DE112005002490B4

DE112005002490B4 - Verstärkervorrichtung und -verfahren

Info

Publication number: DE112005002490B4
Application number: DE112005002490.3T
Authority: DE
Inventors: Jun Makino; Boon Ghee Ting
Original assignee: Creative Technology Ltd
Current assignee: Creative Technology Ltd
Priority date: 2004-10-22
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2021-10-21
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: GB2434268A; GB2434268B; WO2006043907A1; HK1092603A1; CN1783704A; JP2008518503A; TW200623614A; KR101121265B1; JP5046949B2; KR20070058520A; AU2005296358A1; AU2005296358B2; US20060087369A1; DE112005002490T5; GB0707386D0; AU2005296358A2; TWI358895B; CN100525080C; US7382184B2

Abstract

Verstärkervorrichtung umfassend:einen ersten Verstärker (10), welcher ausgestaltet ist, ein Eingangssignal zu empfangen,einen zweiten Verstärker (20), welcher ausgestaltet ist, einen Anteil des Eingangssignals zu empfangen, wobei der zweite Verstärker (20) ein Ausgangssignal aufweist, undeinen ersten Potentialteiler (R3, R4), welcher ausgestaltet ist, das Ausgangssignal des zweiten Verstärkers (20) zu empfangen und einen Anteil des Ausgangssignals dem ersten Verstärker (10) zuzuführen,wobei der erste Verstärker (10) ausgestaltet ist, den Anteil des Ausgangssignals des zweiten Verstärkers (20) von dem Eingangssignal zu subtrahieren, um ein von dem ersten Verstärker (10) verstärkbares Differenzsignal zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet,dass die Verstärkervorrichtung eine Gesamtverstärkung aufweist, wobei der erste und zweite Verstärker jeweils eine zugeordnete Verstärkung aufweisen, wobei die dem ersten und zweiten Verstärker jeweils zugeordnete Verstärkung näherungsweise die zweifache Gesamtverstärkung der Verstärkervorrichtung ist.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Verstärkervorrichtung und ein Verstärkerverfahren und insbesondere auf eine derartige Vorrichtung und ein derartiges Verfahren, welche zur Benutzung auf dem Gebiet der Audioverstärker mit hoher Wiedergabetreue (High Fidelity) geeignet sind.
Hintergrund der Erfindung
Die Druckschrift US 2003/0184370 A1 offenbart eine eine Verstärkervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einer Spannungsverstärkungsschaltung, die eine eine Differenz verstärkende erste Schaltung und eine eine Referenzspannung erzeugende zweite Schaltung mit einer Spannung/Strom wandelnden Schaltung umfasst. Dabei verstärkt die erste Schaltung eine Differenz aus einem Eingangssignal der Spannungsverstärkungsschaltung und dem Ausgangssignal der zweiten Schaltung.
Klangsysteme hoher Qualität erfordern Verstärker, welche eine gute Klangqualität erzeugen. Die Klangqualität ist nicht etwas, was einfach gemessen werden kann, und ein Verstärker, welcher gute physikalische Eigenschaften wie eine breite Frequenzantwort sowohl bei niedrigen als auch hohen Frequenzen, niedrige Phasenverschiebung und niedrige Verzerrung aufweisen kann, muss nicht notwendigerweise einen Klang guter Qualität erzeugen. Der Grund hierfür scheint auf Fehlern oder Verzerrungen zu beruhen, welche aus dem Studium der physikalischen Eigenschaften des Verstärkers nicht offensichtlich sind. Diese Verzerrungen können verringert werden, indem eine insgesamt negative Rückkopplung angewendet wird.
Für Audioanwendungen wird geglaubt, dass Verstärker ohne Rückkopplung wünschenswerte Eigenschaften haben könnten, welche gut für den Klang sind. Verstärker ohne Rückkopplung weisen jedoch üblicherweise keine guten Messeigenschaften auf, wie bei Messungen des gesamten Klirrfaktors (THD, Total Harmonic Distoration), wenn sie mit Verstärkern verglichen werden, welche Rückkopplung benutzen.
Es gibt daher ein Bedürfnis nach Verstärkern, welche verbesserte Messeigenschaften und daher verbesserte Leistung unabhängig davon, ob Rückkopplung angewendet wird oder nicht, aufweisen.
Zusammenfassung der Erfindung
In allgemeinen Worten stellt die Erfindung eine Verstärkervorrichtung und ein Verstärkerverfahren bereit, wobei Fehler in zwei oder mehr Verstärkern in der Vorrichtung durch Subtrahieren aufgehoben werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Verstärkervorrichtung bereitgestellt, umfassend:

einen ersten Verstärker, welcher ausgestaltet ist, ein Eingangssignal zu empfangen,
einen zweiten Verstärker, welcher ausgestaltet ist, einen Anteil des Eingangssignals zu empfangen, wobei der zweite Verstärker ein Ausgangssignal aufweist, und
einen ersten Potentialteiler, welcher ausgestaltet ist, das Ausgangssignal des zweiten Verstärkers zu empfangen und einen Anteil des Ausgangssignals dem ersten Verstärker zuzuführen,
wobei der erste Verstärker ausgestaltet ist, den Anteil des Ausgangssignals des zweiten Verstärkers von dem Eingangssignal zu subtrahieren, um ein Differenzsignal zu erzeugen, welche durch den ersten Verstärker verstärkbar ist.

Die Verstärkervorrichtung kann weiterhin einen zweiten Potentialteiler umfassen, welcher ausgestaltet ist, das Eingangssignal zu empfangen und den Anteil des Eingangssignals dem zweiten Verstärker zuzuführen.
Die Verstärkervorrichtung kann weiterhin einen dritten Potentialteiler umfassen, welcher ausgestaltet ist, das Eingangssignal zu empfangen und einen Anteil des Eingangssignals dem ersten Verstärker zuzuführen.
Bevorzugt ist der von dem zweiten Verstärker empfangene Anteil des Eingangssignals näherungsweise 50% des von dem ersten Verstärker empfangenen Anteils des Eingangssignals.
Bevorzugt weist der erste Verstärker einen Ausgang auf, und umfasst die Vorrichtung weiterhin ein resistives Element, welches zwischen dem Ausgang des ersten Verstärkers und Masse verbunden ist, wobei das resistive Element ausgestaltet ist, eine Variation der Last des ersten Verstärkers zu verringern.
Bei einem Ausführungsbeispiel weisen der erste und der zweite Verstärker jeweils einen negativen Eingang und einen Ausgang auf, und die Vorrichtung umfasst weiterhin ein erstes resistives Element, welches zwischen dem negativen Eingang des zweiten Verstärkers und Masse verbunden ist, und ein zweites resistives Element, welches zwischen dem Ausgang des zweiten Verstärkers und dem negativen Eingang des zweiten Verstärkers verbunden ist, um durch Rückkopplung die Verstärkung des zweiten Verstärkers festzulegen.
Die Verstärkervorrichtung kann weiterhin ein drittes resistives Element, welches zwischen dem negativen Eingang des ersten Verstärkers und der Verbindung der Widerstände, welche den ersten Potentialteiler bilden, verbunden ist, und ein viertes resistives Element, welches zwischen dem Ausgang des ersten Verstärkers und dem negativen Eingang des ersten Verstärkers verbunden ist, um durch Rückkopplung die Verstärkung des ersten Verstärkers festzulegen, umfassen.
Der erste und der zweite Verstärker können im Wesentlichen identisch sein.
Bei einem Ausführungsbeispiel weisen der erste und der zweite Verstärker im Wesentlichen identische in sich erzeugte Fehler auf, wobei die Fehler im Wesentlichen ausgelöscht werden, indem der in dem zweiten Verstärker erzeugte Fehler von dem in dem ersten Verstärker erzeugten Fehler subtrahiert wird.
Bevorzugt umfasst der zweite Potentialteiler zwei im Wesentlichen gleiche resistive Komponenten. Die resistiven Komponenten können Hochpräzisionskomponenten sein.
Die Verstärkervorrichtung weist eine Gesamtverstärkung auf, und der erste und der zweite Verstärker weisen jeweils eine zugeordnete Verstärkung auf, wobei die dem ersten und dem zweiten Verstärker zugeordnete Verstärkung näherungsweise doppelt so groß wie die Gesamtverstärkung der Verstärkervorrichtung ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der erste Potentialteiler eine erste resistive Komponente und eine zweite resistive Komponente umfassen, wobei die erste und die zweite resistive Komponente jeweils einen zugeordneten Widerstand aufweisen, wobei das Verhältnis des der ersten resistiven Komponente zugeordneten Widerstands zu dem der zweiten resistiven Komponente zugeordneten Widerstand derart ist, dass die Amplitude des Signals bei einer Verbindung der ersten und zweiten resistiven Komponente im Wesentlichen gleich der Amplitude des Eingangssignals des zweiten Verstärkers geteilt durch die Verstärkung des zweiten Verstärkers ist.
In diesem Fall kann der erste Verstärker einen Ausgang aufweisen, und die Summe der der ersten und zweiten resistiven Komponente des ersten Potentialteilers zugeordneten Widerstände kann im Wesentlichen gleich einer auf den Ausgang des ersten Verstärkers wirkenden resistiven Last sein.
Vorteilhafterweise ist der von dem zweiten Verstärker empfangene Anteil des Eingangssignals näherungsweise 50%.
Gemäß einem zweiten Aspekt wird ein Audioverstärkersystem bereitgestellt, welches die oben definierte Verstärkervorrichtung umfasst.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Verstärken eines Signals bereitgestellt, umfassend: Anlegen eines Eingangssignals an einen ersten Verstärker, Anlegen eines Anteils des Eingangssignals an einen zweiten Verstärker, wobei der zweite Verstärker ein Ausgangssignal aufweist, Anlegen des Ausgangssignals des zweiten Verstärkers an einen ersten Potentialteiler,
Anlegen eines Anteils des Ausgangssignals an den ersten Verstärker, und
Subtrahieren, in dem ersten Verstärker, den Anteil des Ausgangssignals des zweiten Verstärkers von dem Eingangssignal, um ein von dem ersten Verstärker verstärkbares Differenzsignal zu erzeugen.
Das Verfahren kann weiterhin umfassen: Anlegen des Eingangssignals an einen zweiten Potentialteiler, wobei der an den zweiten Verstärker angelegte Anteil des Eingangssignals durch den zweiten Potentialteiler angelegt wird.
Das Verfahren kann weiterhin umfassen: Anlegen des Eingangssignals an einen dritten Potentialteiler, und Anlegen eines Anteils des Eingangssignals an den ersten Verstärker durch den dritten Potentialteiler.
Bevorzugt ist der durch den zweiten Verstärker empfangene Anteil des Eingangssignals näherungsweise 50% des an den ersten Verstärker durch den dritten Potentialteiler angelegten Signals.
Das Verfahren kann weiterhin umfassen: Verringern einer Variation der Belastung des ersten Verstärkers unter Benutzung eines resistiven Elements, welches zwischen dem Ausgang des ersten Verstärkers und Masse verbunden ist.
Bevorzugt weisen der erste und zweite Verstärker jeweils einen negativen Eingang und einen Ausgang auf, und das Verfahren umfasst weiterhin: Festlegen der Verstärkung des zweiten Verstärkers durch Rückkopplung, welche angewendet wird, indem ein erstes resistives Element zwischen dem negativen Eingang des zweiten Verstärkers und Masse und ein zweites resistives Element zwischen dem Ausgang des zweiten Verstärkers und dem negativen Eingang des zweiten Verstärkers verbunden wird.
Das Verfahren kann weiterhin umfassen: Festlegen der Verstärkung des ersten Verstärkers durch Rückkopplung, welche durch Verbinden eines dritten resistiven Elements zwischen dem negativen Eingang des ersten Verstärkers und der Verbindung der Widerstände, welche den ersten Potentialteiler bilden, und eines vierten resistiven Elements zwischen dem Ausgang des ersten Verstärkers und dem negativen Eingang des ersten Verstärkers, angewendet wird.
Bevorzugt sind der erste und zweite Verstärker im Wesentlichen identisch, und der zweite Potentialteiler umfasst zwei im Wesentlichen gleiche resistive Komponenten, wobei der Schritt des Anlegens eines Anteils des Eingangssignals an den zweiten Verstärker das Anlegen von näherungsweise 50% des Eingangssignals an den zweiten Verstärker umfasst.
Die Verstärkervorrichtung weist eine Gesamtverstärkung auf, und der erste und zweite Verstärker weist jeweils eine zugeordnete Verstärkung auf, wobei das Verfahren weiterhin umfasst: Ausgestalten des ersten und zweiten Verstärkers derart, dass die dem ersten und zweiten Verstärker jeweils zugeordnete Verstärkung näherungsweise doppelt so groß wie die Gesamtverstärkung der Verstärkervorrichtung ist.
Bevorzugt umfasst der erste Potentialteiler eine erste resistive Komponente und eine zweite resistive Komponente, wobei die erste und zweite resistive Komponente jeweils einen zugeordneten Widerstand aufweist, wobei das Verfahren weiterhin umfasst: Auswählen der resistiven Komponenten derart, dass das Verhältnis des der ersten resistiven Komponente zugeordneten Widerstands zu dem der zweiten resistiven Komponente zugeordneten Widerstand derart ist, dass die Amplitude des Signals bei einer Verbindung der ersten und zweiten resistiven Komponente im Wesentlichen gleich der Amplitude des Eingangssignals für den zweiten Verstärker geteilt durch die Verstärkung des zweiten Verstärkers ist.
Bevorzugt weist der erste Verstärker einen Ausgang auf, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des Anlegens einer resistiven Last an den Ausgang des ersten Verstärkers derart umfasst, dass die Summe der zugeordneten Widerstände der ersten und zweiten resistiven Komponente des ersten Potentialteilers im Wesentlichen gleich der angelegten Last ist.
Bevorzugt weisen der erste und zweite Verstärker im Wesentlichen gleiche darin erzeugte Fehler auf, wobei das Verfahren weiterhin umfasst: im Wesentlichen Auslöschen der Fehler durch Subtrahieren des in dem zweiten Verstärker erzeugten Fehlers von dem in dem ersten Verstärker erzeugten Fehler.
In Bezug auf einen Aspekt der Erfindung beschriebene Merkmale können ebenso auf einen anderen Aspekt der Erfindung anwendbar sein.
Figurenliste
Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden nunmehr nur zum Zweck der Illustration unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben, in welcher:

1 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Verstärkerschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
2a ein Graph ist, welcher die Frequenzantwort einer Verstärkerschaltung an dem Ausgang von Verstärker 20 in der Schaltung von 1 zeigt,
2b ein Graph ist, welcher die Frequenzantwort eines Verstärkers an dem Ausgang von Verstärker 10 in der Schaltung von 1 zeigt,
3a ein weiterer Graph ist, welcher die Phasenverschiebung einer Verstärkerschaltung an dem Ausgang von Verstärker 20 in der Schaltung von 1 zeigt,
3b ein weiterer Graph ist, welcher die Phasenverschiebung eines Verstärkers an dem Ausgang von Verstärker 10 in der Schaltung von 1 zeigt,
4a ein Spektraldiagramm des Ausgangssignals des Verstärkers 20 in der Schaltung von 1 mit einem Eingang von 1 kHz ist,
4b ein Spektraldiagramm des Ausgangssignals des Verstärkers 10 in der Schaltung von 1 mit einem Eingang von 1 kHz ist,
5 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Verstärkerschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
6 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Verstärkungsschaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist,
7 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Verstärkerschaltung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist, und
8 ein schematisches Schaltungsdiagramm einer Verstärkerschaltung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
1 zeigt eine Verstärkerschaltung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Schaltung umfasst zwei identische Verstärker, einen Hauptverstärker (X1) 10 und einen zweiten Verstärker (X2) 20. Beide Verstärker weisen die zweifache für das Gesamtsystem erforderliche Verstärkung G_v auf. Da die Verstärker identisch sind, werden sie während des Verstärkungsprozesses ähnliche erzeugte Fehler E aufweisen. Idealerweise werden die gleichen Betriebsbedingungen, wie die gleiche Versorgungsspannung, die gleiche Eingangsspannung und die gleiche Lastimpedanz sowohl auf Verstärker 10 als auch auf Verstärker 20 angewendet.
Bei dem System von 1 wird das eingehende Signal Vin an einen ersten Punkt (Punkt 1) angelegt und wird dann an den positiven Eingang des Hauptverstärkers 10 angelegt. Das eingehende Signal wird zudem an ein erstes Ende eines ersten Widerstands R1 angelegt, wobei das andere Ende des ersten Widerstands R1 mit einem ersten Ende eines zweiten Widerstands R2 verbunden ist. Das andere Ende des zweiten Widerstands R2 ist mit der Systemmasse verbunden. Die Verbindung des ersten und zweiten Widerstands R1 und R2, welche einen Potentialteiler bilden, ist mit dem positiven Eingang des zweiten Verstärkers 20 verbunden. Der negative Eingang des zweiten Verstärkers 20 ist an einem Punkt 2 mit der Systemmasse verbunden.
Der Ausgang des zweiten Verstärkers 20 ist an einem Punkt 3 mit dem ersten Ende eines dritten Widerstands R3 verbunden, wobei das andere Ende des dritten Widerstands R3 mit einem ersten Ende eines vierten Widerstands R4 verbunden ist. Das zweite Ende des vierten Widerstands R4 ist mit der Systemmasse verbunden.
Die Verbindung des dritten und vierten Widerstands R3 und R4, welche Punkt 4 genannt wird, ist mit dem negativen Eingang 9 des Hauptverstärkers 10 verbunden. Der Ausgang des Hauptverstärkers 10 ist mit einem Ende einer Last verbunden, welche beispielsweise ein anderer Verstärker wie ein Leistungsverstärker, wobei in diesem Fall die Last ein resistives Element nach Masse ist, oder ein anderes Element wie ein Lautsprecher sein kann. Das andere Ende der Last ist mit der Systemmasse verbunden. Die Spannung über die Last bildet die Ausgabe der Verstärkerschaltung.
Der erste und zweite Widerstand R1 und R2 sind bevorzugt identisch, und das Signal an einem Punkt 5, welcher der positive Eingang des zweiten Verstärkers 20 ist, wird die Hälfte des Eingangssignals am Punkt 1 sein. Somit wenn
R1=R2, dann $V 5 = 1 / 2 V 1 = 1 / 2 V_{in}$
Die Spannung bei Punkt 3, welcher der Ausgang des zweiten Verstärkers 20 ist, ist gegeben durch:
V3=2·G_v (V5-V2)+E wobei E der durch X2 erzeugte Fehler ist $\begin{array}{l} = 2 \cdot G_{v} (1 / 2 V_{in} - 0) + E s u b s t i t u i e r e Gleichung (1) \\ = 2 \cdot G_{v} (1 / 2 V_{in}) + E \\ = G_{v} \cdot V_{in} + E \\ V 3 = G_{v} V_{in} + E (2) \end{array}$
Der dritte und der vierte Widerstand R3 und R4 sind bevorzugt Hochpräzisionswiderstände, und ihre Werte stehen zueinander in folgender Beziehung: $\frac{R 4}{R 3 + R 4} = \frac{1}{2 \cdot G_{v}}$
Weiterhin ist es, wenn R3+R4=Rload, so dass beide Verstärker 10 und 20 gleichermaßen belastet sind, dies die optimale Bedingung, aber ist nicht essentiell dafür, dass die Erfindung arbeitet. Idealerweise sollte diese Lastbedingung implementiert sein, um optimale Resultate zu erhalten. Die vorliegende Erfindung wird jedoch immer noch arbeiten, selbst wenn es eine Abweichung von dieser Lastbedingung gibt.
Die Spannung an dem Ausgang des durch den dritten und vierten Widerstand R3 und R4 gebildeten Potentialteilers ist gegeben durch: $\begin{array}{l} V 4 = \frac{R 4}{R 3 + R 4} \cdot V 3 \\ = \frac{1}{2 \cdot G_{v}} \cdot (G_{v} V_{i n} + E) s u b s t i t u i e r e Gl . (1) u n d Gl . (2) \\ V 4 = \frac{V_{i n}}{2} + \frac{E}{2 G_{v}} (4) \end{array}$
Diese Spannung V4 wird an den negativen Eingang des Hauptverstärkers 10 an einem Punkt 9 angelegt, und die Spannung bei Punkt 9 kann wie folgt ausgedrückt werden: $V 9 = \frac{V_{i n}}{2} + \frac{E}{2 G_{v}}$
Der positive Eingang des Hauptverstärkers 10 am Punkt 8 ist mit dem Eingang des Systems an Punkt 1 verbunden. Daher kann die Spannung an Punkt 8 ausgedrückt werden durch: $V 8 = V_{i n}$
Die Spannung an dem Ausgang des Hauptverstärkers 10 am Punkt 6 kann gegeben werden durch: $V 6 = 2 \cdot G_{v} (V 8 - V 9) + E$
Wenn Gleichungen (6) und (5) in die obige Gleichung für V8 bzw. V9 substituiert werden, dann: $\begin{array}{l} V 6 & = 2 \cdot G_{v} [V_{i n} - (\frac{V_{i n}}{2} + \frac{E}{2 G_{v}})] + E \\ = 2 \cdot G_{v} [V_{i n} - (\frac{V_{i n}}{2} - \frac{E}{2 G_{v}})] + E \\ = 2 \cdot G_{v} [\frac{V_{i n}}{2} - \frac{E}{2 G_{v}}] + E \\ = G_{v} V_{i n} - E + E \\ V 6 & = G_{v} V_{i n} \end{array}$
Es wird zu sehen sein, dass der während der Verstärkung erzeugte Fehler E ausgelöscht wird, womit die Ausgabe der Verstärkerschaltung Vout an Punkt 7 verbleibt als: $V_{o u t} = G_{v} V_{i n}$
Eine alternative Darstellung der obigen Gleichung ist unten dargestellt. Bei dieser alternativen Darstellung wird zwischen den in dem Verstärker 10 und dem Verstärker 20 erzeugen Fehlern unterschieden, indem sie E1 bzw. E2 genannt werden. Es wird zudem gezeigt, dass in diesem Ausführungsbeispiel R1=R2 eine Bedingung dafür ist, dass der Ausgangspegel beider Verstärker 10 und 20 gleich ist und somit die Fehler von beiden Verstärkern 10 und 20 dieselben sind. Im Allgemeinen sollte die Eingabe für den Verstärker 20 halb so groß wie die Eingabe für den Verstärker 10 sein.
Das Signal an einem Punkt 5, welcher der positive Eingang des zweiten Verstärkers 20 ist, ist $V_{5} = \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}} V_{i n}$
Sei A1 die Abschwächung des durch die Widerstände R1 und R2 geformten Potentialteilers, d.h. $A_{1} = \frac{R_{2}}{R_{1} + R_{2}} .$
$Dann V_{5} = A_{1} V_{i n}$
Sei G die Verstärkung der individuellen Verstärker (nicht des gesamten Systems), dann $\begin{array}{l} V_{3} = G (V_{5} - V_{2}) + E_{2} (1) \\ V_{3} = A_{1} G V_{i n} + E_{2} (2) \end{array}$
wobei E₂ der in dem zweiten Verstärker 20 erzeugte Fehler und V₂=0 ist.
Die Spannung an dem Ausgang des durch den dritten und vierten Widerstand R3 und R4 gebildeten Potentialteilers kann gegeben werden als: $V_{4} = \frac{R 4}{R 3 + R 4} V_{3}$
Sei A₂ die Abschwächung des durch die Widerstände R3 und R4 gebildeten Potentialteilers, d.h. $A_{2} = \frac{R 4}{R 3 + R 4} .$
$Dann V_{4} = A_{2} V_{3}$
Diese Spannung V4 wird an den negativen Eingang des Hauptverstärkers 10 an einem Punkt 9 angelegt, und die Spannung am Punkt 9 kann wie folgt beschrieben werden: $V_{9} = V_{4} = A_{2} A_{1} G V_{i n} + A_{2} E_{2}$
Die Spannung an dem Ausgang des Hauptverstärkers 10 am Punkt 6 kann gegeben werden durch V₆ =G(V₈ - V₉)+ E₁, wobei E₁ der in dem ersten Verstärker 10 erzeugte Fehler ist, so dass $\begin{matrix} V_{6} & = G (V_{i n} - A_{2} A_{1} G V_{i n} - A_{2} E_{2}) + E_{1} \\ = G (1 - A_{2} A_{1} G) V_{i n} - A_{2} G E_{2} + E_{1} \end{matrix}$
Damit sich die Fehlertherme aufheben, muss gelten: $- A_{2} G E_{2} + E_{1} = 0$
Wenn die in beiden Verstärkern 10 und 20 erzeugten Fehler dieselben sind, d.h. E₁=E₂, dann $\begin{array}{l} E_{1} (1 - A_{2} G) = 0 \\ A_{2} = \frac{1}{G} \end{array}$
Um dieselben Fehler von beiden Verstärkern 10 und 20 zu erhalten, d.h. E₁=E₂, sollten die Betriebsbedingungen beider Verstärker 10 und 20 die gleichen sein. Eine Betrachtung ist, dass der Ausgangspegel von beiden Verstärkern 10 und 20 der gleiche sein sollte, damit die Betriebsbedingungen die gleichen sind, da sie dieselbe Verstärkung aufweisen und identisch sind.
Somit ist ein Weg der Überprüfung, die Ausgabe des ersten Verstärkers 10 der Ausgabe des zweiten Verstärkers 20 gleichzusetzen. Somit $\begin{array}{l} V_{3} = V_{6} \\ A_{1} G V_{i n} + E_{2} = G (1 - A_{2} A_{1} G) V_{i n} - A_{2} G E_{2} + E_{1}, von Gl . (2) (4) \end{array}$
Da die Größe der Fehler viel kleiner ist als das verstärkte Ausgangssignal, ergibt sich bei Ignorieren der Fehlertherme $\begin{array}{l} A_{1} G V_{i n} = G (1 - A_{2} A_{1} G) V_{i n} \\ Da A_{2} = \frac{1}{G}, \\ folgt A_{1} = 1 - A_{1} \\ A_{1} = \frac{1}{2} \end{array}$
Dies impliziert, dass für dieses Ausführungsbeispiel R₁=R₂ eine notwendige Bedingung dafür ist, dass beide Verstärker effektiv die gleichen Ausgangspegel und damit die gleichen Fehler aufweisen. Es ist jedoch zu bemerken, dass das die vorliegende Erfindung verkörpernde System immer noch arbeiten sollte, selbst wenn es eine geringfügige Abweichung von dieser Bedingung gibt, d.h. R1 ungleich R2 ist. Unter solch einer Bedingung wird der Fehler am Ausgang höher sein. Dies wurde durch Simulation verifiziert.
Unter Benutzung von $A_{1} = \frac{1}{2}$
und $A_{2} = \frac{1}{G}$
folgt aus Gleichung (4) $\begin{array}{l} V_{6} & = G (1 - A_{2} A_{1} G) V_{i n} - A_{2} G E_{2} + E_{1} \\ = G (1 - \frac{1}{G} \frac{1}{2} G) V_{i n} - \frac{1}{G} G E_{2} + E_{1} \\ = \frac{G}{2} V_{i n} - E_{2} + E_{1} \end{array}$
Wenn die Fehler gleich sind und einander aufheben, gilt: $V_{6} = \frac{G}{2} V_{i n}$
Wenn wir annehmen, dass die Verstärkung des Gesamtsystems G_v ist (wie sie vorher war), dann gilt $G_{v} = \frac{G}{2} .$
$Und V_{6} = G_{v} V_{i n}$
Somit ist die Ausgabe eine verstärkte Version des Eingangssignals mit einer Verstärkung G_v ohne Fehler.
2a ist ein Graph, welcher die Frequenzantwort einer Verstärkerschaltung an dem Ausgang des Verstärkers 20 in der Schaltung von 1 zeigt, was am -3 dB Punkt eine Bandbreite von 1,373 MHz ergibt. Da Verstärker 10 und 20 identisch sind und unter ähnlichen Bedingungen arbeiten, kann der Verstärker 20 alleine als Standardverstärker betrachtet werden, welcher die Erfindung nicht verkörpert.
2b ist ein Graph, welcher die Frequenzantwort eines Verstärkers an dem Ausgang von Verstärker 10 in der Schaltung von 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt und eine Bandbreite von 3,234 MHz an dem -3 dB Punkt ergibt.
3a ist ein Graph, welcher die Phasenverschiebung einer Verstärkerschaltung an dem Ausgang von Verstärker 20 in der Schaltung von 1 zeigt. Eine Phasenabweichung von -5,252 Grad bei 100 kHz ist gezeigt.
3b ist ein Graph, welcher die Phasenverschiebung eines Verstärkers an dem Ausgang von Verstärker 10 in der Schaltung von 1 zeigt. Eine Phasenabweichung von -2,082 Grad bei 100 kHz ist gezeigt.
Es kann bemerkt werden, dass 20 kHz die typische obere Grenze für Audiofrequenzen ist.
4a ist ein Spektraldiagramm des Ausgangssignals des Verstärkers 20 in der Schaltung on 1 mit einem Eingang von 1 kHz, und 4b ist ein Spektraldiagramm des Ausgangssignals des Verstärkers 10 in der Schaltung von 1 mit einem Eingange von 1 kHz.
4a und 4b zeigen die Verbesserung des gesamten Klirrfaktors (THD, Total Harmonic Distortion) klarer. Wie in diesen Figuren gezeigt, ist THD + Rauschen von dem Verstärker 20 0,9415 % und von dem Verstärker 10 0,0367 %. Die numerischen Werte werden entsprechend dem für die Simulation festgesetzten Eingangspegel variieren.
5 zeigt eine Verstärkerschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Schaltung umfasst zwei identische Verstärker, einen Hauptverstärker (X1) 10 und einen zweiten Verstärker (X2) 20. Beide Verstärker weisen die doppelte für das Gesamtsystem geforderte Verstärkung G_v auf. Da die Verstärker identisch sind, werden sie während des Verstärkungsprozesses ähnliche erzeugte Fehler E aufweisen. Idealerweise werden die gleichen Betriebsbedingungen, wie die gleiche Versorgungsspannung, gleiche Eingangsspannung und gleiche Lastimpedanz auf beide Verstärker 10 und 20 angewendet.
Bei dem System von 5 wird das eingehende Signal Vin an einen ersten Punkt (Punkt 1) angelegt und wird dann an den positiven Eingang des Hauptverstärkers 10 angelegt. Das eingehende Signal wird zudem mit halbem Pegel an den positiven Eingang des zweiten Verstärkers 20 angelegt. Der negative Eingang des zweiten Verstärkers 20 ist an einem Punkt 2 mit der Systemmasse verbunden.
Der Ausgang des zweiten Verstärkers 20 ist an einem Punkt 3 mit dem ersten Ende eines ersten Widerstands R3 verbunden, wobei das andere Ende des ersten Widerstands R3 mit einem ersten Ende eines zweiten Widerstands R4 verbunden ist. Das zweite Ende des zweiten Widerstands R4 ist mit der Systemmasse verbunden.
Die Verbindung des ersten und zweiten Widerstands R3 und R4, welche Punkt 4 genannt ist, ist mit dem negativen Eingang 9 des Hauptverstärkers 10 verbunden. Der Ausgang des Hauptverstärkers 10 ist mit einem Ende einer Last verbunden, welche beispielsweise ein anderer Verstärker wie ein Leistungsverstärker, in welchem Fall die Last ein resistives Element zur Masse ist, oder ein anderes Element wie ein Lautsprecher sein kann. Das andere Ende der Last ist mit der Systemmasse verbunden. Die Spannung über die Last bildet die Ausgabe der Verstärkerschaltung.
Die Arbeitsweise der Schaltung von 5 ist dieselbe wie oben in Verbindung mit 1 beschrieben, wobei der einzige Unterschied das Entfernen des durch R1 und R2 gebildeten Potentialteilers, welcher in der Schaltung von 1 vorhanden ist, aus der Schaltung von 5 ist. Damit das Ausführungsbeispiel von 5 optimal arbeitet, sollte die Eingabe in den Verstärker 20 halb so groß wie die Eingabe in den Verstärker 10 sein. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine Eingabe V_in an den Verstärker 10 angelegt, und dieselbe Eingabe aber mit halber Größe, V_in/2, wird an Verstärker 20 angelegt. Diese Eingabe können von einer Quelle sein, wie einer digitalen Quelle, wobei ein Digital-Analog-Wandler benutzt wird, um die obige Konfiguration zu erhalten.
6 zeigt eine Verstärkerschaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Schaltung umfasst zwei identische Verstärker, einen Hauptverstärker (X1) 10 und einen zweiten Verstärker (X2) 20. Beide Verstärker weisen die doppelte für das Gesamtsystem geforderte Verstärkung G_v auf. Da die Verstärker identisch sind, werden sie während des Verstärkungsprozesses ähnliche erzeugte Fehler E aufweisen. Idealerweise werden die gleichen Betriebsbedingungen, wie die gleiche Versorgungsspannung, die gleiche Eingangsspannung und die gleiche Lastimpedanz auf beide Verstärker 10 und 20 angewendet.
Bei dem System von 1 wird das eingehende System an einem ersten Punkt (Punkt 1) angelegt und dann an einen Potentialteiler angelegt, welcher durch zwei Widerstände R5 und R6 gebildet ist. Die Verbindung (Punkt 8) des Potentialteilers ist mit dem positiven Eingang des Hauptverstärkers 10 verbunden. Das Ende des Widerstands 6, welches nicht mit dem Widerstand R5 verbunden ist, ist mit der Systemmasse verbunden. Das Eingangssignal wird an demjenigen Ende des Widerstands R5 angelegt, welches nicht mit dem Widerstand R6 verbunden ist. Das eingehende Signal wird zudem an ein erstes Ende eines weiteren Widerstands R1 angelegt, wobei das andere Ende des Widerstands R1 mit einem ersten Ende eines anderen Widerstands R2 verbunden ist. Das andere Ende des Widerstands R2 ist mit der Systemmasse verbunden. Die Verbindung (Punkt 5) der Widerstände R1 und R2, welche einen Potentialteiler bilden, ist mit dem positiven Eingang des zweiten Verstärkers 20 verbunden. Der negative Eingang des zweiten Verstärkers 20 ist an einem Punkt 2 mit der Systemmasse verbunden.
Die Werte von R1, R2, R5 und R6 sind so gewählt, dass die an dem positiven Eingang (Punkt 5) des Verstärkers 20 angelegte Spannung halb so groß wie die an dem positiven Eingang des Verstärkers 10 angelegte ist.
Der Ausgang des zweiten Verstärkers 20 ist an einem Punkt 3 mit dem ersten Ende eines weiteren Widerstands R3 verbunden, wobei das andere Ende des weiteren Widerstands R3 mit einem ersten Ende eines anderen Widerstands R4 verbunden ist. Das zweite Ende des Widerstands R4 ist mit der Systemmasse verbunden.
Die Verbindung der Widerstände R3 und R4, welche Punkt 4 genannt ist, ist mit dem negativen Eingang 9 des Hauptverstärkers 10 verbunden. Der Ausgang des Hauptverstärkers 10 ist mit einem Ende einer Last verbunden, welche beispielsweise ein anderer Verstärker wie ein Leistungsverstärker, in welchem Fall die Last ein resistives Element nach Masse ist, oder ein anderes Element wie ein Lautsprecher sein kann. Das andere Ende der Last ist mit der Systemmasse verbunden. Die Spannung über die Last stellt die Ausgabe der Verstärkerschaltung dar.
Die Arbeitsweise der Schaltung von 6 ist im Wesentlichen dieselbe wie die oben in Verbindung mit 1 beschriebene, wobei der einzige Unterschied das Hinzufügen eines weiteren durch Widerstände R5 und R6 gebildeten Potentialteilers, welcher in der Schaltung von 1 nicht vorliegt, in der Schaltung von 6 ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird einen Eingabe V_in an den Verstärker 10 angelegt und dieselbe Eingabe, aber mit halber Größe, V_in/2, wird an den Verstärker 20 angelegt. Wie bei der Schaltung von 5 können diese Eingaben von einer Quelle herrühren, wie einer digitalen Quelle, wobei ein Digital-Analog-Wandler benutzt wird, um die obige Konfiguration zu erhalten.
7 zeigt eine Verstärkerschaltung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Schaltung umfasst zwei identische Verstärker, einen Hauptverstärker (X1) 10 und einen zweiten Verstärker (X2) 20. Beide Verstärker weisen die doppelte für das Gesamtsystem geforderte Verstärkung G_v auf. Da die Verstärker identisch sind, werden sie während des Verstärkungsprozesses ähnliche erzeugte Fehler E aufweisen. Idealerweise werden die gleichen Betriebsbedingungen wie die gleiche Versorgungsspannung, die gleiche Eingangsspannung und die gleiche Lastimpedanz auf beide Verstärker 10 und 20 angewendet.
Bei dem System von 7 wird das eingehende Signal Vin an einen ersten Punkt (Punkt 1) angelegt und dann an den positiven Eingang des Hauptverstärkers 10 angelegt. Das eingehende Signal wird zudem an ein erstes Ende eines ersten Widerstands R1 angelegt, wobei das andere Ende des ersten Widerstands R1 mit einem ersten Ende eines zweiten Widerstands R2 verbunden ist. Das andere Ende des zweiten Widerstands R2 ist mit der Systemmasse verbunden. Die Verbindung (Punkt 5) des ersten und zweiten Widerstands R1 und R2, welche einen Potentialteiler bilden, ist mit dem positiven Eingang des zweiten Verstärkers 20 verbunden. Der negative Eingang des zweiten Verstärkers 20 ist an einem Punkt 2 mit der Systemmasse verbunden.
Der Ausgang des zweiten Verstärkers 20 ist an einem Punkt 3 mit dem ersten Ende eines dritten Widerstands R3 verbunden, wobei das andere Ende des dritten Widerstands R3 mit einem ersten Ende eines vierten Widerstands R4 verbunden ist. Das zweite Ende des vierten Widerstands R4 ist mit der Systemmasse verbunden.
Die Verbindung des dritten und vierten Widerstands R3 und R4, welche Punkt 4 genannt ist, ist mit dem negativen Eingang 9 des Hauptverstärkers 10 verbunden. Der Ausgang des Hauptverstärkers 10 ist mit einem Ende einer Last R_load verbunden, welche beispielsweise ein anderer Verstärker wie ein Leistungsverstärker, in welchem Fall die Last R_load ein resistives Element zur Masse ist, oder ein anderes Element wie ein Lautsprecher sein kann. Das andere Ende der Last R_load ist mit der Systemmasse verbunden. Die Spannung über die Last R_load bildet die Ausgabe der Verstärkerschaltung. Ein weiterer Widerstand R7 ist über den Ausgang des Verstärkers 10 und die Systemmasse parallel mit der Last R_load verbunden.
Die Last an dem Verstärker 10 wird von der Last R_load abhängen, welche der Benutzer mit dem Verstärkersystem verbindet, und daher ist der Widerstand R7 einbezogen, um die Variation der gesamten auf das System angewandten Last zu verringern. Wenn die Implementierung beispielsweise für einen Vorverstärker ist, kann die Last R_load ein anderer Verstärker sein, welcher eine typische Eingangsimpedanz von zwischen 10 Kiloohm und 47 Kiloohm haben kann. Wenn der Widerstand R4 mit einem typischen Wert von 1 Kiloohm parallel mit R_load wie in 7 gezeigt hinzugefügt ist, ist die Last des Verstärkers 10 der effektive Widerstand von Widerstand R7 parallel mit R_load (R7//R_load). Somit wird der Bereich der Lastbedingungen schmaler sein, da:

R7//R_load=lk//10k=909 Ohm, wenn die Last eine Eingangsimpedanz von 10 Kiloohm aufweist, und
R7//R_load=1//47k=979 Ohm, wenn die Last eine Eingangsimpedanz von 47 Kiloohm aufweist. Zur selben Zeit kann der Widerstandswert der Widerstände R3+R4 zwischen ungefähr 909 Ohm und ungefähr 979 Ohm gesetzt werden, so dass die Lastbedingungen für den Verstärker 10 und den Verstärker 20 nahe beieinander liegen.

Somit ist die Schaltung von 7 mit der Ausnahme der Hinzufügung des weiteren Widerstands R7 zu der Schaltung von 7 identisch mit derjenigen von 1. Die Arbeitsweise der Schaltung von 7 ist im Wesentlichen die gleiche wie die oben in Verbindung mit 1 beschriebene.
8 zeigt eine Verstärkerschaltung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Schaltung umfasst zwei identische Verstärker, einen Hauptverstärker (X1) 10 und einen zweiten Verstärker X2 (20). Beide Verstärker weisen die doppelte für das Gesamtsystem geforderte Verstärkung G_v auf. Da die Verstärker identisch sind, werden sie während des Verstärkungsprozesses ähnliche erzeugte Fehler E aufweisen. Idealerweise werden die gleichen Betriebsbedingungen, wie die gleiche Versorgungsspannung, gleiche Eingangsspannung und gleiche Lastimpedanz, auf beide Verstärker 10 und 20 angewendet.
Bei dem System von 8 wird das eingehende Signal V_in an einen ersten Punkt (Punkt 1) angelegt und wird dann an den positiven Eingang des Hauptverstärkers 10 angelegt. Das eingehende Signal wird zudem an ein erstes Ende eines ersten Widerstands R1 angelegt, wobei das andere Ende des ersten Widerstands R1 mit einem ersten Ende eines zweiten Widerstands R2 verbunden ist. Das andere Ende des zweiten Widerstands R2 ist mit der Systemmasse verbunden. Die Verbindung (Punkt 5) des ersten und zweiten Widerstands R1 und R2, welche einen Potentialteiler bilden, ist mit dem positiven Eingang des zweiten Verstärkers 10 verbunden. Der negative Eingang des zweiten Verstärkers 20 ist an einem Punkt mit der Verbindung zweier weiterer Widerstände R8 und R9 verbunden. Das andere Ende von R9, welches nicht mit R8 verbunden ist, wird auf Systemmasse gelegt. Das nicht mit dem Widerstand R9 verbundene Ende des Widerstands R8 ist mit dem Ausgang des Verstärkers 20 verbunden, um die Verstärkung des Verstärkers 20 durch Anwendung von Rückkopplung zu steuern.
Der Ausgang des zweiten Verstärkers 20 ist an einem Punkt 3 mit dem ersten Ende eines dritten Widerstands R3 verbunden, wobei das andere Ende des dritten Widerstands R3 mit einem ersten Ende eines vierten Widerstands R4 verbunden ist. Das zweite Ende des vierten Widerstands R4 ist mit der Systemmasse verbunden.
Die Verbindung des dritten und vierten Widerstands R3 und R4, welche Punkt 4 genannt ist, ist mit einem weiteren Widerstand R11 verbunden, dessen anderes Ende mit dem negativen Eingang 9 des Hauptverstärkers 10 verbunden ist. Ein weiterer Widerstand R10 ist zwischen dem negativen Eingang des Verstärkers 10 und dem Ausgang des Verstärkers 10 an einem Punkt 6 verbunden, um die Verstärkung des Verstärkers 10 durch Anwendung von Rückkopplung zu steuern. Die Werte der Widerstände R8, R9, R10 und R11 sind bevorzugt derart ausgewählt, dass die Verstärkungen der Verstärker 10 und 20 im Wesentlichen die gleichen sind.
Der Ausgang des Hauptverstärkers 10 ist mit einem Ende einer Last verbunden, welche beispielsweise ein anderer Verstärker wie ein Leistungsverstärker, in welchem Fall die Last ein resistives Element zur Masse ist, oder ein anderes Element wie ein Lautsprecher sein kann. Das andere Ende der Last ist mit der Systemmasse verbunden. Die Spannung über die Last bildet die Ausgabe der Verstärkerschaltung.
Somit ist die Schaltung der 8 mit Ausnahme der Hinzufügung der weiteren Widerstände R8-R11 zu der Schaltung von 7 mit derjenigen von 1 identisch. Die Arbeitsweise der Schaltung von 7 ist im Wesentlichen die gleiche wie die oben in Verbindung mit 1 beschriebene, mit der Ausnahme, dass eine Rückkopplung sowohl auf Verstärker 10 als auch 20 angewendet wird, um die Verstärkung der Verstärker zu steuern.
Somit können ein oder mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung ein Verstärkersystem bereitstellen, bei welchem die Bandbreite signifikant größer als diejenige von herkömmlichen Verstärkern ist, mit verringerter Phasenverschiebung und minimaler Verzerrung, da sich die durch die einzelnen Verstärker in der Schaltung erzeugten verzerrenden Fehler aufheben.
Die Verstärker 10 und 20, welche in der Simulation benutzt wurden, um die oben zitierten Figuren zu erhalten, wiesen intern keine angewendete Rückkopplung auf. Ausführungsbeispiele der Erfindung können jedoch auf Verstärker mit oder ohne Rückkopplung angewendet werden.
Verschiedene Abwandlungen der oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung können vorgenommen werden. Beispielsweise können andere Komponenten und Verfahrensschritte hinzugefügt werden oder die obigen ersetzen. Somit sind, obwohl die Erfindung oben unter Benutzung von bestimmten Ausführungsbeispielen beschrieben wurde, viele Variationen innerhalb des Bereichs der Ansprüche möglich, ohne den Geist und Bereich der Erfindung zu verlassen, wie dem fachmännischen Leser klar sein wird.

Claims

Verstärkervorrichtung umfassend: einen ersten Verstärker (10), welcher ausgestaltet ist, ein Eingangssignal zu empfangen, einen zweiten Verstärker (20), welcher ausgestaltet ist, einen Anteil des Eingangssignals zu empfangen, wobei der zweite Verstärker (20) ein Ausgangssignal aufweist, und einen ersten Potentialteiler (R3, R4), welcher ausgestaltet ist, das Ausgangssignal des zweiten Verstärkers (20) zu empfangen und einen Anteil des Ausgangssignals dem ersten Verstärker (10) zuzuführen, wobei der erste Verstärker (10) ausgestaltet ist, den Anteil des Ausgangssignals des zweiten Verstärkers (20) von dem Eingangssignal zu subtrahieren, um ein von dem ersten Verstärker (10) verstärkbares Differenzsignal zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkervorrichtung eine Gesamtverstärkung aufweist, wobei der erste und zweite Verstärker jeweils eine zugeordnete Verstärkung aufweisen, wobei die dem ersten und zweiten Verstärker jeweils zugeordnete Verstärkung näherungsweise die zweifache Gesamtverstärkung der Verstärkervorrichtung ist.
Verstärkervorrichtung nach Anspruch 1, weiterhin umfassend einen zweiten Potentialteiler (R1, R2), welcher ausgestaltet ist, das Eingangssignal zu empfangen und den Anteil des Eingangssignals dem zweiten Verstärker (20) zuzuführen.
Verstärkervorrichtung nach Anspruch 2, weiterhin umfassend einen dritten Potentialteiler (R5, R6), welcher ausgestaltet ist, das Eingangssignal zu empfangen und einen Anteil des Eingangssignals dem ersten Verstärker (10) zuzuführen.
Verstärkervorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Anteil des Eingangssignals, welcher durch den zweiten Verstärker (20) empfangen wird, näherungsweise 50% des Anteils des Signals ist, welches von dem ersten Verstärker (10) empfangen wird.
Verstärkervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste Verstärker (10) einen Ausgang aufweist, wobei die Vorrichtung weiterhin ein resistives Element (R7) umfasst, welches zwischen dem Ausgang des ersten Verstärkers (10) und Masse verbunden ist, wobei das resistive Element (R7) ausgestaltet ist, Variationen der Belastung des ersten Verstärkers (10) zu verringern.
Verstärkervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Verstärker jeweils einen negativen Eingang und einen Ausgang aufweisen, wobei die Vorrichtung weiterhin ein zwischen dem negativen Eingang des zweiten Verstärkers (20) und Masse verbundenes erstes resistives Element (R9) und ein zwischen dem Ausgang des zweiten Verstärkers (20) und dem negativen Eingang des zweiten Verstärkers (20) verbundenes zweites resistives Element (R8) umfasst, um die Verstärkung des zweiten Verstärkers (20) durch Rückkopplung festzulegen.
Verstärkervorrichtung nach Anspruch 6, weiter umfassend ein zwischen dem negativen Eingang des ersten Verstärkers (10) und der Verbindung der Widerstände (R3, R4), welche den ersten Potentialteiler bilden, verbundenes drittes resistives Element (R11) und ein zwischen dem Ausgang des ersten Verstärkers (10) und dem negativen Eingang des ersten Verstärkers (10) verbundenes viertes resistives Element (R10), um die Verstärkung des ersten Verstärkers (10) durch Rückkopplung festzulegen.
Verstärkervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste und zweite Verstärker im Wesentlichen identisch sind.
Verstärkervorrichtung nach Anspruch 8, wobei der erste und der zweite Verstärker im Wesentlichen identische in sich erzeugte Fehler aufweisen, wobei die Fehler dadurch im Wesentlichen aufgehoben werden, dass der in dem zweiten Verstärker (20) erzeugte Fehler von dem in dem ersten Verstärker (10) erzeugten Fehler subtrahiert wird.
Verstärkervorrichtung nach einem der Ansprüche 2-6, wobei der zweite Potentialteiler zwei im Wesentlichen gleiche resistive Komponenten (R1, R2) umfasst.
Verstärkervorrichtung nach Anspruch 10, wobei die resistiven Komponenten (R1, R2) Hochpräzisionskomponenten sind.
Verstärkervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Potentialteiler eine erste resistive Komponente (R3) und eine zweite resistive Komponente (R4) umfasst, wobei die erste und zweite resistive Komponente jeweils einen zugeordneten Widerstand aufweist, wobei das Verhältnis des der ersten resistiven Komponente (R3) zugeordneten Widerstands zu dem der zweiten resistiven Komponente (R4) zugeordneten Widerstand derart ist, dass die Amplitude des Signals an einer Verbindung der ersten und zweiten resistiven Komponente im Wesentlichen gleich der Amplitude des Eingangssignals an dem zweiten Verstärker (20) geteilt durch die Verstärkung des zweiten Verstärkers ist.
Verstärkervorrichtung nach Anspruch 12, wobei der erste Verstärker (10) einen Ausgang aufweist, und wobei die Summe der der ersten und zweiten resistiven Komponente zugeordneten Widerstände des ersten Potentialteilers (R3, R4) im Wesentlichen gleich einer auf den Ausgang des ersten Verstärkers (10) wirkenden resistiven Last ist.
Verstärkervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Anteil des Eingangssignals, welche durch den zweiten Verstärker (20) empfangen wird, näherungsweise 50% ist.
Verfahren zum Verstärken eines Signals umfassend: Anlegen eines Eingangssignals an einen ersten Verstärker (10) einer Verstärkervorrichtung, Anlegen eines Anteils des Eingangssignals an einen zweiten Verstärker (20) der Verstärkervorrichtung, wobei der zweite Verstärker (20) ein Ausgangssignal aufweist, Anlegen des Ausgangssignals des zweiten Verstärkers (20) an einen ersten Potentialteiler (R3, R4), Anlegen eines Anteils des Ausgangssignals an den ersten Verstärker (10), und Subtrahieren, in dem ersten Verstärker (10), den Anteil des Ausgangssignals des zweiten Verstärkers (20) von dem Eingangssignal, um ein Differenzsignal zu erzeugen, welches durch den ersten Verstärker (10) verstärkbar ist, wobei die Verstärkervorrichtung eine Gesamtverstärkung aufweist, und wobei der erste und zweite Verstärker jeweils eine zugeordnete Verstärkung aufweisen, wobei die dem ersten und zweiten Verstärker jeweils zugeordnete Verstärkung näherungsweise die zweifache Gesamtverstärkung der Verstärkervorrichtung ist.
Verfahren nach Anspruch 15, weiterhin umfassend Anlegen des Eingangssignals an einen zweiten Potentialteiler (R1, R2), wobei der an den zweiten Verstärker (20) angelegte Anteil des Eingangssignals durch den zweiten Potentialteiler (R1, R2) angelegt wird.
Verfahren nach Anspruch 16, weiterhin umfassend Anlegen des Eingangssignals an einen dritten Potentialteiler (R5, R6), und Anlegen eines Anteils des Eingangssignals an den ersten Verstärker (10) über den dritten Potentialteiler (R5, R6).
Verfahren nach Anspruch 17, wobei der Anteil des Eingangssignals, welcher durch den zweiten Verstärker (20) empfangen wird, näherungsweise 50% des über den dritten Potentialteiler (R5, R6) an den ersten Verstärker (10) angelegten Signals ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15-18, weiterhin umfassend Verringern einer Variation der Belastung des ersten Verstärkers (10) durch Benutzung eines resistiven Elements, welches zwischen dem Ausgang des ersten Verstärkers (10) und Masse verbunden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15-19, wobei der erste und zweite Verstärker jeweils einen negativen Eingang und einen Ausgang aufweisen, wobei das Verfahren weiterhin das Festlegen der Verstärkung des zweiten Verstärkers (20) durch Rückkopplung, welche Verbinden eines ersten resistiven Elements (R9) zwischen dem negativen Eingang des zweiten Verstärkers (20) und Masse und eines zweiten resistiven Elements (R8) zwischen dem Ausgang des zweiten Verstärkers (20) und dem negativen Eingang des zweiten Verstärkers (20) angewendet wird, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 20, weiterhin umfassend Festlegen der Verstärkung des ersten Verstärkers (10) durch Rückkopplung, welche durch Verbinden eines dritten resistiven Elements (R11) zwischen dem negativen Eingang des ersten Verstärkers (10) und der Verbindung der den ersten Potentialteiler bildenden Widerstände (R3, R4) und eines vierten resistiven Elements (R10) zwischen dem Ausgang des ersten Verstärkers (10) und dem negativen Eingang des ersten Verstärkers (10) angewendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16-21, wobei der erste und zweite Verstärker im Wesentlichen identisch sind, und der zweite Potentialteiler zwei im Wesentlichen gleiche resistive Komponenten (R1, R2) umfasst, wobei der Schritt des Anlegens eines Anteils des Eingangssignals an den zweiten Verstärker (20) das Anlegen von näherungsweise 50% des Eingangssignals an den zweiten Verstärker (20) umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15-22, wobei der erste Potentialteiler eine erste resistive Komponente (R3) und eine zweite resistive Komponente (R4) umfasst, wobei die erste und zweite resistive Komponente jeweils einen zugeordneten Widerstand aufweist, wobei das Verfahren weiter Auswählen der resistiven Komponenten derart, dass das Verhältnis des der ersten resistiven Komponente (R3) zugeordneten Widerstands zu dem der zweiten resistiven Komponente (R4) zugeordneten Widerstand derart ist, dass die Amplitude des Signals bei einer Verbindung der ersten und zweiten resistiven Komponente im Wesentlichen gleich der Amplitude des Eingangssignals an den zweiten Verstärker (20) geteilt durch die Verstärkung des zweiten Verstärkers (20) ist, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15-23, wobei der erste Verstärker (10) einen Ausgang aufweist, wobei das Verfahren weiterhin den Schritt des Anlegens einer resistiven Last (R_load) an den Ausgang des ersten Verstärkers (10) derart, dass die Summe der zugeordneten Widerstände der ersten und zweiten resistiven Komponente des ersten Potentialteilers (R3, R4) im Wesentlichen gleich der angelegten Last (R_load) ist, umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 15-24, wobei der erste und zweite Verstärker im Wesentlichen identische in sich erzeugte Fehler aufweisen, wobei das Verfahren weiterhin ein im Wesentlichen Aufheben der Fehler durch Subtrahieren des in dem zweiten Verstärker (20) erzeugten Fehlers von dem in dem ersten Verstärker (10) erzeugten Fehler umfasst.
Audioverstärkersystem umfassend die Verstärkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-14.