DE1286125B

DE1286125B - Verstaerker mit amplitudenabhaengiger Gegenkopplung

Info

Publication number: DE1286125B
Application number: DE1966T0031298
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Ivan; Porges
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1966-06-04
Filing date: 1966-06-04
Publication date: 1969-01-02

Description

Bei der Übersteuerung von Transistorverstärkern, besonders in :der Gegentakt-Endstufe, treten ungewöhnlich starke .Kollektorströme auf, die zu einer Zerstörung der Transistoren führen können. Die Ursache liegt im Schaltverhalten der Transistoren. In einer Gegentakt-Endstufe mit Eintaktausgang (»eisenlose Endstufe«) ruß der eine Transistor genau in dem Zeitpunkt gesperrt wenden, in -dem der andere leitend wird. Trifft dies nicht zu, so fließt durch den einen Transistor ein zusätzlicher Strom, so @daß der andere Transistor außer dem dem Lautsprecher zugeführten Nutzstrom auch noch den zusätzlichen Strom aufnehmen ruß. Solche Erscheinungen sind darauf zurückzuführen, daß.die Ladungen im Basisraum auf- und abgebaut wenden müssen, was aber bei hohen Frequenzen nicht schnell genug vor sich geht.
Man könnte -daran denken, die Übersteuerung durch eine -entsprechend starke Gegenkopplung zu vermeiden, jedoch müßte dann die Gegenkopplung so ungewöhnlich stark sein"daß .die Verstärkung viel zu klein wäre. Es ist :deshalb günstiger, eine amplitudenabhängigeGegenkopplung zu verwenden, die oberhalb :eines Schwellenwertes, also kurz vor der Übersteuerung des Verstärkers, um ,ein Vielfaches stärker wird, so daß eine Amplitudenbegrenzung auftritt, bevor der Verstärker übersteuert wird. Bei einer bekannten Schaltung dieser Art (deutsche Auslegeschrift 1212 591) liegt an einer Anzapfung eines Gegenkopplungs Spannungsteilers eine vorgespannte Diode, die leitend wird, wenn die gegengekoppelte Wechselspannung die Vorspannung übersteigt. Dadurch wird ein am Fußpunkt des Gegenkopplungs-Spannungsteilers liegender Teil kurgeschlossen, wodurch der Gegenkopplungsfaktor ansteigt. Diese Schaltung ist aber nur für die einen Halbschwingungen, z. B. die positiven, wirksam, während die anderen Halbschwingungen nach wie vor :eine übersteuerung des Verstärkers hervorrufen.
Bei einer anderen bekannten Schaltung zur amplitudenabhängigen Gegenkopplung (USA.-Patentschrift 3 223 936) liegen im Gegenkopplungsweg zwei umgekehrt gepolte, nicht vorgespannte Dioden parallel zueinander. Die Gegenkopplung setzt erst oberhalb der Ansprechschwelle (der Dioden ein. Diese Schaltung ist zwar bei beiden Halbschwingungen der Wechselspannung wirksam, jedoch liegt die Ansprechschwelle von nicht vorgespannten Dioden viel zu niedrig (200 mV bei Germani:umdioden und 600 mV bei Siliziumdioden). Diese bekannte Schaltung ist zur Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe nicht brauchbar, zumal da verlangt wird, daß auch unterhalb des Schwellenwertes eine Gegenkopplung vorhanden sein soll.
Es ist auch bekannt (Analog. Methods in Computation and Simulation, S. 205, F i g. 6.10 h) vor jede der beiden erwähnten, im Gegenkopplungsweg parallel zueinander liegenden, umgekehrt gepolten Dioden eine Vorspannungsquelle und einen Widerstand zu legen und diese beiden Zweige parallel zu dem in der Gegenkopplungsleitung liegenden Widerstand zu schalten. Durch die beiden Vorspannungsquellen ist .der Aufwand der Schaltung recht hoch.
Die Erfindung gibt eine Schaltung mit amplitudenabhängiger Gegenkopplung an, die die Nachteile der bekannten Schaltungen beseitigt und ihre Vorteile vereinigt. Erfindungsgemäß liegen zwei in Reihe geschaltete, gegensinnig gepolte Zenerdioden wechselstrommäßig parallel zu dem in der Gegenkopplungsleitung liegenden Widerstand (ohmscher oder komplexer Widerstand).
Der Schwellenwert ist dabei durch die Zenerspannung (Durchbruchsspannung) der Zenerdiode gegeben. Man kann den Zenerdioden aber aus den untengenannten Gründen zusätzlich noch eine gemeinsame Vorspannung geben. Ferner kann es vorteilhaft sein, :daß die beiden Zenerdioden eine voneinander verschiedene Zenerspannung haben.
Die Zeichnung zeigt zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung.
Fi-.1 stellt eine Schaltung ohne Vorspannung und F i g. 2 eine Schaltung mit Vorspannung der Zenerdioden dar.
In Fig. 1 ist der Eingang :des Niederfrequenzverstärkers 1 mit E und :der Ausgang mit A bezeichnet. Der Spannungsteiler 2, 3 verursacht eine Gegenkopplung vom Ausgang zum Eingang. Zu dem Widerstand 2 in der Gegenkopplungsleitung sind erfindungsgemäß die beiden in Reihe geschalteten, gegensinnig gepolten Zenerdioden 4 und 5 parallel geschaltet.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Bei den positiven Halbschwingungen der Ausgangswechselspannung wird bei einem bestimmten Spannungswert, z. B. 10 V, die Zenerspannung der Diode 4 überschritten, und deshalb diese Diode leitend. Da die Diode 5 dann im normalen Durchlaßbereich arbeitet, wird der Gegenkopplungswiderstand 2 von z. B. 30 kQ durch die beiden Zenerdioden kurzgeschlossen, so :daß der Gegenkopplungsfaktor von z. B. 1/1o praktisch auf den Wert 1 ansteigt. Bei negativen Halbschwingungen vertauschen die beiden Zenerdioden ihre Rollen.
In manchen Fällen, z. B. wenn der Betriebsspannung eine Brummspannung überlagert ist, kann eine unsymmetrische Amplitudenbegrenzung von Vorteil sein. Man kann :dann zwei Zenerdioden mit entsprechend verschiedener Zenerspannung verwenden. Man kann aber das gleiche .auch erreichen, wenn man Zenerdioden mit gleicher Zenerspannung verwendet und ihnen eine gemeinsame Vorspannung gibt.
F i g. 2 zeigt hierfür ein Schaltungsbeispiel. Die Vorspannung wird von dem Potentiometer 6 entnommen, welches an der Betriebsspannung liegt. Durch die Vorspannung wird .diejenige Zenerdiode bis zu einem durch die Vorspannung gegebenen Schwellenwert gesperrt, die, wie oben beschrieben, ohne Vorspannung im normalen Durchlaßbereich arbeiten würde.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, Zenerdioden mit verschiedener Zenerspannung zu verwenden und außerdem eine Vorspannung, die man so einstellen kann, daß trotz verschiedener Zenerspannung eine symmetrische Begrenzung auftritt. In allen Fällen hat man trotz festliegender Zenerspannung die Möglichkeit, den Grad der Unsymmetrie bzw. die Symmetrie einstellen zu können. Bei verschiedener Zenerspannung und einstellbarer Vorspannung hat man noch den Vorteil, daß man eine feinere Abstufung für den Schwellenwert erhält, als sie bei den handelsüblichen Zenerspannungen vorhanden ist. Man kann nämlich mit Hilfe der Vorspannung .den Symmetriepunkt in die Mitte zwischen die Zenerspannungen der beiden Dioden legen.
Mit Hilfe des in F i g. 2 gestrichelt gezeichneten Widerstandes 8 in Reihe zum Kondensator 7 kann man im Bedarfsfall etwa auftretende Pendelschwingungen (Einpendeln des Begrenzungszustandes) unterdrücken, erhält dann allerdings eine weniger scharfe Begrenzung.

Claims

Patentansprüche: 1. Verstärker, insbesondere Transistorverstärker, mit amplitudenabhängiger Gegenkopplung, die oberhalb eines durch zwei Dioden gegebenen Schwellenwertes stärker als unterhalb des Schwellenwertes ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwei in Reihe geschaltete, gegensinnig gepolte Zenerdioden (4, 5) wechselstrommäßig parallel zudem in der Gegenkopplungsleitung liegenden Widerstand (2) liegen.
2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zenerdioden (4, 5) eine gemeinsame einstellbare Vorspannung erhalten (F i g. 2).
3. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diebeiden Zenerdioden (4, 5) eine verschiedene Zenerspannung haben.