DD230972A1

DD230972A1 - POWER SUPPLY IN COUNTERCLOCK

Info

Publication number: DD230972A1
Application number: DD25392983A
Authority: DD
Inventors: Ortwin Kral
Original assignee: Ortwin Kral
Priority date: 1983-08-12
Filing date: 1983-08-12
Publication date: 1985-12-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltung einer Gegentaktendstufe, die durch einen Operationsverstaerker angesteuert wird. Mit der erfindungsgemaessen Schaltung soll ein oekonomischer Aufbau eines Leistungsverstaerkers mit guten Uebertragungseigenschaften erzielt werden. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung anzugeben, in der durch einen Operationsverstaerker angesteuerte Endstufentransistoren gleichen Leitungstyps ohne Phasenumkehrstufe einsetzbar sind. Erfindungsgemaess wird die Basis eines der beiden Endstufentransistoren ueber einen Koppelkondensator mit dem positiven Potential der Betriebsspannungsquelle des Operationsverstaerkers verbunden, waehrend eine zweite Betriebsspannungsquelle die Endstufentransistoren zwischen ihrem gemeinsamen Emitter und dem Mittelabgriff der Primaerseite des Ausgangsuebertragers speist. Die Erfindung ist in elektroakustischen Verstaerkeranlagen einsetzbar. FigurThe invention relates to a circuit of a push-pull output stage, which is controlled by a Operationsverstaerker. With the circuit according to the invention, an economical construction of a power amplifier with good transmission characteristics is to be achieved. The object of the invention is to provide a circuit in which can be used by a Operationsverstaerker output stage transistors of the same type of conductivity without phase reversal stage. According to the invention, the base of one of the two output stage transistors is connected via a coupling capacitor to the positive potential of the operating voltage source of the operational amplifier, while a second operating voltage source feeds the output stage transistors between their common emitter and the center tap of the primary side of the Ausgangsuebertragers. The invention can be used in electroacoustic amplifier systems. figure

Description

- 1 -- 1 -

Leistungsendstufe in GegentaktschaltungPower output stage in push-pull circuit

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft, eine Schaltung einer Gegentaktendstufe, die durch einen. Operationsverstärker angesteuert wird, insbesondere für Leistungsverstärker in elektroakustischen Anlagen.The invention relates to a circuit of a push-pull output, by a. Operational amplifier is driven, especially for power amplifiers in electroacoustic systems.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen Der Gegentakt-3-Verstärker ist auf Grund seines günstigen Wirkungsgrades gegenüber dem Eintakt-A-Terstarker der gegenwärtig meist verwendete Leistungsverstärkertyp. Als Yortreiber können integrierte Operationsverstärker zum Einsatz kommen.Characteristic of the known technical solutions The push-pull 3 amplifier is currently the most commonly used power amplifier type due to its favorable efficiency compared to the single-ended A-markers. As a Yortreiber integrated operational amplifier can be used.

Bei komplementärer Endstufe sind verschiedene Schaltungsvarianten zur Ansteuerung der Endstufe durch einen Operationsverstärker bekannt-. In der DE - AS 24 04 015 ist eine Komplementär-Leistungsendstufe mit swei Transistoren in Gegentaktschaltung angegeben, die durch einen Operationsverstärker angesteuert wird. Die DE - AS 24 29 848 enthält die Beschreibung einer Gegentaktendstufe für einen Operationsverstärker, die aus zwei jeweils komplementären Stufen aufgebaut, ist. Beide Schaltungen bedingen den Einsatz komplementärer Endstufentransistoren, Geeignete Komplementärtransistoren stehen aber für entsprechend hohe Leistungen nur eingeschränkt zur Verfugung. Zudem steht einer Integration der Endstufe bei komplementären Transistoren entgegen, daß diese in Halbleiterblocktechnik mit gleichen Kennlinien schwer herstellbar sind·In the case of a complementary output stage, different circuit variants for controlling the output stage by means of an operational amplifier are known. In DE - AS 24 04 015 a complementary power output stage with two transistors in push-pull circuit is specified, which is controlled by an operational amplifier. The DE - AS 24 29 848 contains the description of a push-pull output stage for an operational amplifier, which is composed of two complementary stages, is. Both circuits necessitate the use of complementary output stage transistors, but suitable complementary transistors are available only to a limited extent for correspondingly high powers. In addition, an integration of the output stage in complementary transistors precludes that they are difficult to produce in semiconductor block technology with the same characteristics.

Werden in der Endstufe Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps eingesetzt, sind zur Ansteuerung im allgemeinen zwei gegenphasige Steuerspannungen erforderlich. In "Analoge Schaltungen'* von G. Kurz, Berlin 1980,S.153/154, ist eine Schaltung angegeben, bei der eine zur ersten SteuerSpannung gegenphasige zweite Steuerspannung durch Zwischenschaltung einer Phasendrehstufe gewonnen wird, wodurch die Verwendung von Transistoren gleichen.Typs in der Endstufe möglich ist. Nachteilig an dieser Schaltung ist die Steuerung der Endstufentransistoren aus Quellen unterschiedlichen Innenwiderstandes, wodurch die Bereitstellung von zwei in der Amplitude gleichen und 180°" ge- geneinander verschobenen Steuerspannungen erschwert: wird. Bei großer Aussteuerung sind erhebliche nichtlineare Verzerrungen die Folge.If transistors of the same conductivity type are used in the output stage, two antiphase control voltages are generally required for driving. In "Analog Circuits" * by G. Kurz, Berlin 1980, p.153 / 154, a circuit is provided in which a second control voltage in phase opposition to the first control voltage is obtained by interposition of a phase rotation stage, whereby the use of transistors gleich.Typ in A disadvantage of this circuit is the control of the output stage transistors from sources of different internal resistance, whereby the provision of two equal in amplitude and 180 ° "mutually shifted control voltages difficult. With large modulation considerable nonlinear distortions result.

Es ist auch ein Schaltungsprinzip unter dem Begriff "Quasikonrplementärendstufe" bekannt, bei dem die Endstufentrahsistoren gleichen Leitfähigkeitstyps, unter' Vermeidung einer Phasendrehstufe, durch komplementäre Transistoren angesteuert werden und mit diesen jeweils zueinander komplementäre Darlingtonstufen bilden. Nachteilig ist der zusätzliche Aufwand durch die komplementären Transistoren in der Treiberstufe der Darlingtonschaltungen. Dieses Schaltungsprinzip wird auch in integrierten iO¹-Leistungsverstärkern kleiner und mittlerer Leistung angewandt, z.B* im A 211 D, wie aus der vom Hersteller ver-. off entlichten Innenschaltung zzu. entnehmen ist. Die Abgabe großer Leistungen bleibt jedoch diskret ausgeführten Endstufen vorbehalten, wobei eine ökonomische Schaltungstechnologie durch den Einsatz integrierter Operationsverstärker in der -Treiberstufe möglich ist.There is also known a circuit principle under the term "Quasikonrplementärendstufe", in which the final stage wire transistors of the same conductivity type, with 'avoiding a phase rotation stage, are driven by complementary transistors and form with each of these mutually complementary Darlington stages. A disadvantage is the additional expense of the complementary transistors in the driver stage of the Darlington circuits. This circuit principle is also used in integrated small and medium power iO ¹ power amplifiers, eg * in the A 211 D, as specified by the manufacturer. off tade inside circuit zzu. can be found. However, the delivery of high power is reserved discretely designed power amplifiers, with an economic circuit technology by the use of integrated operational amplifier in the driver stage is possible.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist der ökonomische Aufbau eines Leistungsverstärkers mit guten Übertragungseigenschaften.The aim of the invention is the economic structure of a power amplifier with good transmission characteristics.

Darlegung des Wesens der Erfindung Der Erfindung liegt; die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung für eine Gegentaktendstufe eines Leistungsverstärkers anzugeben, welche durch einen Operationsverstärker angesteuert wird und in der zwei Transistoren gleichen Leitungstyps ohne Phasenumkehrstufe eingesetzt werden können.DISCLOSURE OF THE NATURE OF THE INVENTION The invention resides; the task of specifying a circuit for a push-pull output stage of a power amplifier, which is driven by an operational amplifier and can be used in the two transistors of the same type of conductivity without phase inversion stage.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Basis des Endstufentransistors, der nicht: direkt; vom Ausgang des Operationsverstärkers angesteuert wird, über einen Koppelkondensator mit dem positiven Potential der Betriebsspannungsquelle des Operationsverstärkers verbunden ist' und eine zweite Betriebsspannungsquelle die Endstufentransistoren zwischen ihrem gemeinsamen Emitter und dem Mittelabgriff der Primärseite des Ausgangsübertragers speist.This object is achieved according to the invention by the base of the output stage transistor, which is not: directly; from the output of the operational amplifier is connected via a coupling capacitor to the positive potential of the operating voltage source of the operational amplifier 'and a second operating voltage source feeds the output stage transistors between their common emitter and the center tap of the primary side of the output transformer.

Zur Linearisierung des Frequenzganges der Schaltung einschließlich dem Ausgangsübertrager dient,'entsprechend einer Ausgestaltung der Erfindung, eine Gegenkopplung vom Ausgangsübertrager zum invertierenden Eingang des Operationsverstärkers, deren Stromkreis durch einen den Minuspol der zweiten Betriebsspannungsquelle und den 'Minuspol der Betriebsspannungsquelle des Operationsverstärkers überbrückenden Widerstand geschlossen wird. Eine zweckmäßige Spezifizierung der Erfindung ist nachstehender Beschreibung eines Ausführungsbeispiels mit zugehöriger Figur zu entnehmen«To linearize the frequency response of the circuit including the output transformer is ', according to an embodiment of the invention, a negative feedback from the output transformer to the inverting input of the operational amplifier whose circuit is closed by a negative pole of the second operating voltage source and the' negative pole of the operating voltage source of the operational amplifier bridging resistor. An expedient specification of the invention can be found in the following description of an exemplary embodiment with associated figure.

Ausführungsbeispielembodiment

Die in der Figur dargestellte Schaltung enthält einen Operationsverstärker OY, dem eine einstufige Gegentaktendstuf e mit den Transistoren T- und T₉ nachgeschaltet ist, welche einen Ausgangsübertrager ansteuert, der sekundär— seitig durch den Lautsprecher einer elektroakustischen Anlage belastet wird.The circuit shown in the figure includes an operational amplifier OY, which is a single-stage Gegentaktendstuf e with the transistors T and T ₉ connected downstream, which drives an output transformer, the secondary side is loaded by the speaker of an electroacoustic system.

Die zu verstärkende !^-Spannung U-, wird dem nichtinvertierenden Eingang des integrierten OperationsverstärkersThe amplified! ^ Voltage U-, is the non-inverting input of the integrated operational amplifier

- 4 - - 4 -

07 zugeführt. Der Typ des Operationsverstärkers ist so zu wählen, daß er ausgangsseitig in der Lage ist, den zur Durchsteuerung der Endstufentransistoren T* und Tj_? erforderlichen Basisstrom aufzubringen. Dafür kommen Typen, wie der A 211 D mit integrierter Leistungsendstufe in Betracht. Die Dioden D₁ und D₂ verhindern, daß sich bei Aussteuerung die vor den Endstufentransistoren liegenden Koppelkondensatoren aufladen und die Arbeitspunkte der Endstufe verschieben.07 supplied. The type of operational amplifier is to be chosen such that it is capable of output, for the control of the output stage transistors T * and Tj _? apply required base current. For this come types, such as the A 211 D with integrated power amplifier into consideration. Prevent the diodes D ₁ and D ₂ that load at the modulation before lying in the output stage coupling capacitors and move the operating points of the power amplifier.

Hervorzuheben ist, daß die Endstufentransistoren vom gleichen Typ sein können und die Endstufe einstufig ausgeführt ist.It should be emphasized that the output stage transistors can be of the same type and the output stage is designed in one stage.

Die Basis von T. ist in herkömmlicher Weise über einen Koppelkon'densator mit dem Ausgang des Operationsverstärkers OV verbunden, während die Basis von Έρ über einen Koppelkondensator mit dem positiven Pol der Betriebsspannungsquelle U-^₁ des Operationsverstärkers verbunden ist» Je nach Polarität der übertragenen Halbwelle werden abwechselnd T^ und Tu in den aktiven Bereich gesteuert. Eine zweite Betriebsspannungsquelle U™ speist die Endstufe zwischen den zusammengeschalteten Emittern der Transistoren T., und Tv, und dem Mittelabgriff der· Primärseite des Ausgangsübertragers. Die Höhe der Betriebsspannung U-np bestimmt bei gegebenem Lastwiderstand die erreichbare Ausgangsleistung. Der Maximalwert von Ug₂ ist durch die halbe maximal zulässige Kollektor-Eniitterspannung der Transistoren T^ und T₂ gegeben. Der gemeinhin als mangelhaft bekannte Frequenzgang des Ausgangsübertragers wird durch eine Spannungsgegenkopplung wesentlich verbessert. Diese wird durch das RG-Glied zwischen der Sekundärseite des Ausgangsübertragers und dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers erreicht. Mit zunehmender Gegenkopplung sinkt der Klirrfaktor und erhöht sich die Bandbreite, wobei die Schwingneigung der Schaltung eine obere Grenze setzt, die vornehmlich von den Daten des AusgangsübertragersThe base of T. is connected in a conventional manner via a coupling capacitor to the output of the operational amplifier OV, while the base of Έρ is connected via a coupling capacitor to the positive pole of the operating voltage source U- ^ _{1 of} the operational amplifier »Depending on the polarity of the transmitted Half-wave are alternately controlled T ^ and Tu in the active area. A second operating voltage source U ™ feeds the final stage between the interconnected emitters of the transistors T., and Tv, and the center tap of the primary side of the output transformer. The level of the operating voltage U-np determines the achievable output power for a given load resistance. The maximum value of Ug ₂ is given by the half maximum permissible collector Eniitterspannung of the transistors T ^ and T ₂ . The frequency response of the output transformer, which is generally known to be defective, is substantially improved by voltage feedback. This is achieved by the RG element between the secondary side of the output transformer and the noninverting input of the operational amplifier. With increasing negative feedback, the harmonic distortion decreases and the bandwidth increases, whereby the oscillation tendency of the circuit sets an upper limit, which primarily depends on the data of the output transformer

abhängt. Gegenkopplungsgrade von 1:20 sind problemlos erreichbar. Durch den Widerstand R.., der den Minuspol ' der zweiten Betriebsspannungsquelle TIg.. des Operationsverstärkers überbrückt, wird der Stromkreis der Gegenkopplung geschlossen« Der untere Grenzwert von R-. wird durch das Maß an zulässiger nichtlinearer Verzerrung, sein oberer Grenzwert durch die Größe des Gegenkopplungswiderstandes bestimmt.depends. Counter-coupling degrees of 1:20 are easily achievable. By the resistor R .., which bridges the negative pole 'of the second operating voltage source TIg .. the operational amplifier, the negative feedback circuit is closed «The lower limit of R-. is determined by the amount of allowable nonlinear distortion, its upper limit by the size of the negative feedback resistor.

Claims

(57) The invention relates to a circuit of a push-pull output stage, which is driven by an operational amplifier. With the circuit according to the invention, an economical construction of a power amplifier with good transmission properties is to be achieved. The object of the invention is to provide a circuit in which driven by an operational amplifier output stage transistors of the same type of conductivity can be used without phase reversal stage. According to the invention, the base of one of the two output stage transistors is connected via a coupling capacitor to the positive potential of the operating voltage source of the operational amplifier, while a second operating voltage source feeds the output stage transistors between their common emitter and the center tap of the primary side of the output transformer. The invention can be used in electroacoustic amplifier systems. figure