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Schaltungsanordnung zur Begrenzung der einem Lautsprecher zugeführten
Leistung Es ist eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung der einem Lautsprecher zugeführten
Leistung bekannt, bei der dem Lautsprecheransohluss ein spannungsempfindliches Glied
parallel geschaltet ist, an das wenigstens ein von diesem steuerbares Schaltglied
angeschlossen ist, und bei dem zwischen dem Lauteprecheranschluss und dem Anschluss
des spannungsempfindlichen Gliedes ein Schutz- oder Ersatzwiderstand liegt der durch
das Schaltglied zu oder abschaltbar ist (DDRwPatentschrift 53 114).
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Bei modernen Schallwiedergabeanlagen ist es dank der inzwischen möglichen
Wiedergabetreue Üblich geworden, die Anlagen voll auszufahren, d.h. die zulässige
Belastung auch voll auszunützen. Bei längere Zeit mit voller Leistung betriebenen
Lautspr ohern genügen aber bereits sehr kurze Uberlastungen, um zu einer Beschädigung
oder sogar zur Zerstörung zu führen.
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Bei der bekannten Schaltungsanordnung sollen kurzzeitige Überlastungen
nicht zu einem Ansprechen führen, und zu diesem Zweck ist das
Schaltglied
bei der bekannten Schaltungsanordnung als Relais aus gebildet und darüber hinaus
noch anzugs und abfallverzögernd.
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Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungs
anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die auah in modernen Wiedergabeanlagen
und bei moderner Unterhaltungsmusik, in der wiederholt kurze Spitzen auftreten,
einen einwandfreien Schutz des oder der Lautsprecher gewährleistet, und diese Ausgabe
wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, daß jedes Schaltglied aus wenigstens einem
Thyristor besteht, der unverzögert nach dem nsprechen des spannungsempfindlichen
Gliedes schaltet.
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Der Aufbau des spannungsempfindlichen Gliedes kann heliebig eins speziell
ein spannungsempfindliches Glied mit einstellbarer Ansprechschwelle ist jedoch am
einfachsten in der Weise aufzubauen, daß dem Lautsprecheranschluss ein einstellbarer
Spannungsteiler parallel geschaltet wird, an dessen Abgriff die Basis eines Transistors
angeschlossen ist, dessen Emitter an oine der beiden Zuleitungen angeschlossen ist;
dabei dient das an dessen Kollektor auftretende Signal als Steuersignal für jeden
Thyristor.
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Zweckmässigerweise wird an den Transistor eine bietabile Trigger schaltung
angeschlossen, deren Schaltungszustand den Schaltzustand Jedes Thyristors bestimmt,
um mit Sicherheit saubere Einsatzpunkte zu erhalten.
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Grundsätzlich lässt sich zwar die Triggerschaltung auch e e Transistoren
oder anderen Schaltelementen aufbauen, mit denen die Thyristoren angesteuert werden
können, es hat sich jedoch als zweckmässiger erwiesen, an die Triggerschaltung über
eine Umkehrstufe eine Thyristor treiberstufe für das den Dämpfungswiderstand überbrückende
Schaltglied
anzuschliessen und/oder eine Thyristortreibstufe für
jeden Thyristor für den Ersatzwiderstand direkt anzuschliessen. Bei dies ein Aufbau
kann die Triggerschaltung praktisch unbelastet arbeiten es genügen gering belastbare
Transistoren, und trotzdem sind die Einsatzpunkte einwandfrei definiert Die Erfindung
soll an Hand der Zeichnung näher erläutert werden; es zeigens Fig. 1a und 1b vereinfacht
die beiden Zustände einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung, und Fig. 2 ein
ins einzelne gehendes Schaltbild einer Ausfiihrungs form der Erfindung.
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Grundsätzlich besteht die dargestellte Ausführungsform der Erfindung
aus einem spannungsempfindlichen Steuerglied 11, einem Dämpfungswiderstand 12 und
einem diesen überbrückenden Schaltglied 13, das vom Steuerglied 11 gesteuert wird
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist zusätzlich eine Reihenschaltung
aus einem Widerstand 14 und einei Schaltglied 15 vorgesehen, das, wie durch eine
strichpunktierte Verbindung angedeutet ist, ebenfalls vom Steuerglied 11 gesteuert
wird0 Wie in Fig7 1a und 1b dargestellt ist, nehmen die beiden Schaltglieder 13
und 15 grundsätzlich jeweils einander entgegengesetzte Schaltstellungen eins im
Falle der Fig. 1 ist das Schaltglied 13 geschlossen und das Schaltglied 15 offen;
in Falle der Fig. Ib ist das Schaltglied 13 offen und das Schaltglied 15 geschlossen.
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Der Eingang 16 des Steuergliedes 11 liegt parallel zum Verstärkeranschluss
AB der Schaltungsanordnung; der su schützende Lautsprecher 17
ist
mit seinem einen Anschluss C Über den Widerstand 12 mit dem einen Verstärkeranschluss
B verbunden und mit seinem anderen Anschluss D direkt mit dem anderen Verstärkeranschluss
A.
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Fig, 1a zeigt den Ruhezustand der Schaltungsanordnung, in der er sichtlich
ein Strom vom Verstärkeranschluss B über das geschlossene Schaltglied 13 und den
Lautsprecheranschluss C unbehindert durch den Lautsprecher 17 und von dort zurück
Über den Anschluss D zum Ver stärkeranschluss A fliessen kann. Übersteigt die Spannung
an den Klemmen A-B, und damit am Eingang 16 des Steuergliedes 11 einen be stimmten
Wert, so spricht das Steuerglied 11 an und ändert den Schalt zustand der Schaltungsanordnung
in den in Fig. 1b dargestellten, in dem das Schaltglied 13 offen ist und das Schaltglied
15 geschlossen In der Leitung vom Verstärkeranschluss B zum Lauteprecher 17 liegt
Jetzt der Dämpfungswideretand 12, und parallel zu diesem Dämpfungswiderstand 12
und dem Lautsprecher 17 liegt der Widerstand 14. Ein Teil der Verstärkerleistung
wird also durch den Widerstand 14 am Laut sprecher 17 vorbeigeleitet, und ein Teil
der an den Klemmen A-B singespeisten Spannung fällt bereits Über dem Widerstand
12 ab, so daß die dem Lautsprecher 17 zugeführte Leistung nochmals verringert wird
Die Widerstände 12 und 14 werden unter Berücksichtigung der vom Verstärker an die
Klemmen A-B gelieferten Spannung und der Impedanz des Lautsprechers so bemeßsen,
dsß der Gesamtwiderstand der Schaltung aus dem Lautsprecher 17 und den Widerständen
12 und 14 gleich ist dem Wider stand des Laütsprechers 17 alleine, und die Dämpfung
grössenordnungs mässig 20 dB beträgt. Andere Werte lassen sich natürlich ebenfalls
einstellen.
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Um die Einstellung Jederzeit vornehmen und gewünschtenfalls auch ändern
zu können, sind die Widerstände 12 und 14, wie dargestellt, einstellbar gestaltet.
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In Fig. 2 ist eine praktische Ausführungsform einer erfindungsgemassen
Schaltungsanordnung im Detail dargestellt, wobei die gleichen Bezugszeichen verwendet
worden sind wie in Fig. -la und 1b, der Übersichtlichkeit halber ist allerdings
der angeschlossene Lautsprecher 17 weggelassen worden.
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An die Klemmen A-B ist ein Potentiometerwiderstand 18 angeschlossen,
dessen Abgriff 19 Über ein RC-Glied 20 an die Basis eines Transistors 21 angeschlossen
ist. Der Emitter dieses Transistors 21 ist mit der Klemme 3 verbunden, an die auch
Über Klemme E der Minuspol der Betriebsapannung der Schaltungsanordnung in nicht
näher dargestellter Weise angeschlossen ist. Der Kollektor des Transistors 21 liegt
Über einem Widerstand 39 an Klemme F, an die der Pluspol der Betriebs spannung angeschlossen
ist.
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An den Transistor 21 ist in üblicher Weise ein Transistor 22 in Emitterfolgerschaltung
als Impedanzwandler angeschlossen, an den wie der eine Triggerschaitung aus zwei
Transistoren 23 und 24 nngeeehlossen ist. Die Einzelheiten einer Emitterfolgerstufe
und einer Triggerschaltung sind bekannt und brauchen deshalb hier nicht näher erläutert
zu werden.
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An den zweiten Transistor 24 der Triggerschaltung ist als Thyristor
treiberstufe ein Transistor 25 angeschlossen, dessen Kollektor Über einen Strombegrenzungswiderstand
26 an das Gatter eines Thyristors 27 angeschlossen ist, der als Schaltglied 15 bei
der Ausführungsform nach Fig. 2 verwendet wird.
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An den zweiten Transistor 24 der Triggerschaltung ist ferner in übliefer
Weise ein Transistor 28 als Umkehrstufe angeschlossen, dem wie der ein Transistor
29 als Thyristortreiberstufe folgt, an dessen
Kollektor Über zwei
Strombegrenzungswiderstände 30 und 31 zwei Thyri storen 32 und 33 angeschlossen
sind, die die Stelle des Schaltgliedes 13 einnehmen. An die Umkehrstufe 28 ist ferner
ein Transistor 34 angeschlossen, in dessen Kollektorkreis ein Relais liegt, das
Über einen Arbeitskontakt eine Anzeigelampe 36 ein- oder ausschaltet. Dem Relais
35 liegt eine Diode 37 parallel, die die Selbstinduktioneßpannung beim Abfallen
des Relais begrenzt.
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Die im Betrieb an die Klemmen A-B gelieferte Tonfrequenzspannung steht
Über dem Potentiometer 18, tiid ein durch den Abgriff 1,9 eingestellter Teil wird
dem Transistor 21 zugeführt. Dieser wird also entsprechend der Grösse der Tonfreauensepannung
mehr oder weniger stark aufgesteuert. Dem Transistor 21 liegt ein Kondensator 38
parallel, der im Ruhezustand auf die volle Betriebsepannung aufgeladen ist und der
sich bei geöffnetem Transistor 21 mehr oder weniger stark entlädt. Die so entstandene
schwankende Spannung gelangt an den Emitterfolger 22, der die Triggerschaltung aus
den Transistoren 23, 24 ansteuert. Wenn der Ansprechwert dieser Stuft erreicht wird,
schaltet diese schnell um.
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Eine schnelle Umschaltung ist notwendig, damit das Auftreten von Schaltgeräuschen
vermieden wird. Es entsteht dann am Kollektor des Transistors 24 ein Gleichspannungssprung,
der einerseits über die Thyristortreiberstufe 25 den Thyristor 27 leitend macht,
und über die Umkehrstufe 28 und die andere Thyristortreiberstufe 29. die beiden
Thyristoren 32 und 33 sperrt Gleichzeitig wird damit der Transistor 34 gesperrt,
so daß das Relais 35 abfällt und die Änzeigelampe 36 aufleuchtet.
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Damit ist der Schaltzustand gemäss Fig. Ib hergestellt, der Widerstand
12 ist nicht mehr durch die Thyristoren 32 ;und 33, die die Stelle des Schaltgliedes
13 einnahme, überbrückt, und die Reihen schaltung aus den Widerstand 14 und den
Thyristor 27, der die Stelle des Sohaltglisdes 15 einnimmt, ist geschlossen.
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Fällt nun die Spannung am Eingang A-D wieder, laufen die beschriebenen
Schaltvorgänge, jedoch in umgekehrtem Sinne ab, so daß im Endzustand wieder der
Thyristor 27 gesperrt ist und die Thyristoren 32 und 33 leiten; das Relais 35 hat
wieder die in der Zeichnung dargestellte Stellung, so daß die Anzeigelampe 36 erloschen
ist.
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Der Lautstärkepegel oder die dem Lautsprecher zugefÜhrte Leistung
kann durch Einstellen des Abgriffs 19 des Potentiometers 18 auf praktisch jeden
beliebigen Wert eingestellt werden; durch geeignete Wahl und Einstellung der Widerstände
12 und 14 kann die Schaltung für praktisch Jede beliebige Verstärkerleistung oder
zulässige Lauteprecherleistung ebenso wie beliebige Lautsprecherwiderstände geeignet
gemacht werden.