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Ausgangstransformator für Leistungsverstärker Die Erfindung betrifft einen Ausgangstransformator für Leistungsverstärker.
Transformatoren bekannter Art für die Anpassung des Belastungswiderstandes an die Impedanz der vorausgehenden Verstärkerstufen haben sehr verschiedenen Bedingungen zu genügen. Einige davon sind ein hinreichend flacher Frequenzgang über ein gegebenes Frequenzintervall, Verzerrungsfreiheit in einem weiten Leistungsbereich, kleine Verluste, kleine Abmessungen bzw. niedriges Gewicht. Ein wesentlicher Teil dieser Bedingungen kann durch eine an sich bekannte Gegenkopplung, welche von der Sekundärseite des Ausgangstransformators an den Verstärkereingang zurückführt, erfüllt werden.
Solche Gegenkopplungen zeigen jedoch, obwohl sie den Frequenzgang für den normalen Übertragungsbereich günstig beeinflussen, die nachteilige Eigenschaft, dass bei kleinen Ausgangssignalen und tiefen Frequenzen die Phasentreue zwischen Ausgang und Eingang nicht mehr erhalten bleibt, so dass einerseits ein Anwachsen der Verzerrungen, anderseits eine Veränderung des Frequenzganges in Form einer ausgeprägten Resonanzstelle auftritt. Diese Resonanzstelle wird dadurch hervorgerufen, dass im Bereich tiefer Frequenzen die Phasendrehung zwischen Ausgangsgrösse und Eingangsgrösse die ursprüngliche starke Gegenkopplung mindestens teilweise zerstört und dadurch der Verstärkungsgrad in diesem Bereich unzulässig ansteigt.
Die Phasendrehung selbst wird hervorgerufen durch das Absinken des induktiven Widerstandes des Transformators bei kleinen Wechselspannungsamplituden bei tiefen Frequenzen.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und betrifft einen Ausgangstransformator für Leistungsverstärker, welcher sich dadurch auszeichnet, dass ein Teildes aus Blech geschichteten Magnetkerns aus Dynamoblech mit dem Maximum der Permeabilität bei mittlerer Amperewindungszahl, ein weiterer Teil aus Kernblech mit hoher Anfangspermeabilität zusammengesetztist.
Anhand der Beschreibung und der Figuren wird das Verhalten eines erfindungsgemässen Ausgangstransformators erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 als Diagramm die Permeabilitäten verschiedener Transformatorbleche, Fig. 2 als Diagramm den Frequenzgang eines m I it ei nem erfindungsgemässen Ausgangstransformator ausgerüsteten Verstärkers.
Die Permeabilitätskurve A in Fig. 1 stellt die Permeabilität von Dynamoblech, beispielsweise Armco -1-Watt-Blech, dar. Der Scheitelpunkt der Permeabilität liegt bei einem Wert der Amperewindungen, welcher bei normaler Ausgangsleistung des Transformators vorhanden ist und ergibt eine hinreichende Induktivität im vorgesehenen Frequenzbereich. Das Absinken der Permeabilität gegen kleine Amperewindungszahlen lässt jedoch die Induktivität im Bereich kleiner Ausgangsleistungen so weit absinken, dass sie Bedeutung erhält, d. h. dass sie zusammen mit dem Lastwiderstand eine Ph asendrehung bewirkt.
Erfindungsgemäss wird nun ein Teil des Blechpaketes aus Transformatorblech mit hoher Anfangspermeabilität, beispielsweise Permalloy C, gebildet. Die hohe Anfangspermeabilität dieses Kernmaterials entsprechend Kurve B in Fig. 1 übernimmt nun im Bereiche kleiner Amperewindungszahlen die Bildung einer hohen Induktivität, so dass diese auch bei klei- ner Durchflutung Werte erreicht, denen der Ohmsche Widerstand der Wicklung immer noch unterlegen ist.
Die Permeabilität :dieses Blechteiles bei mittleren und hohen Amperewindungszahlen ist aber immer noch vergleichbar mit der maximalen Permeabilität des übrigen Kernteils, so dass in diesem Arbeits-
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bereich des Transformators keine Einbusse an Induktivität eintritt.
Für praktische Ausführungsfälle hat sich ein Anteil von 20 % Permalloy-C-Blech und 80 % Armco - 1-Watt-Blech bewährt.
Fig. 2 zeigt den Frequenzgang C eines mit einem erfindungsgemässen Ausgangstransformator ausgerästeten Verstärkers, d. h. die Ausgangsspannung in Funktion der Frequenz. Zum Vergleich ist mit D der Frequenzgang desselben Verstärkers, jedoch mit einem ausschliesslich aus Armco -Blech aufgebauten Kern gezeigt, welcher die im Bereich tiefer Frequenzen auftretende Resonanz aufweist.
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Output transformer for power amplifiers The invention relates to an output transformer for power amplifiers.
Transformers of the known type for adapting the load resistance to the impedance of the preceding amplifier stages have to meet very different conditions. Some of them are a sufficiently flat frequency response over a given frequency interval, freedom from distortion in a wide power range, small losses, small dimensions or low weight. A substantial part of these conditions can be met by a known negative feedback which leads back from the secondary side of the output transformer to the amplifier input.
However, although they favorably influence the frequency response for the normal transmission range, such negative feedback shows the disadvantageous property that with small output signals and low frequencies the phase accuracy between output and input is no longer maintained, so that on the one hand an increase in the distortion and on the other hand a change in the Frequency response occurs in the form of a pronounced resonance point. This resonance point is caused by the fact that in the range of low frequencies the phase rotation between the output variable and the input variable at least partially destroys the original strong negative feedback and the gain in this range increases in an impermissible manner.
The phase shift itself is caused by the lowering of the inductive resistance of the transformer in the case of small alternating voltage amplitudes at low frequencies.
The present invention avoids these disadvantages and relates to an output transformer for power amplifiers, which is characterized in that a part of the magnetic core layered from sheet metal is composed of dynamo sheet metal with the maximum permeability at an average number of ampere turns, and another part of core sheet metal with high initial permeability.
The behavior of an output transformer according to the invention is explained on the basis of the description and the figures. 1 shows as a diagram the permeabilities of various transformer sheets, and FIG. 2 shows as a diagram the frequency response of an amplifier equipped with an output transformer according to the invention.
The permeability curve A in Fig. 1 shows the permeability of dynamo sheet, for example Armco -1-watt sheet. The peak of the permeability is at a value of the ampere-turns, which is present at normal output power of the transformer and results in sufficient inductance in the intended Frequency range. However, the decrease in permeability towards small number of ampere-turns causes the inductance in the range of low output powers to decrease so much that it becomes important, i.e. H. that together with the load resistance it causes a phase rotation.
According to the invention, a part of the laminated core is now formed from transformer sheet with high initial permeability, for example Permalloy C. The high initial permeability of this core material according to curve B in FIG. 1 now takes over the formation of a high inductance in the area of small number of ampere-turns, so that even with a low flow rate it reaches values to which the ohmic resistance of the winding is still inferior.
The permeability: this sheet metal part with medium and high ampere turns is still comparable with the maximum permeability of the remaining core part, so that in this working
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no loss of inductance occurs in the area of the transformer.
For practical applications, a proportion of 20% Permalloy C sheet and 80% Armco - 1 watt sheet has proven itself.
FIG. 2 shows the frequency response C of an amplifier equipped with an output transformer according to the invention; H. the output voltage as a function of the frequency. For comparison, the frequency response of the same amplifier is shown with D, but with a core made exclusively of Armco sheet metal, which has the resonance that occurs in the lower frequency range.