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Transistorverstärker Die Erfindung betrifft eine Transistorverstärkeranordnung,
insbesondere Kleinstverstärker, z. B. für Schwerhörige, mit kombinierter Abscheidung
der Signalspitzen und selbsttätiger Verstärkungsregelung, die von der individuellen
Einstellung der Lautstärke unabhängig ist. Eine solche Transistorverstärkeranordnung
kommt nicht nur für Schwerhörigengeräte in Betracht, sondern kann in allen Fällen
mit Vorteil eingesetzt werden, wo es sich um die übertragung bzw. Verstärkung von
Sprache handelt und an die Klangtreue keine hohen Anforderungen gestellt werden
müssen, wo es vielmehr ausreicht, wenn die Sprache klar verständlich ist. Außer
den Hörhilfen für Schwerhörige kommen demnach auch Verstärker für Rundspruchanlagen,
Diktiergeräte, Zusatzverstärker für Fernsprecher u. ä. in Betracht.
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Es ist an sich bekannt, bei einem Verstärker die Signalspitzen abzuschneiden
und gleichzeitig eine selbsttätige Verstärkungsregelung anzuwenden. Auch eine symmetrische
Abschneidung bei Hörgeräteschaltungen ist bekannt.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Wiedergabelautstärke
des Verstärkers nach Wunsch mit einem Umschalter einstellen zu können, wobei eine
symmetrische Abschneidung der Amplitudenspitzen herbeigeführt wird, um die beim
Abschneiden unvermeidlichen Verzerrungen so klein wie möglich zu halten. Es wird
eine symmetrische Abschneidung mit einer selbsttätigen Verstärkungsregelung kombiniert
und außerdem dafür gesorgt, daß bei Einstellung der Wiedergabelautstärke, die nach
Belieben von Hand erfolgen kann, sich die Regelspannung für die Verstärkungsregelung
nicht ändert.
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Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Spitzenabschneidung
in an sich bekannter Weise durch etwa symmetrische übersteuerung des Transistors
der letzten Verstärkerstufe erfolgt, daß für die individuelle Einstellung der Lautstärke
im Kollektorkreis des Transistors die Reihenschaltung einer Belastung und einer
einstellbaren Widerstandskombination und parallel zur Belastung eine einstellbare
Widerstandskombination liegen, daß die zur Gewinnung der Verstärkungsregelspannung
dienende Wechselspannung dem Kollektor des Transistors entnommen wird, daß ferner
die Basis dieses Transistors über einen den Basisvorstrom regelnden Widerstand mit
einem Punkt der Reihenschaltung verbunden ist und daß die in Reihe bzw. parallel
zur Belastung geschalteten Widerstände so bemessen sind, daß bei Änderung des die
Belastung durchsetzenden Signalstromes die symmetrische Signalabschneidung sichergestellt
wird. Dabei kann mit Vorteil die Anordnung so ausgebildet sein, daß der Kollektor
des letzten Transistors über die Reihenschaltung der Belastung und der Widerstandskombination
mit der Speisequelle verbunden ist und daß der Basisvorstromversorgungswiderstand
an den Verbindungspunkt zwischen der Belastung und der Widerstandskombination gelegt
ist.
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Zweckmäßig ist es bei einer solchen Anordnung, sie so auszugestalten,
daß bei einer Belastung mit einem eine wesentliche Blindkomponente enthaltenden
Lastwiderstand dem Gleichrichter durch gleichstrommäßige Verbindung mit dem Kollektor
des Transistors eine bei Einstellung auf einen niedrigeren Abschneidungspegel abnehmende
Schwellwertspannung zugeführt wird, so daß die selbsttätige Verstärkungsregelung
bei einem niedrigeren Signalpegel einsetzt.
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Bei der obenerwähnten bekannten Schaltung zur symmetrischen Abschneidung
in einem Hörgerät liegt zwischen der am Kollektor angeschlossenen Belastung und
dem einen Pol der Spannungsquelle ein einstellbarer Widerstand, während ein weiterer
Widerstand den Verbindungspunkt zwischen Belastung und dem ersterwähnten Widerstand
mit der Basis verbindet. Ändert man bei dieser bekannten Schaltung den an der Spannungsquelle
liegenden Widerstand, so verschiebt sich der Arbeitspunkt des Transistors im Kennlinienfeld
zum Ursprung hin, und das hat zur Folge, daß sich die Spannung ändert, bei der die
Abschneidung erfolgt. Der Abschneidungspegel ist somit ziemlich klein, wenn der
Arbeitspunkt nahe beim Ursprung liegt. Demgegenüber weist eine Schaltung nach der
Erfindung den Vorteil auf, daß die Spannung, bei der die Abschneidung erfolgt, unabhängig
vom augenblicklichen Abschneidungspegel
der Belastung und immer
ziemlich groß ist, nämlich annähernd so groß wie die Spannung der Betriebsstromquelle.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird erzielt, daß bei Einstellung
auf einen niedrigeren Abschneidungspegel die Empfindlichkeit der selbsttätigen Lautstärkenregelung
nahezu konstant bleibt.
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Die Erfindung wird an Hand des in der Zeichnung veranschaulichten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Das Hörgerät enthält ein Mikrophon 1, einen ersten Transistorverstärker
2 mit Klangfarberegler 3, weitere Transistorverstärker 4, 5 und 6 und eine Belastung
7, z. B. ein Telefon, einen Kopfhörer, einen Einsteckhörer, das Ohrtelefon einer
Hörbrille od. dgl.
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Der Gesamtwiderstand im Kollektorkreis des letzten Transistors 6 ist
derartig bemessen, daß die zu großen Signalspitzen abgeschnitten werden, und zwar
symmetrisch durch richtige Einstellung des Basisgleichstromes mittels des Widerstandes
20. Um den Spitzenabschneidungspcgel ändern zu können, ist ein Schalter 8 vorgesehen,
mittels dessen nach der Erfindung in Reihe mit und parallel zur Belastung 7 verschieden
bemessene Widerstände 9-10-11 bzw. 12-13-14-15 eingeschaltet werden können. Ein
Gleichrichter 17 zur Erzeugung einer selbsttätigen Verstärkungsnachregelung des
ersten Transistors 2 ist über einen Trennkondensator 18 an den Kollektor des Transistors
6 gelegt. Mittels der Widerstände 21-22 wird eine Schwellwertspannung für den Gleichrichter
17 wirksam gemacht.
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Die Wirkung ist folgendermaßen: Die Wechselspannung am Kollektor des
Transistors 6 kann bei ohmscher Belastung bis etwa auf die Hälfte der Speisespannung
VB anwachsen, bevor die Spitzenäbsehneidung einsetzt. Die Abschneidung setzt bei
einem um so größeren Wert ein, je größer die Blindkomponente der Belastungsimpedanz
7 ist. Durch die Widerstände 12 bis 15 wird erreicht, daß der dann in der Belastung
7 fließende Strom nur einen Bruchteil des Kollektorstromes des Transistors 6 beträgt.
Folglich läßt sich der Spitzenabschneidungspegel des Stromes durch die Belastung
7 durch Umschaltung der Parallelwiderstände 12 bis 15 ändern. Diese
Änderung geht aber mit einer Änderung des gesamten über den Klemmen der Belastung
7 gemessenen Widerstandes einher. Der über den Widerstand 20 der Basis des
Transistors 6 zugeführte Einstellstrom entspricht dann nicht mehr dem richtigen
Wert zur Erzielung einer symmetrischen Signalabschneidung. Um dieses zu erreichen,
werden gleichzeitig mit der Umschaltung jeder der Widerstände 12 bis 15 parallel
zur Belastung 7 auch die Widerstände 9 bis 11 in Reihe mit dieser Belastung 7 umgeschaltet.
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Die Berechnung erweist, daß die richtige symmetrische Abschneidung
bei rein ohmscher Belastung 7 dann erfolgt, falls die Bedingung R2a=a'Rg-11+2a'R7,
12-1s eingehalten wird, wobei R20 den Wert des Widerstandes 20, R9 _ 11 den Wert
des betreffenden Reihenwiderstandes 9, 10 bzw. 11, R7.12-15 den Widerstandswert
der Parallelschaltung der Belastung 7 und des betreffenden Parallelwiderstandes
12, 13, 14 bzw. 15 und a' den Kollektor-Basis-Stromverstärkungsfaktor des Transistors
6 darstellt. Dabei wird gleichzeitig erzielt, daß der Basisvorstrom auf einen niedrigeren
Wert eingestellt wird, nachdem der Spitzenabschneidungspegel auf einen niedrigeren
Wert eingestellt wird.
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Ähnliche Effekte werden erhalten, falls die Belastung 7 parallel zu
den Widerständen 9 bis 11 geschaltet und die obere Klemme des Widerstandes
20
mit der unteren anstatt mit der oberen Klemme der Belastung 7 verbunden
wird. Zur symmetrischen Spitzenabschneidung soll dann bei rein ohmscher Belastung
7 die Bedingung R20 a '(R7, 9-11+R12-15) eingehalten werden. Die Ergebnisse der
in der Figur veranschaulichten Anordnung werden aber wegen des geringeren Stromverbrauchs
und wegen der geringeren Signalgegenkopplung bevorzugt.
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Weiter wird die Tatsache ausgenutzt, daß, falls die Belastung 7 eine
beträchtliche Blindkomponente enthält, die Gleichspannung am Kollektor des Transistors
6 bei Einstellung auf einen niedrigeren symmetrischen Abschneidungspegel kleiner
(weniger negativ) wird, so daß über den Widerständen 21-22 eine geringere Schwellenwertspannung
im Kreis des Gleichrichters 17 wirksam gemacht wird. Folglich setzt dann auch die
selbsttätige Stärkeregelung bei einem niedrigeren Signalpegel ein.
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Die obenerwähnten Bedingungen werden annäherungsweise innerhalb eines
bestimmten Bereiches mit einem einzelnen Potentiometer erfüllt, dessen Teilwiderstände
zwischen dem regelbaren Abgriff und den Klemmen des Widerstandskörpers die Funktion
der Widerstände 9 bis 11 bzw. 12 bis 15 übernehmen. Eine bessere Annäherung läßt
sich durch einen geeigneten nichtlinearen Verlauf des Widerstandswertes mit der
Stellung des Abgriffes und/oder durch Einschaltung geeigneter Vorwiderstände erzielen.
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Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel wurden die nachfolgenden
Schaltelemente verwendet.
| Transistor 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . 0C 58 |
| Transistor 4 . . . . . . . . . . . . . . . . . 0C 57 |
| Transistor 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . 0C 59 |
| Transistor 6 . . . . . . . . . . . . . . . . . 0C 60 |
| Gleichrichter 17 . . . . . . . . . . . . . . 0A 47 |
| Widerstand 9 . . . . . . . . . . . . . . . . 270 S2 |
| Widerstand 10 . . . . . . . . . . . . . . . 6809 |
| Widerstand 11 . . . . . . . . . . . . . . . 18052 |
| Widerstand 1.2 . . . . . . . . . . . . . . . 120 b2 |
| Widerstand 13 . . . . . . . . . . . . . . 120 S2 |
| Widerstand 14 . . . . . . . . . . . . . . . 2709 |
| Widerstand 15 . . . . . . . . . . . . . . . 1000 52 |
| Widerstand 20 . . . . . . . . . . . . . . . 27 bis 39 k9 |
| Widerstand 21 . . . . . . . . . . . . . . . 2,2 kQ |
| Widerstand 22 . . . . . . . . . . . . . . . 15 kS2 |
| Widerstand 23 . . . . . . . . . . . . . . . 1,8 kS2 |
| Widerstand 24 . . . . . . . . . . . . . . . 2,2 kS2 |
| Widerstand 25 . . . . . . . . . . . . . . . 120 kS2 |
| Widerstand 26 . . . . . . . . . . . . . . . 22 ka |
| Kondensator 18 ....... . ...... 0,8 uF |
| Telefon 7 ....... . . . . . . . . . . . . 300
92 bei |
| 1000 Hz |
| 100 a bei |
| 0 Hz |
| Speisespannung .............. 1,3 V |
| Kchektorgleichspannung ...... 1 V |