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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Parallelschaltung von zwei elektronischen
Wechselstrom-Verstärkern, wobei jeder der beiden Verstärker eine Leistungsendstufe mit einem
Leistungsausgangstransformator und eine Vorstufe besitzt und wobei bei jedem der beiden Verstärker zur
Beeinflussung der Ausgangsspannung der Leistungsendstufe zum Leistungsausgangstransformator dieser Stufe je ein Bauelement zum Abgreifen einer Zusatzspannung zur Verstärkungsbeeinflussung durch Strommitkopplung in der Vorstufe des Verstärkers in Reihe geschaltet ist.
Bei der Auslegung und insbesondere bei der Erweiterung von elektronischen Geräten oder Anlagen tritt häufig der Bedarf nach Erhöhung der Ausgangsleistung vorhandener Verstärker ein.
Dadurch, dass die im Handel befindlichen Verstärkerelemente (Verstärkerröhren, Transistoren) jeweils für bestimmte maximale Ausgangsleistungen geeignet sind, ergibt sich für den Aufbau der Verstärker zwangsweise eine Stufung der mit wirtschaftlichen Mitteln erreichbaren Ausgangsleistungen.
Weiters kann bei der Auslegung von Geräten oder Anlagen der Fall eintreten, dass es zweckmässiger erscheint, die erforderliche Ausgangsleistung durch Parallelschaltung von zwei bereits gegebenen Verstärkern aufzubringen, als für einen speziellen Anwendungsfall einen neuen Verstärker zu entwerfen.
Beim Entwurf ganzer Gerätereihen nach dem Baukastensystem tritt ebenfalls häufig der Fall ein, dass zwei Verstärker zwecks Erhöhung der Ausgangsleistung parallelgeschaltet werden sollen.
Bei der Erweiterung bestehender Anlagen kann ebenso der Bedarf nach Erhöhung der Ausgangsleistung von vorhandenen Verstärkern eintreten.
Ein besonders wichtiger Anwendungsfall der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung ergibt sich für Verstärker für Rufsignale in Fernsprechvermittlungszentralen, insbesondere bei Aufbau dieser Zentralen nach einem Baukastensystem.
Weitere Anwendungsfälle für die Parallelschaltung von elektronischen Verstärkern ergeben sich allgemein in der Nachrichtentechnik für Verstärker aller Art, z. B. für Tonfrequenzverstärker, für Hochfrequenzverstärker und für Verstärker für Ultraschall, sowohl in der Unterhaltungselektronik, als auch in der kommerziellen Elektronik.
Als weitere Anwendungsbeispiele soll noch die Verwendung der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung für Verstärker in elektro-akustischen Anlagen (Lautsprecheranlagen) und in Sendeanlagen, sowohl im Niederfrequenzteil, als auch im Hochfrequenzteil angeführt werden. Ein weiterer Anwendungsfall ist für Steueranlagen aller Art, z. B. Rundsteueranlagen der Elektrizitätswerke gegeben.
Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die bisher beispielsweise angeführten Verwendungsfälle, sondern kann ganz allgemein für elektronische Wechselstrom-Verstärker jeder Art angewendet werden.
Eine bisher bekannte Ausführungsform des Schaltungsaufbaues zur Parallelschaltung von zwei Verstärkern ist die direkte Parallelschaltung der Eingänge bzw. der Ausgänge der beiden Verstärker. Die Anwendung dieses Schaltungsaufbaues ist jedoch beschränkt, da auch bei gleichem Aufbau der beiden parallelgeschalteten Verstärker zufolge der Fertigungstoleranzen Unterschiede in der Verstärkung und in der Phasenlage unvermeidlich sind und daher zwischen den beiden parallelgeschalteten Ausgangstransformatoren der beiden Verstärker Ausgleichsströme auftreten. Eine direkte Parallelschaltung von zwei Verstärkern ist daher nur dann möglich, wenn der Innenwiderstand der Verstärker so gross ist, dass die Ausgleichsströme in tragbaren Grenzen liegen.
Eine Möglichkeit, diese Ausgleichsströme zwischen den Ausgangstransformatoren der beiden Verstärker zu verringern, ist bekannt, nämlich die zusätzliche Einschaltung von Begrenzungswiderständen in die Parallelschaltung. Da diese Begrenzungswiderstände aber auch in der Ausgangsleitung liegen, tritt ein Verlust an Ausgangsleistung ein und daher kann dieser Schaltungsaufbau nur bedingt angewendet werden.
Unter Voraussetzung eines bestimmten Lastfalles ist auch die direkte Parallelschaltung von zwei Verstärkern möglich, wobei für den gegebenen Lastfall ein genauer Abgleich der beiden Verstärker in bezug auf Verstärkung und Phasenlage durchgeführt wird. Mit Änderung der vorausgesetzten Belastung wird jedoch der Abgleich ungenau und es ist daher dieser Schaltungsaufbau nur für eine bestimmte fest vorgegebene Belastung ausführbar.
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durchzuführen, dass die vorgenannten Nachteile und Einschränkungen der bisher bekannten
Schaltungsanordnungen vermieden werden.
Erfindungsgemäss wird dies bei einer Schaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art dadurch erreicht, dass bei den beiden parallelgeschalteten Verstärkern die Zusatzspannung des Bauelementes des ersten Verstärkers der Vorstufe des zweiten Verstärkers und die Zusatzspannung des Bauelementes des zweiten Verstärkers der
Vorstufe des ersten Verstärkers zugeführt ist.
Das Bauelement zum Abgreifen der Zusatzspannung kann in an sich bekannter Weise als zusätzlicher Transformator ausgeführt werden, dessen Primärseite mit der Primärseite des Leistungsausgangstransformators in
Reihe geschaltet ist und die Zusatzspannung von der Sekundärseite dieses zusätzlichen Transformators abgenommen werden. Diese Ausführungsform des Bauelementes gibt den Vorteil, dass die Zusatzspannung potentialfrei abgenommen werden kann und daher bei der Rückführung in die Vorstufe des Verstärkers kein gemeinsamer Potentialpunkt der Zusatzspannung in der Vorstufe und der Leistungsendstufe gegeben sein muss.
Eine weitere Ausführungsform des Bauelementes zum Abgreifen der Zusatzspannung ist durch die
Verwendung eines Widerstandes gegeben, der mit der Primärseite des Leistungsausgangstransformators in Reihe geschaltet ist, wobei der an diesem auftretende Spannungsabfall die Zusatzspannung bildet. Diese Ausführungsform des Bauelementes gibt den Vorteil, dass der Aufwand sehr gering ist, es muss aber ein gemeinsamer Potentialpunkt der Zusatzspannung in der Vorstufe und der Leistungsendstufe gegeben sein. Dieser Widerstand, der zum Abgreifen der Zusatzspannung dient, kann auch als Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten ausgeführt werden.
Das gibt den Vorteil, dass die Ausgangsspannung der beiden parallelgeschalteten Verstärker noch besser abgeglichen wird und daher etwaige Restausgleichsströme kleiner werden, als bei Verwendung eines Widerstandes mit konstantem, temperaturunabhängigen Wert.
Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung wird nun an Hand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert : Fig. l zeigt ein Ausführungsbeispiel für den an sich bekannten Schaltungsaufbau für elektronische Verstärker zur Konstanthaltung der Ausgangsspannung bei veränderlicher Belastung durch Strommitkopplung von der Leistungsendstufe zu einer Vorstufe. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für den grundsätzlichen Schaltungsaufbau gemäss der Erfindung. Fig. 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele für das Bauelement zum Abgreifen der Zusatzspannung.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung wird zunächst die Arbeitweise eines an sich bekannten Aufbaues eines Verstärkers zur Konstanthaltung der Ausgangsspannung bei veränderlicher Last beschrieben. Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel dieses Schaltungsaufbaues, wobei der Verstärker durch eine Vorstufe-S-und eine Leistungsendstufe-L-dargestellt ist. Die Eingangsspannung wird den Eingangsklemmen "Ein" zugeführt und die Ausgangsleistung von den Ausgangsklemmen "Aus" abgenommen.
Die Spannungsversorgung des Verstärkers erfolgt an den Punkten
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--T1-- istKondensator-Cl--der Leistungsendstufe--L--zugeführt. Die Widerstände--R1, R2, R3--dienen zur Einstellung der Basisspannung und damit zur Einstellung des Arbeitspunktes des Transistors-T1--. Die Eingangsspannung wird der Basis des Transistors (Spannungsabfall an den Widerständen--R2, R3--) zugeführt.
Die Leistungsendstufe--L--ist nur im Prinzip mit ihrem Ausgangsteil dargestellt. Die beiden Transistoren--T2, T3--bilden eine Gegentaktendstufe, deren Ausgangsleistung über den Kondensator - -C2-- den Primärwicklungen der in Reihe geschalteten Transformatoren--A und Z-zugeführt wird. Der Transformator--A--ist der Leistungsausgangstransformator und gibt die Ausgangsleistung der Gegentaktendstufe an den Ausgangsklemmen "Aus" des Verstärkers ab. Der Transformator--Z-ist ein Zusatztransformator, dessen Sekundärspannung zur Vorstufe--S--des Verstärkers rückgeführt wird.
Die Sekundärspannung dieses Transformators--Z--ist von der Grösse der abgegebenen Ausgangsleistung abhängig,
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Verstärkers erfolgt zum Basisspannungsteiler--R2, R3--des Transistors--T1--in solcher Phasenlage, dass sich die rückgeführte Spannung zu der über die Eingangsklemmen "Ein" des Verstärkers zugeführten Eingangsspannung addiert (Mitkopplung). Bei Vergrösserung der abgegebenen Ausgangsleistung des Verstärkers vergrössert sich auch der Strom der in Reihe geschalteten Primärwicklungen des Leistungstransformators-A--
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unabhängig, konstant bleibt, u. zw. vom Leerlauf bis zur maximal zulässigen Belastung des Verstärkers.
Fig. 2 zeigt an einem Ausführungsbeispiel das Prinzip der Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung. Die
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beiden parallelgeschalteten Verstärker --V1, V2-- sind mit ihren Eingängen Ein 1, Ein 2 sowie mit ihren Ausgängen Aus 1, Aus 2 unmittelbar parallelgeschaltet und haben so den gemeinsamen Eingang "Ein" sowie den gemeinsamen Ausgang "Aus". Beide Verstärker --V1,V2-- weisen grundsätzlich gleichen Aufbau auf und bestehen aus einer Vorstufe --81, S2-- und einer Leistungsendstufe --L1, L2--.
Die Vorstufen --81, S2- sind so ausgeführt, dass zur Eingangsspannung, die über die Eingangsklemmen Ein 1, Ein 2 den Vorstufen --V1,V2-- zugeführt wird, eine weitere zusätzliche Spannung so zugeführt werden kann, dass sich die zusätzlich zugeführte Spannung zur Eingangsspannung addiert (Mitkopplung). Der Schaltungsaufbau der Vorstufen-Sl, S2-kann beispielsweise nach dem Schaltungsaufbau der Vorstufe --S- des in Fig. 1 dargestellten Verstärkers vorgenommen werden.
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Damit wird erreicht, dass die "Mitkopplung" vom ersten Verstärker-VI-a. uf den zweiten Verstärker --V2-- und umgekehrt vom zweiten Verstärker--V2--auf den ersten Verstärker--VI--wirkt. Bei entsprechender Dimensionierung der Bauteile der Verstärker--VI, V2--können Ungleichheiten, die durch die
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Ausgangsspannungen in bezug auf deren Höhe und Phasenlage.
Bei entsprechender Dimensionierung der Bauteile der Verstärker unter Berücksichtigung der rückgeführten Spannungen-Uzl, Uz2-ist es auch möglich, die Ausgangsspannung vom Leerlauf bis zur maximal zulässigen
Belastung der Verstärker konstant zu halten, so wie dies für den Verstärker mit dem Schaltungsaufbau nach
Fig. l beschrieben.
Darüber hinaus ist die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung noch wirksam in Hinblick auf gleiche Ausgangsbedingungen für beide Verstärker bis zum Kurzschlussfall bzw. bis zur Grenze der Belastbarkeit der einzelnen Bauteile der Verstärker.
Fig. 3 und 4 zeigen Ausführungsbeispiele für die Bauelemente zum Abgreifen der Zusatzspannung zur
Verstärkungsbeeinflussung.
In Fig. 3 ist eine Leistungsendstufe--L'--mit dem Leistungsausgangstransformator--A'--und dem Ausgang Aus'dargestellt. Als Bauelement zum Abgreifen der Zusatzspannung dient ein Zusatztransformator --Z'--, dessen Primärwicklung mit der Primärwicklung des Leistungsausgangstransformators--A'--in Reihe geschaltet ist und von dessen Sekundärwicklung die Zusatzspannung--Uz'-abgenommen wird.
In Fig. 4 ist eine Leistungsendstufe--L"--mit dem Leistungsausgangstransformators--A"--und dem Ausgang Aus" dargestellt. Als Bauelement zum Abgreifen der Zusatzspannung dient ein Widerstand--R"--, der mit der Primärwicklung des Leistungsausgangstransformators--A"--in Reihe geschaltet ist. Die Zusatzspannung-Uz"-wird als Spannungsabfall von diesem Widerstand-R"--abgenommen.
Die in Fig. 3 und 4 dargestellten prinzipiellen Schaltungsaufbauten der Leistungsendstufen zur Abnahme der rückgeführten Spannung für die Strommitkopplung in der Vorstufe des andern Verstärkers der beiden parallelgeschalteten Verstärker sind nur als Ausführungsbeispiele anzusehen und können in verschiedener Form variiert werden.
Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung gibt den Vorteil, dass die Parallelschaltung zweier Verstärker mit geringem Aufwand ohne jeden Leistungsverlust durchgeführt werden kann, wobei auch eine Belastungsänderung der Verstärker beliebig vom Leerlauf bis zur maximal zulässigen Belastung bzw. bis zum Kurzschluss möglich ist. Überdies ist eine Konstanthaltung der Ausgangsspannung vom Leerlauf bis zur Grenze der maximal zulässigen Belastung der Verstärker ohne Mehraufwand möglich. Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung kann für beliebige Ausgangsleistungen und für beliebige Frequenzbereiche ausgeführt werden.