DE1280944B - Gegentakt-B-Verstaerker - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

HO3f

Deutsche Kl.: 21 a2 -18/08

Nummer: 1 280 944

Aktenzeichen: P 12 80 944.8-31 (R 34123)

Anmeldetag: 21. Dezember 1962

Auslegetag: 24. Oktober 1968

Die Erfindung betrifft einen Gegentakt-B-Verstärker mit zwei Transistoren, deren zusammengeschaltete Emitter unmittelbar an einem Pol der Betriebsstromquelle liegen, deren Kollektoren an die beiden Enden einer Lastimpedanz mit einem mit dem anderen Pol der Betriebsstromquelle verbundenen Abgriff geschaltet sind und deren Basen über die Hälften der Sekundärwicklung eines; Eingangsübertragers am Verbindungspunkt einer mit ihrem anderen Ende an die Emitter geschalteten, in Durchlaßrichtung ge- ίο polten Halbleiterdiode und eines mit seinem anderen Ende an den lastimpedanzseitigen Pol der Betriebsspannungsquelle geschalteten Begrenzungswiderstandes liegen.

Bei bekannten derartigen Gegentaktverstärker! dient die in Durchlaßrichtung vorgespannte Halbleiterdiode der Temperaturkompensation der Leitfähigkeit der Transistoren. Diese Leitfähigkeit steigt mit zunehmender Temperatur, so daß bei einer konstanten Basis-Emitter-Vorspannung der den Transistör durchfließende Strom ebenfalls steigt, so daß sich der Arbeitspunkt des Transistors verschiebt und dadurch Verzerrungen im Ausgangssignal und eine Überlastung des Transistors auftreten. Die Kompensationsdiode liegt über einen Widerstand an der Spannungsquelle, der groß gegen den Durchlaßwiderstand der Diode ist, so daß sie von einem konstanten Strom durchflossen wird. Sie ist so ausgewählt, daß ihre Leitfähigkeit dieselbe Temperaturabhängigkeit zeigt wie der Transistor. Mit steigender Temperatur sinkt also auch ihr Widerstand und wegen des konstanten sie durchfließenden Stromes auch der an ihr auftretende Spannungsabfall, der die Vorspannung des Transistors bestimmt. Auf diese Weise wird bei steigender Temperatur die Basis-Emitter-Vorspannung des Transistors verringert, so daß seine temperaturbedingte Leitfähigkeitsvergrößerung gerade kompensiert wird und der den Transistor durchfließende Strom von der Temperatur unabhängig ist. Diese Art der Temperaturstabilisierung hat sich als wirkungsvoller erwiesen als die früher angewendeten Gegenkopniungsmaßnahmen.

Bei einer ähnlichen derartigen Schaltung ist zwischen den Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Eingangsübertragers und die zusammengeschalteten Emitter der beiden Gegentakttransistoren zusätzlich eine Diode in Sperrichtung geschaltet. Sie soll im dynamischen Betrieb, wenn die in Druchlaßrichtung gepolte Diode durch Aussteuerungsspitzen in den Sperrbereich gesteuert wird, leitend werden und während der Aussteuerungsspitzen den niederohmigen Strompfad aufrechterhalten, so daß durch Gegentakt-B-Verstärker

Anmelder:

Radio Corporation of America,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Sommerfeld, Patentanwalt,

8000 München 23, Dunantstr. 6

Als Erfinder benannt:
Lay Edgar Barton,
Princeton, N. J. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 2. Januar 1962
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das Zusteuern der ersten Diode keine Verzerrungen entstehen.

Bei einer weiterhin bekannten Schaltung der eingangs erwähnten Art ist zwischen die Mittelanzapfung der Sekundärwicklung des Eingangsübertragers und den Verbindungspunkt der durchlässigen Diode mit dem ihren Vorstrom bestimmenden Widerstand ein weiterer Widerstand eingefügt, parallel zu dem die Reihenschaltung einer weiteren Diode mit einer Spannungsquelle geschaltet ist. Diese zusätzliche Diode ist in Sperrichtung gepolt, so daß die mit ihr in Reihe liegende Spannungsquelle nur den Diodensperrstrom durch den Widerstand treibt. Diese zusätzliche Anordnung dient der Kompensation der Temperaturabhängigkeit des Basissättigungsstroms in noch höheren Temperaturbereichen. Dann sinkt nämlich der Sperrwiderstand dieser zweiten Diode, und der den Verbindungswide^vstand, welcher ja in der gemeinsamen Basiszuleitung der beiden Gegentakttransistoren liegt, durchfließende Diodensperrstrom wirkt einer Erhöhung des Basissättigungsstroms entgegen, so daß auch in diesem erhöhten Temperaturbereich die gewünschte Kompensation eintritt.

Diese Maßnahmen bekannter Gegentaktverstärker sind jedoch ausschließlich auf die Kompensierung temperaturabhängiger Transistoreigenschaften gerichtet.

Die Aufgabe der F^ndung besteht dagegen in der Schaffung eines Ge^entakttransistorverstärkers für

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hohe Ausgangsleistungen, der möglichst geringe Ver- diesen dynamischen Eingangswiderstand ist, bereitet zerrungen erzeugt, und befaßt sich mit den beson- jedoch recht erhebliche Schwierigkeiten. So ist denn deren Problemen der Ansteuerung eines Gegentakt- auch in der Fachliteratur nicht mehr als die allge-B-Verstärkers mit Transistoren. meine Forderung eines kleinen Innenwiderstandes

Es ist bekannt, daß bei derartigen Verstärker- 5 der Steuersignalquelle gegenüber dem Eingangsstufen im Bereich kleiner Aussteuerungen, in dem die widerstand des Gegentakt-B-Verstärkers zu finden. Kennlinien der Transistoren gekrümmt verlaufen und In einer Literaturstelle wird sogar ein Ausweg aus in dem beim Nulldurchgang des Steuersignals eine diesen Schwierigkeiten mit dem Hinweis auf einen Stromübernahme zwischen den beiden Gegentakt- Übergang zum AB-Betrieb gesucht, transistoren stattfindet, der dynamische Eingangs- io Die Aufgabe der Erfindung, einen transistorisierwiderstand der Gegentaktstufe sich stark verändert. ten Leistungsverstärker mit einer Gegentakt-B-End-Steuert man nun eine solche Gegentaktstufe aus einer stufe zu schaffen, der möglichst wenig Verzerrungen Steuersignalquelle an, deren Innenwiderstand groß erzeugt und dessen Gegentakt-Endstufe zu diesem gegen den dynamischen Eingangswiderstand der Ge- Zweck möglichst niederohmig angesteuert werden gentaktstufe ist, so wird der Signalstrom dem Ein- 15 soll, wird dadurch gelöst, daß bei dem eingangs ergangswiderstand eingeprägt, so daß die starken Ver- wähnten Verstärker für eine Leistungsendstufe von änderungen des Eingangswiderstandes im Stromüber- mindestens 5 Watt Ausgangsleistung die Diode in benahmegebiet im Ausgangsstrom der Transistoren als kannter Weise thermisch mit den Transistoren geVerzerrungen erscheinen. Es ist weiterhin bekannt, koppelt ist, daß der Eingangstransformator als Abdaß man aus diesen Gründen transistorisierte Gegen- ao wärtstransformator ausgebildet ist, der den Innentaktverstärker nicht, wie es sonst bei Transistoren üb- widerstand der Treiberstufe auf einen Wert herunterlich ist, von einer Stromquelle aus, sondern von einer transformiert, der zum Zweck einer für Gegentakt-Spannungsquelle, die einen gegenüber dem dynami- B-Verstärker bekannten Spannungssteuerung klein sehen Eingangswiderstand niedrigen Innenwiderstand gegen dessen Eingangswiderstand ist und dessen hat, ansteuern soll. Bei Gegentakt-B-Verstärkern as Wicklungswiderstände klein gegen den Basis-Emitterniedriger Ausgangsleistung ist diese Forderung Widerstand der Transistoren sind, und daß zur weinicht schwer zu erfüllen, da Transistoren mit relativ teren Verkleinerung des Innenwiderstandes der Treikleinen maximalen Kollektorströmen und entspre- berstufe mehrere Gegenkopplungszweige vorgesehen chend kleinen Basisströmen bereits ohnehin relativ sind.

große dynamische Eingangswiderstände in der Grö- 30 Die Diode, deren dynamischer Widerstand nur ßenordnung von 1000 Ω aufweisen, während die 1 Ω oder noch weniger beträgt, stellt dabei prak-Eingangswiderstände von Leistungstransistoren, wie tisch den gesamten wirksamen Widerstand zwischen sie für Verstärker für Ausgangsleistungen von 5 Watt den Emitter- und Basiselektroden der Transistoren aufwärts in Frage kommen, in der Größenordnung dar, so daß ihr mit dem Stromverstärkungsfaktor β von etwa nur 30 Ω liegen. Der Innenwiderstand 35 multiplizierter Widerstandswert im dynamischen Einder ansteuernden Signalquelle muß damit praktisch gangswiderstand der Gegentaktstufe nur einen klei-30mal kleiner sein, also erheblich mehr als eine Grö- nen Betrag ausmacht. Die Diode sorgt gleichzeitig in ßenordnung, als bei den Signalquellen, welche der bekannter Weise für die Temperaturstabilisierung der Ansteuerung der erwähnten Kleinverstärker dienen. Transistoreigenschaften, die durch die thermische Wenn es nur darauf ankäme, den Innenwiderstand 40 Kopplung mit den Transistoren besonders gut ist. der steuernden Signalquelle klein gegenüber dem dy- Der als Abwärtstransformator ausgebildete Einnamischen Eingangswiderstand der Gegentaktver- gangstransformator trägt erheblich zur Verringerung stärkerstufe zu machen, so könnte man auf den Ge- des Innenwiderstandes der Steuerspannungsquelle danken kommen, anstatt den Innenwiderstand der bei, während bei bekannten Schaltungen der Trans-Ansteuerstufe zu verkleinern, den Eingangswiderstand 45 formator entweder im Verhältnis 1:1 oder sogar aufder Gegentaktstufe zu vergrößern. Den dynamischen wärts transformiert. Die Mehrzahl von Gegenkopp-Eingangswiderstand einer Transistorverstärkerstufe lungszweigen erlaubt weiterhin eine erheblich stärerhöht man üblicherweise durch Vergrößerung des kere Herabsetzung des Innenwiderstandes, als es bei Emitterwiderstandes. Gerade dies ist im vorliegenden nur einem einzigen Gegenkopplungszweig der Fall Fall aber nicht erwünscht, weil dann im Eingangs- 50 wäre. Eine weitere Maßnahme zur Verringerung des widerstand das Produkt des Emitterwiderstandes mit Innenwiderstandes der Steuersignalquelle besteht dem Stromverstärkungsfaktor auftritt, dessen Wert schließlich darin, daß die Wicklungswiderstände des sich im Bereich kleiner Aussteuerungen, also im Strom- zwischen der Steuerstufe und der Gegentaktstufe anübernahmegebiet, ebenfalls stark ändert. Bei einem geordneten Transformators klein gegen den Basismaximalen Stromverstärkungsfaktor von β = 150 55 Emitter-Widerstand der Transistoren sind, so daß würde ein Emitterwiderstand von nur 1 Ω im dy- auch von dieser Seite her die Forderung nach einer namischen Eingangwiderstand mit maximal 150 Ω Spannungsansteuerung der Gegentaktstufe besser ererscheinen, wobei dieser Wert bei kleinen Aussteue- füllt ist.

rungen sehr stark schwankt. Man würde also hierbei Für besonders hohe Aussteuerungen kann man

zusätzliche Verzerrungen in Kauf nehmen müssen. 60 statt der einen Diode deren zwei parallel schalten, Damit ein Gegentakt-B-Verstärker größere Lei- deren Gesamtstrom genügend hoch ist, so daß er stung möglichst verzerrungsfrei verarbeitet, darf er auch von Signalspitzenströmen nicht kompensiert somit möglichst keinen Emitterwiderstand haben. wird.

Der dynamische Eingangswiderstand wird dann, wie Für eine ganz exakte Einstellung der Arbeitserwähnt, recht klein und liegt in der Größenordnung 65 punkte der Transistoren kann die Sekundärwicklung von etwa nur 30 Ω. Der Bau einer Ansteuerstufe, des Eingangstransformators in zwei getrennte Wickderen Ausgangswiderstand (Innenwiderstand der als lungen aufgeteilt sein, deren eines Ende dann jeweils Signalquelle gedachten Ansteuerstufe) klein gegen mit einer der Dioden verbunden ist, wobei von die-

sen Verbindungspunkten je ein einstellbarer Widerstand an den lastseitigen Pol der Betriebsspannungsquelle geführt ist.

Die Gegenkopplungszweige können zweckmäßigerweise so geschaltet sein, daß je ein Gegenkopplungszweig vom Ausgang der Gegentaktstufe auf den Eingang der Treiberstufe und den Eingang einer die Treiberstufe ansteuernden Vorstufe geführt ist. Ein weiterer Gegenkopplungszweig kann vom Ausgang der Treiberstufe auf ihren Eingang geführt sein.

Als guter Kompromiß zwischen der Verringerung des Innenwiderstandes der die Gegentaktstufe ansteuernden Treiberstufe und einer nicht zu kleinen Eingangsspannung für die Gegentaktstufe hat sich ein Primär-Sekundär-Windungsverhältnis des Eingangstransformators von etwa 50:1 erwiesen. Als Überlastungsschutz für die Gegentakttransistoren können in ihre Kollektorleitungen Strombegrenzungswiderstände eingeschaltet werden.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Darstellungen von Ausführungsbeispielen. Es zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild eines Schallplattenverstärkers mit einem Transistor-Gegentaktverstärker gemäß der Erfindung,

F i g. 2 ein Teilschaltbild aus der Schaltung nach F i g. 1 mit einer Abwandlung gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung,

F i g. 3 ein Diagramm mit Transistordaten zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungen nach F i g. 1 und 2;

Fig. 4a, 4b und 4c zeigen die Verzerrungen von Sinuskurven, welche bei Transistor-Gegentaktverstärkern auftreten können.

Das Tonsignal für den in F i g. 1 dargestellten Schallplattenverstärker wird von einem Tonabnehmer 5 geliefert, der die mit einem Feldeffekt-Transistor 12 bestückte erste Stufe des Verstärkers ansteuert. Die Größe des Eingangssignals — und damit die Lautstärke — ist mit Hilfe eines Potentiometers 28 veränderbar, dessen Fußpunkt 33 über einen Widerstand 34 am Verbindungspunkt 25 zweier in der Quellenelektrodenzuleitung des Feldeffekt-Transistors 12 liegender Widerstände 23 und 24 liegt. Die am Arbeitswiderstand 36 des Feldeffekt-Transistors 12 abfallende verstärkte Signalspannung wird über einen Koppelkondensator 43 dem Treibertransformator 39 zugeführt, dessen Basisvorspannung mit Hilfe des Spannungsteilers 44, 45 erzeugt wird.

Die Ausgangsspannung des Treibertransistors 39 liegt an der mit einem Kondensator 75 überbrückten Primärwicklung 74 eines Gegentakttransformators 73, dessen Sekundärwicklung 72 eine Mittelanzapfung 90 hat, gegenüber der ihre beiden Endanschlüsse gegenphasige Signalspannungen liefern, welche die beiden Gegentakttransistoren 70 und 71 der Endstufe 50 steuern. Die Emitter der beiden Gegentaktendtransistoren 70 und 71 sind zusammengeschaltet und liegen am Pluspol 79 einer Betriebspannungsquelle 78, deren Minuspol an Masse 22 liegt. Der Verbindungspunkt 77 der Emitter ist mit zwei parallelgeschalteten Halbleiterdioden 91 verbunden, deren andere Enden an der Mittelanzapfung 90 der Sekundärwicklung 72 liegen und ferner über einen Widerstand 92 mit Masse 22 verbunden sind, so daß ein Durchlaßstrom durch sie fließt. Die Kollektoren der Transistoren 70 und 71 liegen über Strombegrenzungswiderstände 76 an der über eine Mittelanzapfung 88 geerdeten Wicklung 87 eines Ausgangsspartransformators, an dessen Abgriffe 89 ein Lautsprecher 51 angeschlossen ist.

In der dargestellten Schaltung befindet sich in den Emitterzuleitungen der beiden Gegentakttransistoren

70 und 71 kein Widerstand, der im Produkt mit dem Stromverstärkungsfaktor β im Eingangswiderstand erscheinen würde und die unerwünschte Abhängigkeit des Eingangswiderstandes der Gegentaktstufe von

ίο der Aussteuerung vergrößern würde. Der durch den Wegfall eines Emitterwiderstandes zunächst erkaufte Verlust an Temperaturstabilität wird durch die beiden in Durchlaßrichtung gepolten Dioden 91 wieder ausgeglichen, welche die Basisvorspannung für die Transistoren 70 und 71 bestimmen und bei einer Temperaturerhöhung infolge ihres sinkenden Durchlaßwiderstandes die Basisvorspannung für die Transistoren herabsetzen, so daß sich deren mit der Temperatur zunehmende Leitfähigkeit nicht auswirkt.

ao Damit die Stabilisierungswirkung der Dioden 91 möglichst gut ist, sind sie thermisch mit den Transistoren 70 und 71 gekoppelt. Damit bei starken Aussteuerungen der Signalstrom den Diodenstrom während der im hier dargestellten Beispiel positiven HaIbwellen nicht bis über den Kennlinienknick hinaus verringert, wobei der Diodenwiderstand stark ansteigen würde, sind zwei Dioden parallel geschaltet. Für Fälle, bei denen mit einer solch starken Aussteuerung nicht zu rechnen ist, genügt eine einzige Diode.

Der Transformator 73 hat im dargestellten Ausführungsbeispiel ein Primär-Sekundär-Windungsverhältnis von etwa 50:1 und setzt damit den Ausgangswiderstand des Vorverstärkers im Verhältnis 2500:1 herab, so daß der Innenwiderstand der den Gegentakt-B-Verstärker 50 ansteuernden Signalquelle sehr klein wird.

Zur weiteren Herabsetzung dieses Innenwiderstandes sind mehrere Gegenkopplungskreise vorgesehen. Vom Punkt 62 des Kollektorkreises 85 des einen Gegentakttransistors 70 ist ein Gegenkopplungszweig 59, der ein ÄC-Parallelglied mit dem Kondensator 60 und einem einstellbaren Widerstand 61 sowie einen Widerstand 58 enthält, auf den Eingang des Verstärkers, nämlich auf den Fußpunkt 33 des Lautstärkereglers 28 zurückgeführt. Ein weiterer Gegenkopplungszweig 64 verläuft vom Punkt 63 des Kollektorkreises 86 des anderen Gegentakttransistors

71 zum Punkt 35 am Eingang der Treiberstufe 39. Er enthält ebenfalls ein jRC-Parallelglied 65, 66 und führt eine mit Bezug auf den Gegenkopplungszweig 59 gegenphasige Spannung. Ein dritter Gegenkopplungszweig ist vom Kollektorpunkt 49 des Treibertransistors 39 ebenfalls auf dessen Eingangspunkt 35 zurückgeführt. Er enthält ein parallel zu einem Widerstand 54 geschaltetes ÄC-Längsglied 55, 56 sowie einen Reihenwiderstand 53.

Eine Variante der Gegentaktendstufe ist in F i g. 2 dargestellt. Hier sind die beiden Dioden 91 mit ihren transformatorseitigen Enden nicht zusammengeschaltet, sondern die Sekundärwicklung 72 des Transformators 73 besteht aus zwei getrennten Wicklungshälften, deren basisabgewandten Enden je mit einer der Dioden 91 verbunden sind, wobei diese Verbindungspunkte über je einen einstellbaren Widerstand 110 bzw. 111 an Masse liegen. Die Widerstände 110 und 111 erlauben hierbei eine getrennte genaue Einstellung der Arbeitspunkte für die beiden Gegentakttransistoren 70 und 71.

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In Fig. 3 stellen die Kurven 100 bzw. 100' einen nungsabnahme ruft auch eine kleine Stromabnahme Teil der Basisstromkennlinien I_b für die beiden Tran- des Generators hervor, jedoch wirkt die Abnahme sistoren der Gegentaktstufe für verschiedene Span- des Basis-Emitter-Widerstandes der Abnahme des nungen U_be zwischen Emitter und Basis dar. Die Stroms entgegen. Es tritt daher ein größerer Bruch-Kurven 101 und 10Γ zeigen die Abhängigkeit des 5 teil der ursprünglichen Spannungsänderung am festen Kollektorstroms I_c von der Emitter-Basis-Spannung. Generatorwiderstand auf, als es vorher der Fall war. Der Kollektorstrom hat bei 0,4 A etwa 20% des nor- Der verbleibende kleinere Bruchteil der ursprüngmalen vollen Ausgangsstroms. liehen Spannungsänderung wird den Basis-Emitter-

Die Vorspannung der Transistoren wird so einge- Strecken zugeführt und hat zur Folge, daß ein kleistellt, daß die verhältnismäßig geradlinigen Äste der io nerer Basisstrom auftritt, als es bei Zuführung der Kurven 101 und 101' die Ordinate schneiden, so daß ganzen Spannungszunahme an die Emitter-Basisdie sogenannten Crossover-Verzerrungen des Kollek- Strecken der Fall wäre. Wenn ein nennenswerter torstroms klein bleiben. Wenn die Transistoren nicht Generatorwiderstand vorhanden ist, zeigen die KoI-als Paar ausgesucht sind, wie es bei den in der Zeich- lektorkennlinien 104 und 104' die nichtlinearen Teile nung dargestellten Kennlinien der Fall ist, so ist es 15 105 und 105'.

zweckmäßig, die Vorspannung gemäß F i g. 2 unab- Die Wirkung dieser Vorgänge auf eine dem Gegen-

hängig einzustellen. takttransistor zugeführte Sinusspannung geht aus den

Der dynamische Eingangswiderstand R_e der Emit- Kurven in Fig. 4a, 4b und 4c hervor. Die Fig. 4a ter-Basis-Strecken beider Transistoren 70 und 71 ist zeigt eine Sinusspannung, die von der Treiberstufe durch die Kurve 102 dargestellt. Die Kurve 102 ent- 20 der Gegentaktstufe 50 zugeführt wird. Fig. 4b hält eine scharfe Diskontinuität 103 in der Nähe der und 4 c zeigen die Verzerrung, die in der Gegentakt-Ordinate, d. h. am Stromübergangspunkt. Auf beiden ausgangsstufe entsteht, wenn der Innenwiderstand Seiten der Sprungstelle 103 stellt die Kurve 102 den der Treiberstufe, von der Gegentaktstufe aus gesehen, Anstieg der Basisstromkurven 100 und 100' dar, wo- entweder von der Größenordnung oder noch größer bei jeweils nur ein Transistor Strom führt. Im Strom- 25 als der dynamische Widerstand der Eingangselektroden Übernahmebereich der Kurve führen beide Transi- ist. Die Abflachung 112 der Sinuskurve in Fig.4b stören Strom. Wie aus der Kurve 102 hervorgeht, und 4 c wird durch den Kollektorstrom der Ausgangsspringt die Belastung der Treiberstufe 39 durch die transistoren hervorgerufen, wie aus den Kurven 104 Ausgangstransistoren plötzlich von etwa 30 Ω auf und 104' und deren Abweichung von den Kurven 101 etwa 20 Ω. (Die Kurven gelten für Transistoren des 30 und 101' hervorgeht. An den Punkten 116 und 116' Typs 2 N-1905.) der Sinuskurven hat der Kollektorstrom den richtigen

Wenn der Innenwiderstand der Treiberstufe oder Wert für die Eingangsspannung. Für zunehmende Signalquelle sich dem Innenwiderstand der Emitter- Werte der Eingangsspannung folgt der Kollektorstrom Basis-Strecke annähert oder ihn überschreitet, so aus den oben dargestellten Gründen jedoch nicht der wirkt die Signalquelle wie eine Quelle konstanten 35 Kurve 101. Diese Abflachung der Maximalwerte der Stroms. Aus der Kurve 102 ist zu ersehen, daß ein Sinuskurven ruft ungerade Harmonische hervor, konstanter Strom einen ganz anderen Spannungs- Die Verzerrung der Sinuskurven in der Nähe ihres

abfall an den Basis-Emitter-Strecken hervorruft, Nulldurchgangs wird durch die Änderung der Bewenn der Widerstand 20 Ω beträgt, als wenn er 30 U lastung der Treiberstufe hervorgerufen, wenn der dybeträgt. Der Teil einer kleinen Zunahme der Gene- 40 namische Widerstand die Diskontinuität 103 durehratorspannung, der an der Emitter-Basis-Strecke auf- , läuft. Diese Verzerrung ändert sich frequenzmäßig in tritt, teilt sich auf den dynamischen Emitter-Basis- Abhängigkeit von der Amplitude der zugeführten Widerstand im Arbeitspunkt und auf den inneren Sinusspannung bei niedriger Amplitude hält die Widerstand des Generators auf. Wenn der Generator- Verzerrung für einen erheblichen Teil der Periodenwiderstand jedoch groß ist, tritt ein Kollektorstrom 45 dauer an. Für höhere Amplituden gemäß Fig. 4b entsprechend den Kurven 104 und 104' auf, die aus- und 4 c macht sich die Verzerrung nur für einen geprägte nichtlineare Teile 105 und 105' besitzen. kleinen Teil der Periodendauer bemerkbar: Es treten

Der Verstärker nach F i g. 1 und 2 ist so aufge- zusätzliche Oberwellen auf. Wegen der Streureaktanz baut, daß für eine gegebene Generatorspannung und der Schaltung insbesondere im Eingangstransformator einen gegebenen Generatorwiderstand der resultie- 50 73 kann der Verzerrungsanteil höherer Frequenz in rende Kollektorstrom an den Punkten 106 und 106', der Phase gegenüber der gewünschten Kurve verwo die Kurven 101 und 104 sowie die Kurven 101' schoben werden, so daß die in Fig. 4c dargestellten und 104' sich treffen, den richtigen Wert hat. Für Verhältnisse auftreten.

eine kleine Zunahme der Generatorspannung vom Diese Verzerrungen werden also durch den Innen-

Punkt 106 an fällt ein Teil dieser Spannung am inne- 55 widerstand der Treiberstufe hervorgerufen. Er wird ren Widerstand des Generators ab, und der Rest ent- als Ausgangswiderstand der Treiberstufe durch den fällt auf die Emitter-Basis-Strecke. Es fließt also Kopplungstransformator 73 zum Eingangswiderstand weniger Basisstrom, als wenn die gesamte Spannungs- für die Emitter-Basis-Strecke der Transistoren 70 zunähme unmittelbar an der Emitter-Basis-Strecke und 71 transformiert. Es muß beachtet werden, daß auftreten würde. Es wird daher auch entsprechend 60 jeder andere Widerstand in den Basis-Emitterweniger Kollektorstrom fließen, wie durch die Kurve Strecken der Transistoren 70 und 71 zu dem transdargestellt ist. formierten Widerstand der Treiberstufe 39 hinzu-

Für eine kleine Abnahme der Generatorspan- kommt. Aus diesem Grunde sind die Wicklungsnung vom Punkt 106 nimmt die Belastung der Trei- widerstände des Transformators 73 so klein wie mögberstufe durch die Gegentaktausgangsstufe schnell 65 lieh, d. h. klein gegen die Basis-Emitter-Widerstände auf einen Wert von 20 Ω zu, der in der Nähe der der Gegentakttransistoren 70·, 71 gemacht. Auch tritt Diskontinuität 103 liegt, bei welcher beide Transi- beispielsweise ein Widerstand im Emitterkreis·, der stören 70 und 71 Strom führen. Die kleine Span- der Eingangsseite und der Ausgangsseite des Gegen-

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taktverstärkers gemeinsam ist, als äquivalenter Wider- Ende an die Emitter geschalteten, in Durchlaßstand im Produkt mit dem Stromverstärkungsfaktor β richtung gepolten Halbleiterdiode und eines mit auf. Es wird also selbst durch einen Widerstand von seinem anderen Ende an den lastimpedanzseitigen nur 0,5 Ω bei Transistoren mit einem Wert β von 150 Pol der Betriebsspannungsquelle geschalteten Beein Eingangswiderstand von 75 Ω erzeugt, der größer 5 grenzungswiderstandes liegen, dadurch geist als der dynamische Eingangswiderstand der Tran- kennzeichnet, daß für eine Leistungssistoren, deren Kennlinien in F i g. 3 dargestellt sind. endstufe mit mindestens 5 Watt Ausgangsleistung Um die Verzerrungen klein zu halten, muß die die Diode (91) in bekannter Weise thermisch mit Treiberstufe für den Gegentaktverstärker als Span- den Transistoren (70, 71) gekoppelt ist, daß der nungsquelle wirken, d. h., sie muß eine Signalquelle io Eingangstransformator als Abwärtstransformator mit kleinem Innenwiderstand relativ zu dem dyna- (73) ausgebildet ist, der den Innenwiderstand der mischen Widerstand der Gegentaktstufe sein. Treiberstufe (39) auf einen Wert heruntertrans-Ohne die Gegenkopplungen von den Ausgängen formiert, der zum Zweck einer für den Gegender Treiberstufe und der Endstufe beträgt der herab- takt-B-Verstärker bekannten Spannungssteuerung transformierte Widerstand an der Wicklung 73, von 15 klein gegen dessen Eingangswiderstand ist und den Transistoren 70 und 71 aus gesehen, etwa 12 Ω. dessen Wicklungswiderstände klein gegen den Dieser Widerstand wird durch die Gegenkopplung Basis-Emitter-Widerstand der Transistoren (70, über die Treiberstufe 39 auf einen Wert von etwa 5 Ω 71) sind, und daß zur weiteren Verkleinerung des vermindert. Eine weitere Verminderung auf schließ- Innenwiderstandes der Treiberstufe (39) mehrere lieh 3 Ω wird durch die Gegenkopplung von den 20 Gegenkopplungszweige (49-35,63-35, 62-33) vor-Klemmen 62 und 63 auf den Eingang des Verstärkers gesehen sind.

erreicht. 2. Verstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet Bei 3 bis 5 Ω ist der Widerstand des Treibertransi- durch mehrere in Durchlaßrichtung gepolte parstors klein gegenüber dem dynamischen Widerstand abgeschaltete Dioden (91).
der Transistoren 70 und 71, und die Treiberstufe 35 3. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gewirkt also wie eine Spannungsquelle. Die Gegentakt- kennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (72) des transistoren arbeiten damit etwa nach der Kurve 101 Eingangstransformators (73) in zwei getrennte in Fig. 3. Hierdurch werden ungerade Harmonische Wicklungen aufgeteilt ist, deren eines Ende je- und die Crossover-Verzerrungen so weit herabgesetzt, weils mit einer der Dioden (91) verbunden ist, wie es bei den besten Röhrenverstärkern der Fall ist. 30 und daß von jedem dieser Verbindungspunkte je Tonfrequenzverzerrungsmessungen ergaben bei einer ein einstellbarer Widerstand (110, 111) an den Ausgangsleistung von 17 Watt einen Wert von 0,2 lastseitigen Pol der Betriebsspannungsquelle (78) bis 0,3 °/o für die 2. und 3. Harmonische. Höhere geführt ist.

Harmonische lagen unter 0,1 %. 4. Verstärker nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, Die folgende Tabelle gibt Daten für ein aufgebautes 35 dadurch gekennzeichnet, daß je ein Gegen-Ausführungsbeispiel, an dem die oben angeführten kopplungszweig vom Ausgang (62,63) der Gegen-Werte gemessen wurden. taktstufe (50) auf den Eingang (35) der Treiberstufe (39) und den Eingang (33) einer die Treiber-Schaltungsdaten _stufe ansteuernden Vorstufe (12) geführt ist.

Widerstand 23 2,7 kΩ 40 5. Verstärker nach den Ansprüchen 1,2,3 oder 4,

Widerstand 24 12 kQ dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenkopplungs-Widerstände 44, 53 100 kΩ zweig vom Ausgang (49) der Treiberstufe (39)

Widerstände 45, 56 10 kΩ auf ihren Eingang (35) geführt ist.

Widerstand 54 300 kΩ 6. Verstärker nach einem oder mehreren der

Widerstand 58 220 kΩ 45 vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich-

Widerstand 61 5 ΜΩ net, daß das Windungsverhältnis der Primärwick-

Widerstand 66 1ΜΩ lung (74) zur Sekundärwicklung (72) des EinWiderstand 76 1 bis 2 Ω gangstransformators (73) etwa 50:1 beträgt.

Kondensatoren 55, 65, 75 100 pF 7. Verstärker nach einem oder mehreren der

Kondensator 60 0,01 μΡ 5° vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch

Transistor 39 2 N-384 in die Kollektorleitungen der Gegentakttransi-

Transistoren 70, 71 2 N-1905 stören (70, 71) geschaltete Strombegrenzungswiderstände (76).

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Gegentakt-B-Verstärker mit zwei Transi- " In Betracht gezogene Druckschriften:

stören, deren zusammengeschaltete Emitter un- Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 022 639;

mittelbar an einem Pol der Betriebsstromquelle USA.-Patentschrift Nr. 2 802 071;

liegen, deren Kollektoren an die beiden Enden »Valvo-Berichte«, Bd. III, Heft 1, Februar 1957,

einer Lastimpedanz mit einem mit dem anderen 60 S. 12 und 13;

Pol der Betriebsstromquelle verbundenen Abgriff Shea, »Transistor Circuits Engineering«, 1957,

geschaltet sind und deren Basis über die Hälften S. 116 bis 119;

der Sekundärwicklung eines Eingangsübertragers »Electronics World«, November 1960, S. 55 bis 57;

am Verbindungspunkt einer mit ihrem anderen »Electronics«, Juli 1956, S. 122.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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