大器中电感5、5'、 、Τ、10、10'的感应耦合却通过(唯一的)对称变压器12引起，在所述对称变压器之上缠绕了所有六个上述的电感5、5'、7、7'、10、10'。在这种情况下，一方面，參考电位位于大地电位。另ー方面，在这种情况下，通过对称变压器12不仅仅引起第一放大器元件I的供电电感7与第二放大器元件I'的输入电感5'、输出电感10'之间的感应耦合。同时，对称变压器12'也引起了第二放大器元件I'的供电电感7'与第一放大器兀件I的输入电感5、输出电感10之间的感应f禹合。同样地像现有技术中那样，不仅可以在按照图I的推挽放大器的实施中还可以在按照图2的推挽放大器的实施中存在输出变压器，借助所述输出变压器进行输出信号a的阻抗匹配。在按照图I的推挽放大器的实施中，输出变压器必须被实施为独立的部件。显而易见地这在按照图2的推挽放大器的实施中也是可行的。然而替换地，在按照图2的推挽放大器的实施中，按照图2的图示也可以这样对称变压器12同时也用作为用于输出信号a的阻抗匹配的输出变压器。在这种情况下，除了电感5、5'、7、7'、10、10'之外，还必须仅在相同的变压器上安装输出变压器的线圈。本发明具有很多优点。特别地，本发明不仅在控制端而且在输出端上解决了现有技术的对称问题，以及将两个放大支路的控制信号和直流电压供应从输出端的推挽交变电 压电位上解耦合。由此也取消了在现有技术中用于不可避免的保留的强的负反馈。作为结果，由此推挽放大器的显著大于2的增益是可能的。在试验中达到了 10至100之间的增益。上述描述仅仅用于阐述本发明。然而应当通过所附的权利要求来确定本发明的保护范围。附图标记列表1，1' 放大器元件2,2' 发出电流的电极3ブ 收集电流的电极4,4! 控制电流的电极5,5' 输入电感6,6' 输入接头I, T 供电电感8,8' 电容9,9' 输出接头10, IOi 输出电感11,11' 耦合元件12对称变压器a输出信号e输入信号V+供电电压
权利要求
1.一种用于将待放大的输入信号(e)放大成输出信号(a)的推挽放大器， -其中，所述推挽放大器具有第一和第二放大器元件(I，I')， -其中，两个推挽放大器(1，1')中的每一个具有发出电流的电极(2，2')、收集电流的电极(3，3')以及控制电流的电极(4，4')， -其中，通过各自的输出接头(6，6')以及在各自的输入接头(6，6')和各自的控制电流的电极(4，4')之间所布置的各自的输入电感(5，5')，向所述放大器元件(1，I')的发出电流的电极(4,4')传输输入信号(e), -其中，所述收集电流的电极(3，3')通过各自的供电电感(7，7')与共同的供电电压(V+)相连接， -其中，所述放大器元件(1，1')的发出电流的电极(2，2')通过各自的电容(8，8')与各自另一个放大器元件(I'，1)的收集电流的电极(3'，3)相连接， -其中，所述发出电流的电极(2，2')与输出接头(9，9')相连接，在所述输出接头上能够测量输出信号(a)， -其中，所述发出电流的电极(2，2')通过各自的输出电感(10，10')与参考电位相连接， -其中，所述放大器元件(1，1')的供电电感(7，7')与各自另一个放大器元件(I'，I)的输入电感(5'，5)、输出电感(10'，10)感应地耦合。
2.根据权利要求I所述的推挽放大器，其特征在于，所述放大器元件(1，I')被实施为晶体管。
3.根据权利要求2所述的推挽放大器，其特征在于，所述晶体管被实施为场效应晶体管。
4.根据权利要求1、2或3所述的推挽放大器，其特征在于，所述第一放大器元件(I)的供电电感(7)与所述第二放大器元件(I'，1)的输入电感(5')、输出电感(10')之间的感应耦合通过对称变压器(12)引起，所述对称变压器同时也引起该第二放大器元件(I')的供电电感(7')与该第一放大器兀件(I)的输入电感(5)、输出电感(10)之间的感应I禹合。
5.根据权利要求4所述的推挽放大器，其特征在于，所述对称变压器(12)同时也作为用于所述输出信号的阻抗匹配的输出变压器来起作用。
6.根据权利要求I、2或3所述的推挽放大器，其特征在于，所述第一放大器元件(I)的供电电感(7)与所述第二放大器元件(I')的输入电感(5')、输出电感(10')之间的感应耦合，以及该第二放大器元件(I')的供电电感(7')与该第一放大器元件(I)的输入电感(5 )、输出电感(10 )之间的感应耦合，分别通过各自的耦合元件(11，11')引起。
7.根据权利要求6所述的推挽放大器，其特征在于，所述耦合元件(11，11')被实施为外罩波陷波器。
8.根据权利要求7所述的推挽放大器，其特征在于，输入信号(e)具有事先确定的输入频率并且所述外罩波陷波器被实施为四分之一波导线。
全文摘要
用于将待放大的输入信号(e)放大成输出信号(a)的推挽放大器具有第一和第二放大器元件(1，1′)。这两个放大器元件(1，1′)中的每一个具有发出电流的电极(2，2′)、收集电流的电极(3，3′)以及控制电流的电极(4，4′)。通过各自的输入接头(6，6′)以及分别在各自的输入接头(6，6′)与各自的控制电流的电极(3，3′)之间所布置的输入电感(5，5′)向控制电流的电极(4，4′)传输输入信号(e)。收集电流的电极(3，3′)通过各自的供电电感(7，7′)与共同的供电电压(V+)相连接。放大器元件(1，1′)的发出电流的电极(2，2′)通过各自的电容(8，8′)与各自另一个放大器元件(1′，1)的收集电流的电极(3′，3)相连接。发出电流的电极(2，2′)与输出接头(9，9′)相连接，在所述输出接头上可以测量输出信号(e)。发出电流的电极(2，2′)通过各自的输出电感(10，10′)与参考电位相连接。放大器元件(1，1′)的供电电感(7，7′)与各自另一个放大器元件(1′，1)的输入电感(5′，5)以及输出电感(10′，10)感应地耦合。
文档编号H03F3/26GK102754337SQ201180008988
公开日2012年10月24日 申请日期2011年1月21日 优先权日2010年2月10日
发明者O.海德 申请人:西门子公司