DE1298583B

DE1298583B - Semiconductor amplifier

Info

Publication number: DE1298583B
Application number: DE1964W0036138
Authority: DE
Inventors: Dennis Jun Tom L Southeast
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1963-02-06
Filing date: 1964-02-06
Publication date: 1969-07-03
Also published as: GB1037826A; BE643477A

Description

Die Erfindung betrifft einen Halbleiterverstärker stens zwei zyklisch betätigte Entladekreise vorhanden mit mindestens zwei Halbleiterschaltern, die eine sein.The invention relates to a semiconductor amplifier at least two cyclically operated discharge circuits available with at least two semiconductor switches that are one.

an einem Netzwerk liegende Gleichspannung im Demgegenüber kommt die Erfindung ohne solcheOn the other hand, the DC voltage applied to a network does not apply to the invention

Takt einer zugeführten Steuerfrequenz umpolen. zusätzlichen Entladekreise aus, sondern es genügtReverse the clock pulse of an applied control frequency. additional discharge circuits, it is sufficient

Bei einem bekannten Halbleiterverstärker dieser 5 ein einziger Resonanzkreis in der Ausgangsleitung Art (USA.-Patentschrift 2994839) besteht das Netz- des Halbleiterverstärkers. Dieser Resonanzkreis wird werk im Ausgangskreis des Halbleiterverstärkers aus phasengleich mit dem Ausgangssignal abwechselnd einem Kondensator. Die Anordnung· ist mittels einer geladen und entladen. So ergibt sich eine vollkom-Rückkopplung selbsterregt und liefert durch die mene Symmetrie der Lade- und Entladevorgänge, abwechselnde Öffnung der beiden Halbleiterschalter ίο durch welche die Erzeugung einer Sinusschwingung (Transistoren) eine Rechteckschwingung. „ ermöglicht wird.In a known semiconductor amplifier, this 5 has a single resonance circuit in the output line Art (USA.-Patent 2994839) consists of the network of the semiconductor amplifier. This resonance circuit becomes work in the output circuit of the semiconductor amplifier alternating in phase with the output signal a capacitor. The arrangement is loaded and unloaded by means of a. This results in a complete feedback self-excited and delivers due to the symmetry of the loading and unloading processes, alternating opening of the two semiconductor switches ίο through which the generation of a sinusoidal oscillation (Transistors) a square wave. "Is made possible.

Versucht man eine derartige Anordnung derart Die Erfindung hat den besonderen Vorteil, daßIf such an arrangement is attempted in this way, the invention has the particular advantage that

umzugestalten, daß sie zur Speisung eines frequenz- ein sinusförmiger Steuerstrom am Ausgang des selektiven Netzwerks, insbesondere als Leistungsver- Halbleiterverstärkers zu einem ebenfalls sinusförmistärker für die Endstufe eines Rundfunksenders her- 15 gen Ausgangsstrom führt. Es läßt sich zeigen, daß angezogen werden kann, so müssen die Halbleiter- hierdurch ein besserer Wirkungsgrad erzielbar ist schalter zunächst von einer äußeren Steuerquelle im als bei den bekannten Röhrenverstärkern in C-Schal-Takt der Resonanzfrequenz des nachgeschalteten tung, obwohl Halbleiterschalter und insbesondere Netzwerks (vorzugsweise einer Antenne) fremd- Transistoren bekanntlich eine störende Sättigungserregt werden. Weiter läßt sich zeigen, daß die ao verzögerung aufweisen.to redesign that it is to feed a frequency a sinusoidal control current at the output of the selective network, in particular as a power amplifier semiconductor amplifier to a likewise sinusoidal stronger for the output stage of a radio transmitter. It can be shown that can be attracted, the semiconductors must be able to achieve a better degree of efficiency switch initially from an external control source in the C-switch cycle, as is the case with the known tube amplifiers the resonance frequency of the downstream device, although semiconductor switch and in particular Network (preferably an antenna) foreign transistors are known to cause a disruptive saturation excitation will. It can also be shown that the ao have a delay.

Erregung mit einer Sinusschwingung statt mit einer Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach-Excitation with a sinusoidal oscillation instead of an An exemplary embodiment of the invention is

Rechteckschwingung, also der Ersatz des Ladekon- stehend an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt densators durch einen Schwingkreis, einen besseren F i g. 1 ein zur Erläuterung der Erfindung dienen-Square wave, that is, the replacement of the loading unit, explained with reference to the drawing. It shows capacitors by an oscillating circuit, a better F i g. 1 serve to explain the invention-

Wirkungsgrad ergibt, weil bei Erregung mit einer des schematisches Schaltbild eines Halbleiterverstär-Sinusschwingung stets die kleinstmögliche Sättigung 35 kers ähnlich der USA.-Patentschrift 2 994 839, des jeweils geöffneten Halbleiterschalters erreicht F i g. 2 graphische Darstellungen der in der Schalwird. Hierdurch lassen sich Energieverluste weit- tung nach Fig. 1 auftretenden Schwingungsformen gehend vermeiden. undEfficiency results because when excited with one of the schematic circuit diagram of a semiconductor amplifier sinusoidal oscillation always the smallest possible saturation 35 kers similar to the USA patent 2 994 839, of the respectively opened semiconductor switch reaches F i g. 2 graphical representations of the in the scarf. In this way, energy losses can be expanded according to the waveforms occurring in FIG avoid going. and

Eine derartig ausgestaltete Schaltungsanordnung F i g. 3 ein schematisches Schaltbild des erfindungs-A circuit arrangement F i g configured in this way. 3 a schematic circuit diagram of the invention

hat aber noch den Nachteil, daß das Netzwerk im 30 gemäßen Halbleiterverstärkers. Ausgangskreis nur in jeder zweiten Halbwelle an- Die in F i g. 1 dargestellte, an sich naheliegendebut still has the disadvantage that the network in the 30 according to semiconductor amplifier. Output circle only in every second half-wave. 1 shown, obvious in itself

gestoßen wird. Aufgabe der Erfindung ist es dem- Schaltung zeigt zwei npn-Transistoren 10 und 12, gegenüber, den eingangs erwähnten bekannten Halb- die zwischen der Klemme 24 und einem gemeinsamen leiterverstärker so zu verbessern, daß ein nach- Bezugspunkt (Erde) in Reihe geschaltet sind. Die geschaltetes frequenzselektives Netzwerk in jeder 35 Klemme 24 dient zur Zuführung der positiven Be-Halbperiode seiner Eigenschwingung mit geringst- triebsspannung. Die Transistoren 10 und 12 werden möglichen Energieverlusten angestoßen wird. mit Steuerströmen betrieben, die den Basen 42 undis bumped. The object of the invention is dem- circuit shows two npn transistors 10 and 12, opposite, the aforementioned known half between the terminal 24 and a common To improve ladder amplifiers so that a downstream reference point (earth) are connected in series. the A switched frequency-selective network in each terminal 24 is used to supply the positive Be half-cycle its natural oscillation with the lowest drive voltage. The transistors 10 and 12 will be possible energy losses. operated with control currents that the bases 42 and

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß 46 zugeführt werden. Diese Steuersignale kommen vier Halbleiterschalter vorhanden sind, von denen von einer Steuerstromquelle 14, die mittels des jeweils zwei mit ihren Schaltstrecken in Serie ge- 40 Transformators 20 mit den Basen 42 und 46 gekopschaltet sind, daß an jede dieser beiden in Serie pelt ist. Die Primärwicklung 21 dieses Transformageschalteten Schaltstrecken die Gleichspannungs- tors ist an die Steuerstromquelle 14 angeschlossen, quelle angelegt ist, während die Verbindungspunkte und die Sekundärwicklungen 22 und 23 sind über der beiden Schaltstrecken in jedem Schalterpaar an die Basiswiderstände 26 und 28 mit der Basis 42 je eine Anschlußklemme des Netzwerks angeschlos- 45 bzw. 46 verbunden.According to the invention, this is achieved in that 46 are supplied. These control signals come four semiconductor switches are present, of which a control current source 14, which by means of the 40 transformer 20 coupled with bases 42 and 46 in series with their switching paths are that each of these two is pelt in series. The primary winding 21 of this transformer switched Switching paths the DC voltage gate is connected to the control current source 14, source is applied while the connection points and secondary windings 22 and 23 are over of the two switching paths in each switch pair to the base resistors 26 and 28 with the base 42 One connection terminal of the network is connected to each 45 or 46 connected.

sen sind, und daß die einzelnen Schalter von der Die Wicklungen 21, 22 und 23 sind derart ge-The windings 21, 22 and 23 are designed in such a way that the individual switches are

Steuerquelle in der Phase so gesteuert werden, daß wickelt, daß die Basis 42 stets gegenphasig zur Basis sich die einzelnen Stromstöße in der Wirkung auf 46 ist. Der Wicklungssinn ist jeweils durch einen das Netzwerk unterstützen. Punkt angedeutet. Das andere Ende der beidenControl source can be controlled in phase so that winds that the base 42 is always out of phase with the base the effect of the individual power surges is on 46. The winding sense is through one each support the network. Point indicated. The other end of the two

Die periodische Umladung von resonanzfähigen 50 Sekundärwicklungen ist jeweils mit dem Emitter 43 Netzwerken und die Einbeziehung dieser Netzwerke bzw. 47 des Transistors verbunden, in einen Antennenkreis ist an sich bekannt (deutsche Die Verbindungsstelle 35 der Transistoren 10 undThe periodic charge reversal of 50 secondary windings capable of resonance is in each case with the emitter 43 Networks and the inclusion of these networks respectively 47 of the transistor connected, in an antenna circuit is known per se (German Die junction 35 of the transistors 10 and

Patentschrift 322 786). Bei dieser bekannten Schal- 12 ist wegen der Reihenschaltung einerseits an den tungsanordnung werden einzelne Entladungskreise, Emitter 43 des ersten Transistors 10 und andererdie je aus der Reihenschaltung eines Kondensators, 55 seits an den Kollektor 45 des zweiten Transistors 12 eines induktiven Widerstands und eines mechani- angeschlossen. Der Emitter 47 des Transistors 12 ist sehen Schaltradkontakts bestehen, nacheinander in mit Erde verbunden, während der Kollektor 41 des entgegengesetzten Richtungen aufgeladen und wie- Transistors 10 an der positiven Betriebsspannungsder entladen. Die induktiven Widerstände sind als quelle 24 liegt.Patent 322,786). In this known switch 12 is because of the series connection on the one hand to the processing arrangement are individual discharge circuits, emitters 43 of the first transistor 10 and others each from the series connection of a capacitor, 55 side to the collector 45 of the second transistor 12 one inductive resistor and one mechanically connected. The emitter 47 of transistor 12 is see ratchet contact exist, one after the other connected to earth, while the collector 41 of the opposite directions charged and like- transistor 10 at the positive operating voltage of the unload. The inductive resistances are as source 24 is located.

Primärwicklungen ausgebildet, die mit entsprechen- 60 An die Verbindungsstelle 35 zwischen den Tranden Abschnitten der Antennenspule gekoppelt sind. sistoren 10 und 12 ist ein Netzwerk 16 angeschlossen, Die abwechselnde Aufladung geschieht mittels das für eine bestimmte Grundfrequenz eine niedrige zweier ständig an der Speisegleichspannung liegender Impedanz, für alle Oberschwingungen derselben Speicherkondensatoren. Die einzelnen Entladekreise aber eine hohe Impedanz aufweist. Beispielsweise sind, soweit erkennbar, nicht auf die Eigenfrequenz 65 besteht das Netzwerk 16 gemäß Fig. 1 aus einem des Antennenkreises abgestimmt. Um einen Strom- Serienschwingkreis mit dem Kondensator 17 und der impuls in jeder Halbwelle der Eigenschwingung Spule 18. Das andere Ende des Netzwerks 16 liegt des Antennenkreises zu erzielen, müssen minde- in Reihe mit einem passenden Lastwiderstand 30.Primary windings are formed which correspond to the connection point 35 between the ends Sections of the antenna coil are coupled. sistors 10 and 12, a network 16 is connected, The alternating charging takes place by means of a low one for a certain basic frequency two impedance permanently connected to the DC supply voltage, for all harmonics of the same Storage capacitors. The individual discharge circuits, however, have a high impedance. For example are, as far as can be seen, not on the natural frequency 65, the network 16 according to FIG. 1 consists of a of the antenna circuit. To a current series resonant circuit with the capacitor 17 and the pulse in each half-wave of the natural oscillation coil 18. The other end of the network 16 is located of the antenna circuit must be at least in series with a suitable load resistor 30.

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Ein Ende des Lastwiderstands 30 liegt am Bezugs- Kurve 2 e, die in der Last 30 fließt und somit auch potential, während das andere Ende mit einer Aus- die Ausgangsspannung darstellt, gangsklemme 32 verbunden ist. Der Lastwiderstand Im linken Teil der F i g. 2 ist der Fall einer Aus- One end of the load resistor 30 lies on the reference curve 2 e, which flows in the load 30 and thus also potential, while the other end is connected to an output terminal 32 which represents the output voltage. The load resistance in the left part of FIG. 2 is the case of an

30 kann z. B. durch den Strahlungswiderstand einer steuerung mit Rechteckschwingungen zweier verAntenne dargestellt werden. In diesem Falle würde 5 schiedener Amplituden dargestellt. Werden die Trandie Klemme 32 über einen passenden Anpassungs- sistorenlO und 12 mit einer kräftigen Rechtecktransformator oder ein sonstiges Netzwerk in die schwingung 70 oder einer schwachen Rechteck-Antenne münden. Jedenfalls ergibt sich an der schwingung 75 gesteuert, so tritt an der Verbindungs-Klemme 32 ein Scheinwiderstand, der durch den stelle 35 keine Rechteckschwingung 61 auf, sondern Widerstand 30 dargestellt wird. io es ergeben sich die Spannungsverläufe 71 und 76. 30 can e.g. B. can be represented by the radiation resistance of a controller with square waves of two antennas. In this case 5 different amplitudes would be displayed. The Trandie terminal 32 will lead to the oscillation 70 or a weak rectangular antenna via a suitable matching transistor 10 and 12 with a powerful square-wave transformer or some other network. In any case, the result is controlled at the oscillation 75, so an impedance occurs at the connecting terminal 32, which is represented by the point 35 not a square wave 61, but resistance 30. The voltage profiles 71 and 76 result.

Im Betrieb arbeiten die Transistoren 10 und 12 Die Schwingungsform 70 entspricht einer Übersteueals Schalter, die den Serienresonanzkreis 16 ab- rung, d. h. einer Rechteckschwingung, welche die wechselnd aufladen und entladen, und zwar mit Transistoren 10 und 12 während ihrer ganzen Leieiner Frequenz, die gleich der Resonanzfrequenz des tungsperiode einschaltet und sättigt und damit eine Schwingkreises 16 entsprechend den gewählten Wer- 15 maximale Ausgangsleistung ermöglicht. Die Wirkung ten der Elemente 17 und 18 ist. des Serienschwingkreises 16 begrenzt aber den KoI-In operation, the transistors 10 and 12 work. The waveform 70 corresponds to an overdrive as a switch that reduces the series resonance circuit 16, ie a square wave that alternately charges and discharges, with transistors 10 and 12 throughout their entire line of one frequency that is the same the resonance frequency of the processing period switches on and saturates and thus enables an oscillating circuit 16 corresponding to the selected values 15 maximum output power. The effect of the elements 17 and 18 is. of the series resonant circuit 16 but limits the KoI-

In der einen Halbperiode ist der Transistor 10 lektorstrom derart, daß zu Beginn und Ende der kurzgeschlossen und lädt somit den Resonanzkreis jeweiligen Leitungsperiode eines Transistors nur ein 16 auf, da die Klemme 35 nahezu auf dem positiven kleiner Kollektorstrom fließen kann. Infolgedessen Potential der Klemme 24 liegt, während das andere 20 werden an den Umschaltstellen die Transistoren 10 Ende 37 des Schwingkreises mit Erde verbunden ist. und 12 von der Schwingung 70 kräftig übersteuert, Der Transistor 12 ist geöffnet und somit unwirksam. wodurch sich beim Umschalten eine Speicherver-In der anderen Halbperiode ist der Transistor 12 zögerung ergibt. Nach dem Umschalten sind also geschlossen, und der Transistor 10 stellt einen offenen kurze Zeit noch beide Transistoren eingeschaltet, so Schalter dar. Damit kann sich der Schwingkreis 16 25 daß ein kurzzeitiger Kurzschluß auftritt, der gemäß über Transistor 12 und Lastwiderstand 30 entladen. den Kurven c und d einen kräftigen Stromstoß 67 Die Aufladung und Entladung des Serienschwing- hervorruft. Dieser Überstrom am Kollektor kann so kreises in der beschriebenen Weise führt zu einer groß werden, daß die Transistoren zerstört werden. Sinusschwingung des Stroms im Netzwerk 16, der Er macht sich in der Spannung am Punkt 35 durch Last 30 und dem jeweils leitenden Transistor. Diese 30 Schwingungserscheinungen 73 bemerkbar. Sinusschwingung hat eine Frequenz, die gleich der Die Überströme vergrößern auch den Energiever-In the one half period the transistor 10 is lektorstrom such that at the beginning and end of the short-circuited and thus charges the resonance circuit of the respective conduction period of a transistor only a 16, since the terminal 35 can flow almost on the positive small collector current. As a result, the potential of the terminal 24 is, while the other 20 is connected to the switching points, the transistors 10 end 37 of the resonant circuit is connected to ground. and 12 strongly overdriven by oscillation 70, transistor 12 is open and therefore ineffective. whereby when switching over a memory delay in the other half period is the transistor 12 results. After the switchover, both transistors are closed and the transistor 10 is open for a short time, so both transistors are switched on. This means that the resonant circuit 16 25 can cause a short-term short circuit, which is discharged via transistor 12 and load resistor 30. the curves c and d a powerful current impulse 67 The charging and discharging of the series oscillation causes. This overcurrent at the collector can lead to a large circle in the manner described, that the transistors are destroyed. Sinusoidal oscillation of the current in network 16, which it makes itself in the voltage at point 35 through load 30 and the respective conducting transistor. These 30 vibration phenomena 73 are noticeable. Sinusoidal oscillation has a frequency that is equal to The overcurrents also increase the energy consumption

Resonanzfrequenz des Netzwerks 16 ist. Die Strom- lust, aber insbesondere sind sie für die Lebensdauer richtung durch das Netzwerk 16 kehrt sich in jeder der Transistoren sehr schädlich. Halbwelle um, wie nachstehend noch näher be- Verringert man die Amplitude der Rechteckschrieben wird. 35 schwingung so weit, daß keine Überströme mehr auf-The resonance frequency of the network 16 is. The lust for electricity, but in particular, they are for the lifespan direction through the network 16 is reversed in each of the transistors very harmful. Half-wave around, as described in more detail below. Reduce the amplitude of the rectangular letters will. 35 oscillation so far that no more overcurrents

Der durch die Transistoren 10 und 12 fließende treten, wie es die Kurve 75 in F i g. 2 zeigt, so wer-Kollektorstrom wird in der Schließungshalbperiode den die Transistoren nicht mehr übersteuert, aber des betreffenden Transistors wegen der Eigenschaf- wenn die maximale Ausgangsleistung erforderlich ten eines Resonanzkreises auf eine halbe Sinus- ist, d. h. an der Stelle des Maximums der Sinusschwingung begrenzt. Da das Netzwerk 16 beispiels- 40 schwingung, erreichen die Transistoren niemals die weise als Serienschwingkreis aufgebaut ist, besitzt es Sättigung im gewünschten Ausmaß. Dies macht sich grundsätzlich einen niedrigen Widerstand gegen in dem Spannungsverlauf 76 nach Kurve & und der Stromfluß bei der Resonanzfrequenz. Für alle Ober- entsprechenden Einbuchtung 78 beim Maximalwert schwingungen, d. h. Vielfache dieser Grundfrequenz, des Stroms bemerkbar. Der Wirkungsgrad der Geergibt sich aber eine verhältnismäßig hohe Impedanz, 45 samtschaltung ist verringert, weil der Steuerstrom durch die ein Stromfluß weitgehend verhindert wird. nicht ausreicht, um den Sättigungspunkt zu erreichen, Infolgedessen werden die während der Lade- und wo der Innenwiderstand (Sättigungswiderstand) der Entladeperioden angeregten Oberschwingungsströme Transistoren 10 und 12 sein Minimum hat. So erweitgehend unterdrückt. Sie ergeben deshalb auch reicht die Ausgangsspannung 69 an der Last 30 nicht keinen entsprechenden Energieverlust im Stromkreis. 50 ihren Maximalwert.The flowing through transistors 10 and 12 occur as shown by curve 75 in FIG. 2 shows who-collector current is no longer overdriven in the closing half-cycle of the transistors, but because of the property of the transistor in question, if the maximum output power required of a resonant circuit is half a sine, that is, it is limited at the point of the maximum of the sine oscillation . Since the network 16 oscillates, for example, the transistors never reach the way it is constructed as a series oscillating circuit, it has saturation to the desired extent. This basically creates a low resistance to the voltage curve 76 according to curve & and the current flow at the resonance frequency. For all upper corresponding indentations 78 at the maximum value oscillations, that is to say multiples of this fundamental frequency, of the current are noticeable. However, the efficiency of the transmitter results in a relatively high impedance, 45 including the circuitry is reduced because the control current through which a current flow is largely prevented. is not sufficient to reach the saturation point. As a result, the harmonic currents of transistors 10 and 12 excited during the charging and where the internal resistance (saturation resistance) of the discharging periods are at their minimum. So extensively suppressed. Therefore, the output voltage 69 at the load 30 does not result in a corresponding loss of energy in the circuit. 50 their maximum value.

Die Transistoren 10 und 12 arbeiten im Gegen- Verwendet man dagegen einen Steuerstrom, derThe transistors 10 and 12 work in the opposite direction. If, on the other hand, a control current is used, the

taktbetrieb, um das Netzwerk 16 abwechselnd auf- etwa sinusförmigen Verlauf hat und die richtige zuladen und zu entladen. Die Betriebsfrequenz der Größe aufweist, so läßt sich der kleinstmögliche Steuerstromquelle 14 ist ferner gleich der Resonanz- Sättigungswiderstand in der ganzen Leitungsperiode frequenz des Netzwerks 16, die im dargestellten Bei- 55 des jeweiligen Transistors erzielen. Nur bei Verspiel bestimmt ist durch die Werte der Kapazität 17 wendung einer solchen Sinusschwingung 60 tritt an und der Induktivität 18. Die Transistoren 10 und 12 der Verbindungsstelle 35 eine Rechteckwelle 61 auf, schalten also mit der Resonanzfrequenz des Netz- die maximale Leistungsübertragung und maximalen werks 16 um. Wirkungsgrad anzeigt. Der Sinusverlauf des Steuer-cyclic operation in order to have the network 16 alternating with approximately sinusoidal shape and the correct loading and unloading. The operating frequency of the size, the smallest possible control current source 14 is also equal to the resonance saturation resistance in the entire line period frequency of the network 16, which can be achieved in the illustrated case 55 of the respective transistor. Only in the case of play is determined by the values of the capacitance 17 such a sinusoidal oscillation 60 occurs and the inductance 18. The transistors 10 and 12 of the junction 35 produce a square wave 61, so switch the maximum power transmission and maximum plant at the resonance frequency of the network 16 um. Indicates efficiency. The sine curve of the control

Wie die Kurven c bis e in F i g. 2 zeigen, ergibt 60 Stroms führt also zur Überwindung beider Schwiesich bei Aussteuerung mit einem Sinusstrom 60 bei rigkeiten eines rechteckförmigen Steuerstromvereingeschaltetem Transistor 10 die positive Halbwelle laufs, der unweigerlich entweder zur Übersteuerung in diesem Transistor gemäß Kurve c, während in (Kurve 70) oder zur Untersteuerung (Kurve 75) der nächsten Halbperiode die negative Halbwelle 62 führt.Like curves c to e in FIG. 2 shows, results in 60 current so that both thresholds are overcome when modulating with a sinusoidal current 60 in the case of a square- wave control current connected transistor 10 the positive half-wave runs, which inevitably leads either to overdrive in this transistor according to curve c, while in (curve 70) or to Understeering (curve 75) of the next half-period, the negative half-wave 62 leads.

im geschlossenen Transistor 12 fließt und das Netz- 65 Nunmehr wird an Hand der F i g. 3 die erfindungs-flows in the closed transistor 12 and the network 65 is now based on FIG. 3 the inventive

werk 16 entlädt. gemäße Verbesserung der bisher beschriebenen be-Plant 16 unloads. appropriate improvement of the previously described

Bei Umschaltung im richtigen Zeitpunkt ergibt kannten Schaltung behandelt. Hier ist die eine SeiteWhen switching over at the right time results in known circuit treated. Here is one side

sich dann die vollständige Sinusschwingung gemäß des Netzwerks 116 wieder mit den Transistoren 110 Then the complete sinusoidal oscillation according to the network 116 is again with the transistors 110

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und lÜ und die andere Seite "άά iiätzwetis MO vbthStige. fcadtirig entladen wird ühd das Netzwerk ebenfalls mit zwei in Reihe geschalteten Tränsistbrbfi life sich i& umgekehrter Richtung äberrHäls auflädt. 120 und 122 verB/ünden. Das iietzwerkilfe Bes'tbht _ ßiB^ ReSöriahz&equeriz des Netzwerks 116 stimmt Beispielsweise, aus Hem_t Kondensator 124 und ^Jdet wied'er ußfe'rem init dejr.Frequenz der Steüerspännurig, Spüle £26 üüd liegt in Reihe HÜt dem üjSersbtzfen 5 Üie_fÖn^der.SteueFqueliel4 geliefert wird. Das Netz-Äusgangswid'eiständ 145'. Die Tjgnsistdreri liö und werk Mt für JJieSe 'Grundfrequeiiz einen niedrigen 112 sipd derari init 'der tÜemine 50, an der fiäS posl- Widerstand; äB'er für alle Oberscftwing'üngen der tive G^ichspapnuu| liegt,.und einen! BeZu|spÖtential Grhndrrequehz ei'riSh honen Widerstand. Wenn dib verBunden,. dalf.der.BMtterli7 des Traüsisförs iöVO Transistoren in der äii Häüd der Fig:l Und ί mit dem KoltekförJLl3 B'es ttansistBrs iß verBufi- & geschilderten Weise B'etrieb'eh werden", sb' besitzen den ist. _;Der Kolle£tbr.lil des Transistors 110 M sie_Liihleitenden Zustand jeweilsden MeÄstmÖglich'en mit der, j^lemrn'e 5Ö uii'd der Emitter li8 ü&i Trän- ohms'cheii ihn'enwiderständ üüd sind somit gl'eichsisjtbrs 112 init Erde verBunden. _ .... . Wettig einen! Schalterkontakt mit iii Reihe gesbhal-and lÜ and the other side "άά iiätzwetis MO vbthStige. fcadtirig unloaded uhd the network is also charged in the opposite direction with two transistors connected in series overrHal. 120 and 122 connect. The network aid Bes'tbht _ ßiB & ^ ReSöriahz network 116 agrees example, from Hem _t capacitor 124 and ^J det wied'er ußfe'rem init dejr.Frequenz the Steüerspännurig, sink £ 26 is üüd in series Huet the üjSersbtzfen 5 Üie_fÖn ^ der.SteueFqueliel4 is supplied. the network-Äusgangswid ' eiständ 145 '. The Tjgnsistdreri liö and work Mt for JJieSe' basic frequency a low 112 sipd derari init 'of the tüemine 50, at the fiäS positive resistance; which is for all upper swing'üngen the tive G ^ ichspapnuu |. and A! BeZu | too | SpÖtential Grhndrrequehz ei'riSh honing resistance. If you are connected, the.BMtterli7 des Traüsisförs iöVO transistors in the aii Haüd of Fig: l and ί with the KoltekförJLl3 B'es ttansistBrs iß illustrated manner B'betrieb'eh will ", sb 'own the is. _; The collector of the transistor 110 M they _L iiconducting state in each case the measurement possible with the, each emitter li8 uii'd the emitter li8 and i trans- ohms'cheii him'enwindern thus are equal to 112 init Earth connected. _ ..... Bet one! Switch contact with iii row

, EBenso sind ,die Beiden TränsistBrerl liö HÜÜ Ii2 ietem SäiHgüiipwiderstari'd·., Also, the two TränsistBrerl liö HÜÜ Ii2 ietem SäiHgüiipwiderstari'd ·.

gieichstrommäBig derart in ReiMe geschattet^, daß i| Sb lädt sich "der Rbth&irbsönahzkreis-, der von die positive faerqme" 5l "mit Üjää febllektof lil des Kapazität 124 und Indüktifiiät 126 geBilde't wird, in Tränsistbb I2ij, der..Kmittef.l27 dieses ,Trä&siStbrs der erSteH HalBperiöde 'des Steuerstroms über den niit dein.Jpileitoii·12*5 Üei1 Träns'isibis 122 uii'd "der ininhiiäieh Jhnehwiderstaiid der Tränsistbren 10 Emitter 128' des Transistors iÜ2 "rüit Erde verbün- UM 122 äul und ehtlälit SM mit häChfbl|eüdbr den ist. ._..., , . SS Wie'd'eraüflaÜüög iii uhigbliehrter RibhtÜiig in derIn terms of direct current, shadowed in such a way that i | Sb loads itself "the Rbth & irbsönahzkreis-, which is formed by the positive faerqme" 5l "with Üjää febllektof lil of the capacity 124 and Indüktifiiät 126, in Tränsistbb I2ij, the..Kmittef.l27 this, Trä &siStbrs' of the tax flow over the NIIT dein.Jpileitoii · * 5 Üei1 Träns'isibis 122 uii'd "the ininhiiäieh Jhnehwiderstaiid the Tränsistbren 10 emitter 128 'of the transistor IUE2" rüit 12 earth verbün- UM 122 äul and ehtlälit SM with häChfbl | eüdbr to is.. _...,,. SS Wie'd'eraüflaÜüög iii calmly honored RibhtÜiig in the

Das eine Ende des j^etavverkis il6 ist |ä dib Ver- Z^eiteti HälBpeBöde eBehf älls üBer den kieinstmögbmdüngsstelle ^4 der beiden Traüsistoteh ίίθ und tibheä Innfen^iderständ. (SättigÜngswiderstärid) dei 111 än^escnibssen, währeüd das andere finde dei trähsistoren Il2 und 12Ό.One end of the j ^ etavverkis il6 is | ä dib provides the half-floor eBehf äls over the smallest possible fertilization point ^ 4 of the two Traüsistoteh ίίθ and tibheä Innfen ^ iderständ. (Saturation resistance) dei 111 än ^ escnibssen, while the other find the thermistors Il2 and 12Ό.

Netzwerks. 116 ifii. dargestellten ÖeiSplel. mit der Bei dies'er Schaltung wird nicht hur iii jeder zwei¹ Network. 116 ifii. shown ÖeiSplel. With this circuit, every two ¹

Ptimanwckluhg 141 eines ^p^ssüngätränsformatBri äs ten fialBp'Bribdb wie iüi Fäll der Fig; I, sondern in l4Ö verBunden iät. Öie Pfiraärwicklung 141 ist ihtEr- jedbf HälBpefibÜe EnergiB in das Netzwerk 116 einseit's ah die.gemeinsame.VerByidunisstelie56 der geführt'. Bei der Schältuiig nach Eig. 1 schwankte Beldeh_t Tränlisforen 12Ö uhd 122 ätigeschlbUBn. Ää die Sr5.annun| am Netzwerk 16 zwischen der posidi'e SefcündärTOckluiig 142 des Än^kssüngätratisfor- "Oven Gleichspannung ühti Efdj3otentiäl, wälirerid matorsl40 ist ein Ausgän|sMderstaiid 145 aii|e- W> gbmäß Fig. 3 die SpäüHühg am NetzwerkIiS zwischlossbii, der an deh. Klemnieii der ,!Prihiärwicklüng scnen dem positiVen und 'dem tteg'ätiveii Wert des als Scheihwiderstääd 145' erscheiiit. Öer Wert dieies Gieichspännütigspbteiitials Schwankt. Damit ist bei Scheinwjiderstands härigt vÖü der Größe de^1 tatsäen- der Schaltürig nach Fig. 1 der MittblWert der Spatilichbii Belaitogsfiderstarlds 145 utid. d'em Über- . hiihg pich -B¹Il-, bei der Schaltung nach Fig: 3 aber setOTngsverhaltnis des Transformators 140^aB: _r ΪΙ gleich B. Werden in Beiden Fällen |leiche Träft-... Die. Sfeu^stromquelle lsi; mit Übh Transist'orerl siätBreh verwendet Und in gleicher Weise äüsgesteuüBer ^nbn,Transformator Ϊ30 verBiihden. Difser Mt ert; so etgiBt die Schäituhg nach F i g. 3 die doppelte eiije Primär^icÖürig, J.31 ühd, S'ek^hdärwicklühgen Spanhuhg am Netzwerk Und dein Aüßenwidetständ 132 ünd_;l34 Bzw. 136 und 138, die s'b_rgfe\#keit wie in Fi|._;l, 'ohne daß die Nennspannung der sind, daß, zwei z^säihiüeu|ehÖnge Tränsistöreh je- i& Tr^isist'orSn üBfetsbhritten wird. Um mit der verweiis nh .Gegentakt OetrieBeh^eraea^Hat έ. B*..däs dbpp'elteh SpaHhühg den gleichen ,Spitzehstrbni Zu niit. der Basis IjLS "des Träö|istors iib. verBüEdene erreicheh·, ffiüß der 'Äüßenwiderständ verdoppelt Ende der Wickluji^ 132 die_eirie !»'oiaritat; sb Mt das werden. Uhtet diesen Umständen ist die ah dehPtimanwckluhg 141 of a ^ p ^ ssüngätränsformatBri äs th fialBp'Bribdb as in the case of the Fig; I, but connected in 14Ö. The parish development 141 is its half energy in the network 116, on one side, as the common connection between the two parties. In the Schäluiig according to Eig. 1 fluctuated Beldeh _t Tränlisforen 12Ö uhd 122 ätigschlbUBn. Ää the Sr5.annun | at the network 16 between the posidi'e SefcündärTOckluiig 142 of the Än ^ kssüngätratisfor- "Oven DC voltage ühti Efdj3otentiäl, wälirerid matorsl40 is an output | sMderstaiid 145 aii | e- W> gb according to Fig. 3 the SpäüHg at the network The 'primary development' appears to the positive and 'the tteg'ätiveii value of the as index resistance 145'. The value of this equal portion fluctuates Belaitogsfiderstarlds 145 utid. D'em über-. Hiihg pich -B ¹ II-, in the circuit according to Fig: 3 but setOTngsverhaltnis of the transformer 140 ^ aB: _r ΪΙ equal to B. In both cases | corpse Träft -... The .Sfeu ^ stromquelle lsi; with Übh Transist'orerl siätBreh used and in the same way connected externally controlled ^ nbn, transformer Ϊ30. Difser Mt ert; so the Schäituhg according to Fig. 3 gives the double egg primary ^ icÖürig, J.31 ühd , S. 'ek ^ hdärwicklühgen Spanhuhg am Netzwerk And your Aüßenwidetestand 132 and _; 134 or 136 and 138, the s'b _r gfe \ #keit as in Fi |. _; l, 'without the nominal voltage being such that two z ^ säihiüeu | ehÖnge transisistöreh each & Tr ^ isist'orSn is requested. To cope with the verweiis nh .Gegentakt OetrieBeh ^ eraea ^ Hat έ. B * .. däs dbpp'elteh SpaHhühg the same, Spitzehstrbni To niit. the basis IjLS "des Träö | istors iib. verbüEdene reacheh ·, ffiüß the external resistance doubles the end of the Wickluji ^ 132 die_eirie!» 'oiaritat; sb Mt that become. Uhtet these circumstances the ah deh

tat, DässelBb;gilt für.die Bäöiäl^S des TräiisistBrs . 'Schaltet iüaü Bei der Schaltung häch Fig·. 3 statttat, DässelBb; applies to the Bäöiäl ^ S des TräiisistBrs. 'Switches iüaü When switching according to Fig. 3 instead

JL20 und die j^äii's %29 dbs Tirähsistots Ϊ2Ϊ. Es ist £Ü jedes Transistbrs zwei Transistoren parallel» Üin dieJL20 and the j ^ äii's % 29 dbs Tirähsistots Ϊ2Ϊ. There are two transistors in parallel in each transistor

?:■· ·,-.. .^ ^ .ί«- .i^ *,-»·....;. **** .r.,, i/Ά _;.-._fE..:v.. StrbiiiBelastilhg Mö&h zti können- so* etgiBt sich?: ■ · ·, - ... ^ ^ .Ί «- .i ^ *, -» · ....;. **** .r. ,, i / Ά _; .-. _fE ..: v .. StrbiiiBelastilhg Mö & h zti can- so * etgiBt

die vierfäbhe Eeistung im Verfieich zu Fig. 1 anithe four-color performance in the process of Fig. 1 ani

ebenso MB'en der TranMstöt.ll2 und der Transistor ejreicht werdehi inderh der effektive testwiderstandThe same applies to the TranMstöt.ll2 and the transistor, which means that the effective test resistance is achieved

lib jeweils die gleiche ^bläfitat. , 30 durch* "Verwendung eines Mip'ässüngstränsforma-lib the same ^ bläfitat. , 30 by * "using a Mip'ässüngstränsforma-

_ Ih (|ef ersten ffälbweile ties Steuerstroms, sjfijä tbrs verringert wird utid iÜehrere Transistoren pär-_ In the first time the control current is reduced, several transistors are

beispielsweise Transistor 11Ö HSd ,Transistor 122 M- 1| Mlel geschaltet werdeü· aber dieses Verfahrbn hatfor example transistor 11Ö HSd, transistor 122 M-1 | Mlel is switched but has this procedure

tend, d. &., die an der Mernjne 50 iiegbhde pbsitlye praktische "Grenzen: Weffid ein hoher Wirkrin"gs|rädtend, d. &., which at the Mernjne 50 iiegbhde pbsitlye practical "limits: Weffid a high efficiency" gs | räd

Spannut, tritt 'aiii biiilh Eüd| des Netzwerk:s ijjß erzielt werdbn ibllj inüssln.äil^ Verluste wie Tran-Spannut, come 'aiii biiilh Eüd | of the network: s ijjß are achieved ibllj inüssln.äil ^ losses such as tran-

äh. 'φϊ KlerpmeM ^:äü| ,während das /ändere Ende sistorsättigiingswiderstäiid= feupferverluste usv/. sehrAh. 'φϊ KlerpmeM ^: äü | , while the / other end sistorsättigiingswiderstäiid = feupferverluste usv /. very

des Netzjverkl. uBer die Mbinüie 56, uhd den TTäii- klein im Verhältnis zum scheinBaren ÄußbhiMder-of the Netzjverkl. over the line 56, uhd the table- small in relation to the apparent observer-

sistbr .122 ah Erde jib'gt. Bi der Zweiten ,HälB^efiode'ffö stand 145' fehalten ^brden: Aus diesem Grundesistbr .122 ah earth jib'gt. In the second, half-efiode'ffö stood 145 'fehalten: For this reason

des Steuerstroms sind die itänsistoreii 112 und .120 'kommt mäii Bald zu einer unteren Grenze für denof the control current are the itänsistoreii 112 and .120 'soon comes to a lower limit for the

ie&eäd und die Trahsistbreh IU r&d 120 .geöfSiBt: scheiÜBäreh Äüßenwidbrstähd·. Diese Grenze Mrdie & eäd and the Trahsistbreh IU r & d 120 .opened: scheiÜBäreh Äüßenwidbrstähd ·. This limit billion

Infolgedessen ist hünmehr die Klemme 56 p'blitiv Besonders fühlBar Bei Öpbhleistürigssbhaltüngen', weilAs a result, terminal 56 is more likely to be felt especially in the case of open doors, because

und die. Klemme 54 mit Erde verBunden. So lädt die niedrigen Nennspannungen der Hälbleitervbr-and the. Terminal 54 connected to earth. So the low nominal voltages of the semiconductors

sich in.der.'ersten fiälbperibde; das i^tzwbrkiilö in «5 richtungen sehr hohe StrbrhstUrken erfbrderh', Unihimself in the first falsehood; the i ^ tzwbrkiilö in "5 directions requires very high power levels, Uni

der, einen Richtung 'auf, und £h dei¹ fiäbhsten Halb- die geforderte Leistung zu erbringen. Der Äußen-the "one direction", and £ h the ¹ fiesta half to provide the required performance. The exterior

periode wird die positive Sbännuä§,in,umgekehrtei· widerstand iüuß sowieso scüöh sehr klein sein^ weilDuring the period, the positive sbännuä§, in, inversei · resistance must be very small anyway ^ because

Richtung ah das Netzwerk 116 angelegt, so daß die ef die Stibmstärke beStitnmt. Bei Verwendung vonThe network 116 is laid out in the direction ah, so that the ef determines the strength of the stem. When using

Transistoren mit einer Nennspannung von 100 Volt beträgt z. B. der scheinbare Außenwiderstand der Schaltung in F i g. 1 für einen 5-Kilowattverstärker etwa 0,25 Ohm.Transistors with a nominal voltage of 100 volts is z. B. the apparent external resistance of the Circuit in FIG. 1 for a 5 kilowatt amplifier about 0.25 ohms.

Wenn ein Transistor mit gegebener Strom- und Spannungsbelastung bei der Schaltung nach Fig. 1 verwendet wird und wenn derartige Transistoren parallel geschaltet werden, um die Strombelastung zu vergrößern, wobei der Lastwiderstand so klein wie möglich gemacht wird, während der geforderte Wirkungsgrad beibehalten werden soll, nimmt die Last 140 eine bestimmte Leistung auf. Diese stellt die maximale Ausgangsleistung der Schaltung für einen gegebenen Wirkungsgrad und gegebene Bauelemente dar. Die Spannung an der Last 140 kann nicht erhöht werden, weil sonst die Halbleiterbauelemente überlastet werden. Die Stromstärke in der Last kann auch nicht vergrößert werden, weil der scheinbare Lastwiderstand bereits so klein gemacht wurde, als es ohne ein Opfer an Wirkungsgrad praktisch mög- ao lieh ist.If a transistor with a given current and voltage load is used in the circuit of FIG. 1 and if such transistors are connected in parallel in order to increase the current load, the load resistance being made as small as possible while the required efficiency is to be maintained, the load 140 consumes a certain amount of power. This represents the maximum output power of the circuit for a given efficiency and given components. The voltage at the load 140 cannot be increased, because otherwise the semiconductor components are overloaded. The current strength in the load cannot be increased either, because the apparent load resistance has already been made as small as is practically possible without sacrificing efficiency.

Wenn dagegen Transistoren mit den gleichen Nennströmen und Nennspannungen wie oben gemäß F i g. 3 geschaltet werden und der gleiche Wert der scheinbaren Lastimpedanz beibehalten wird, kann as die vierfache Leistung in der Last abgenommen werden, weil die effektive Spannung an den Klemmen der Last verdoppelt wurde, da in beiden Halbwellen der Hochfrequenzschwingung Energie in den Ausgangskreis geliefert wurde. Zur Erzielung höherer Leistungen sind auch hier parallelgeschaltete Transistoren nötig, aber die Anzahl der je Leistungseinheit verwendeten Transistoren ist in beiden Schaltungen die gleiche.If, on the other hand, transistors with the same nominal currents and nominal voltages as above according to F i g. 3 can be switched and the same value of the apparent load impedance is maintained, as four times the power in the load can be taken because of the effective voltage at the terminals the load was doubled, since energy in the two half-waves of the high-frequency oscillation Output circuit was delivered. In order to achieve higher performance, they are also connected in parallel here Transistors needed, but the number of transistors used per power unit is in both Circuits the same.

Soll höchstmöglicher Wirkungsgrad erzielt werden, so wird man die Schaltung nach F i g. 3 so betreiben, daß die gleiche Leistung wie in F i g. 1 an eine Lastimpedanz vom vierfachen Wert der Fig. 1 abgegeben wird. Bei Annahme fester Schaltungsverluste ergibt die höhere Ausgangsimpedanz einen höheren Wirkungsgrad, weil ein größerer Anteil der geschalteten Leistung auf den Ausgangswiderstand entfällt.If the highest possible efficiency is to be achieved, the circuit according to FIG. 3 so operate that the same performance as in F i g. 1 to a load impedance four times the value of Fig. 1 is delivered. Assuming fixed circuit losses, the resulting output impedance is higher higher efficiency, because a larger proportion of the switched power is due to the output resistance not applicable.

So zeigt sich, daß die Schaltung nach F i g. 3 es ermöglicht, die Leistungsübertragung einer Anordnung mit gegebenen Strom- und Spannungsgrenzen um den Faktor 4 zu steigern, ohne daß die vorgeschriebenen Ströme und Spannungen überschritten werden. Soll dagegen der größtmögliche Wirkungsgrad erzielt werden, so läßt sich gemäß F i g. 3 die Ausgangsimpedanz für eine gegebene Leistung um den Faktor heraufsetzen, wodurch ein besseres Verhältnis zu den festen Schaltungsverlusten erzielt wird. Die Schaltung ist so getroffen, daß der Ausfall eines Bauelements nicht zum zwangläufigen Ausfall weiterer Bauelemente führt.It can thus be seen that the circuit according to FIG. 3 it enables the power transmission of an arrangement with given current and voltage limits by a factor of 4, without the prescribed Currents and voltages are exceeded. On the other hand, the aim is to achieve the greatest possible efficiency can be achieved, according to FIG. 3 the output impedance for a given power up the factor, which gives a better ratio to fixed circuit losses. The circuit is made in such a way that the failure of one component does not inevitably result in the failure of another Components leads.

Claims

Patent claims:

1. Semiconductor amplifier with at least two semiconductor switches that reverse the polarity of a DC voltage present on a network in the cycle of a supplied control frequency, characterized in that four semiconductor switches (110,112; 120,122) are present, two of which are connected in series with their switching paths that on The DC voltage source is applied to each of these two switching paths connected in series, while the connection points of the two switching paths in each switch pair are connected to one terminal of the network (116) , and that the individual switches are controlled in phase by the control source (14) that the individual power surges support each other in their effect on the network.

2. Semiconductor amplifier according to claim 1, characterized in that the network (116) consists of a resonant circuit which has a small internal resistance at the control frequency and a high internal resistance at the harmonics of the control frequency.

3. Semiconductor amplifier according to claim 2, characterized in that the resonance circuit consists of a series resonant circuit.

4. Semiconductor amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that that the semiconductor switches consist of transistors.

5. Semiconductor amplifier according to claim 4, characterized in that the two transistors are not switched complementarily in each switch pair.

6. Semiconductor amplifier according to one of the preceding claims, characterized in that that the network is designed as an antenna circuit of a high-frequency transmitter.

1 sheet of drawings 909527/119