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Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkerendstufe bestehend aus zwei im Gegentakt geschalteten Transistorverstärkern, von deren über je einen Widerstand zusammgeschalteten Ausgängen das Ausgangssignal über ein Speicherglied, z. B. einen Koppelkondensator, abnehmbar ist und die durch eine Schwellenwertschalter aufweisende Anordnung gegen zu hohe Ströme geschützt sind, und mit einem dieser Endstufe über mindestens einen Vorwiderstand vorgeschalteten Vorverstärker. Von derlei Schaltungsanordnungen mit niederohmigem Ausgang ist bekannt, dass bei ungeschützten Transistoren im Falle eines Kurzschlusses sehr hohe Ströme fliessen.
Es führt daher schon kurzzeitige Überschreitung der maximal zulässigen Ströme und länger dauernde Leistungsüberschreitung zur Zerstörung der Endtransistoren. Zum Schutze dieser Endtransistoren sind bereits Anordnungen vorgeschlagen worden, durch die die Grösse des Stromes begrenzt wird. Eine derartige Anordnung schützt gegen kurzzeitige Überlastung, länger dauernder Kurzschluss hingegen führt zur Zerstörung der zu schützenden Transistoren. Es ist auch bereits der Vorschlag gemacht worden, beim Auftreten zu hoher Ströme die Endtransistoren einfach abzuschalten. Der Nachteil dieser an sich gut schützenden Schaltungen ist der relativ hohe Aufwand an Schaltungsteilen.
Durch die Erfindung wird ein ganz neuer Weg beschritten, durch den die Nachteile aller bekannter Schaltprinzipien zum Schutze der Endtransistoren vermieden werden. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, dass eine Strombegrenzung an sich unbedingt nötig ist, das Abschalten jedoch gegebenenfalls auch zeitverzögert erfolgen könnte. Erfindungsgemäss geschieht dies dadurch, dass der Vorwiderstand lediglich einem Transistorverstärker vorgeschaltet ist und der Spannungsabfall an diesem Vorwiderstand den Schwellenwertschalter zum Kippen bzw. Abschalten des Stromes dieses Transistorverstärkers bei zu grossen Stromwerten steuert, wogegen der andere Transistorverstärker lediglich eine an sich bekannte Strombegrenzerschaltung aufweist.
Es hat sich gezeigt, dass durch eine derartige Anordnung sich die Wirkung einer Abschaltung für beide Transistorverstärker ergibt, ohne dass der Aufwand für zwei Schwellenwertschalter vorgesehen sein muss.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich an Hand der nachfolgenden Beschreibung eines in den
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Arbeitsweise der Schaltungsanordnung gemäss Fig. 1 sind.
Ein Vorverstärker--l--weist einen Signaleingang--2--und einen Gegenkopplungseingang--3-- auf. An einen Ausgangstransistor --4-- des Vorverstärkers --1-- sind zwei in Gegentakt geschaltete Transistorverstärker angeschlossen, die in dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel von jeweils einem Transistor--5, 6--gebildet sind und deren Ausgänge über Ausgangswiderstände --R1, R2-- zusammengeschaltet sind. Das Ausgangssignal wird über einen Koppelkondensator--C--dem Lastwiderstand, etwa in Form eines Lautsprechers--7--, zugeführt.
Erfindungsgemäss ist lediglich einem der Transistorverstärker --5, 6-- im dargestellten Ausführungsbeispiel dem Transistorverstärker--5--, ein Vorwiderstand -R3-- vorgeschaltet, wogegen der
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--6- dasSchwellenwertschalter--8--abgegriffen, der einen Schalttransistor--9--aufweist. Bei Überschreiten einer vorbestimmten Schaltschwelle schaltet der Schwellenwertschalter--8--den Strom zum Transistorverstärker --5-- ab.
Während bei Kurzschluss also der Transistorverstärker--5--abgeschaltet wird, wird am Transistorverstärker --6-- mit Hilfe einer Strombegrenzerschaltung--10--lediglich der Strom begrenzt. Die Strombegrenzerschaltung--10--weist einen Transistor--11--auf, dessen Emitter-Kollektor-Strecke in Serie zu der des Transistors --9-- liegt. Beide Emitter sind mit dem Ausgang der Schaltungsanordnung verbunden. Auf der Kollektorseite der beiden Transistoren--9, 11--ist jeweils eine Diode--D3, D4-- vorgesehen.
Der Eingang des Schwellenwertschalters--8--, d. h. die Basis des Schalttransistors--9--liegt am Mittelabgriff eines Spannungsteilers bestehend aus Widerständen--R4, R5--. Dieser Spannungsteiler liegt einerseits am Ausgang des Vorverstärkers--l--und anderseits am Eingang des Transistorverstärkers --6--.
Ferner ist aus Fig. 1 ersichtlich, dass die Basen beider Transistoren--9, 11--am Mittelabgriff eines Spannungsteilers liegen, der von Widerständen--R6, R7--gebildet ist und dessen eines Ende am Mittelabgriff des Spannungsteilers--R4, R5--liegt, wogegen sein anderes Ende mit dem Gegenkopplungseingang--3- des Vorverstärkers verbunden ist.
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ergibt sich aus den Fig. 2 und 3. Bei Kurzschluss ergeben sich hohe Ströme in Form der in Fig. 2 strichliert eingezeichneten Halbwellen--12, 13--. Während nun die Halbwelle --12-- dem Transistorverstärker --5-- zugeführt wird und bei Erreichen eines Kippstromes - -Il-- den Schwellenwertschalter--8--zum Kippen bringt, so dass der Strom entsprechend der voll gezeichneten Kurve auf Null absinkt, wird bei der zweiten Halbwelle -13-- der Strom nach Erreichen der Stromschwelle -I2-- der Strombegrenzerschaltung --10-- lediglich begrenzt. Dementsprechend ergeben sich nach oben hin gleichmässige Stromspitzen--13--, deren Gesamtstrom (Flächeninhalt der Zacken mit den
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die Zacken nach oben bzw. unten ent-bzw. geladen wird.
Die Ungleichheit der Gesamtströme erzwingt jedoch nach einer Anfangsphase tl eine Arbeitspunktverschiebung gemessen an der Ausgangsklemme --14-- der Schaltung nach Fig. 1. Diese Arbeitspunktverschiebung ist aus Fig. 3 ersichtlich. Die dabei entstehende Spannungskurve-15-zeichnet sich praktisch symmetrisch (in Fig. 2 strichpunktiert) entsprechend der Linie - dadurch ab, dass die Stromstärken nach unten hin immer kleiner werden, dabei die untere Schwelle - gar nicht mehr erreichen und schliesslich nach einer übergangszeit t2 einen Endzustand ab dem Zeitpunkt t3 erreichen, in dem wie in Fig. 2 dargestellt, die Flächen der nach unten und nach oben reichenden Zacken gleich gross sind.
Um dies zu erreichen ist es wesentlich, dass die Ansteuerung des Transistors--9--vor dem Vorwiderstand--R3--liegt. Da der Vorverstärker beim Ausbleiben des Gegenkopplungssignals sofort gegen
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--R3-- imfür den Rest der Halbwelle--12--gesperrt. Der Zeitpunkt t3 und damit ein stabiler Betriebszustand wird nach verhältnismässig kurzer Zeit erreicht. Auf diese Weise erhält man also eine echte Kurzschlussabschaltung und damit eine Reduzierung der Verlustleistung mit nur zwei Schutztransistoren--9 und 11--und einem Minimum an einfachen passiven Bauelementen. Zusätzliche Kondensatoren sind nicht erforderlich, so dass die
Schaltungsanordnung sich gut zur Integration eignet. Die Dioden--D3, D4--verhindern dabei das Leitendwerden der Kollektor-Basisstrecke des zugeordneten Transistors bei hohen Ansteuerspannungen.
Mit Hilfe des Spannungsteilers --R4, R5-- können unsymmetrische, z. B. in durch sogenannte Komplementär-Darlingtonschaltungen gebildeten Endstufen, Steuerspannungen ausgeglichen werden. Diese beiden Widerstände bilden den meist erforderlichen Parallelwiderstand in der Ruhestromstabilisierung. Hingegen wird mit dem Spannungsteiler-R3, R4-- (in Grenzen kann dies auch mit Hilfe der Widerstände --Rl, R2-- erfolgen) die jeweilige Ansprechschwelle eingestellt. Der Widerstand-R3-wird so gewählt, dass im Betrieb ein noch vertretbarer Spannungsabfall von, z. B. 0, 5 V, auftritt, im Kurzschlussfall jedoch der Maximalstrom und die Maximalleistung des vorhergehenden Transistors nicht überschritten wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verstärkerendstufe bestehend aus zwei im Gegentakt geschalteten Transistorverstärkern, von deren über je einen Widerstand zusammengeschalteten Ausgängen das Ausgangssignal über ein Speicherglied, z. B. einen Koppelkondensator, abnehmbar ist und die durch einen Schwellenwertschalter aufweisende Anordnung gegen zu hohe Ströme geschützt sind, und mit einem dieser Endstufe über mindestens einen Vorwiderstand
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einem Transistorverstärker (5) vorgeschaltet ist und der Spannungsabfall an diesem Vorwiderstand (R3) den Schwellenwertschalter (8) zum Kippen bzw. Abschalten des Stromes dieses Transistorverstärkers (5) bei zu grossen Stromwerten steuert, wogegen der andere Transistorverstärker (6) lediglich eine an sich bekannte Strombegrenzerschaltung (10) aufweist.
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