DE1915005A1

DE1915005A1 - B-Transistorleistungsverstaerker

Info

Publication number: DE1915005A1
Application number: DE19691915005
Authority: DE
Inventors: Myer Robert Evan
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1968-03-27
Filing date: 1969-03-25
Publication date: 1969-10-02
Also published as: BE730482A; FR2004870A1; US3537023A; GB1266908A; DE1915005B2; JPS5519082B1

Description

Western Electric Company Incorpoated Myer, R. E.

B-Trans istorleistungs verstärker

Die Erfindung betrifft einen B-Transistorleistungsverstärker mit einem Signaleingangs ans chluß, einem Signalaus gangs anschluß, einer Gleistrom-Energiequelle sowie einer im Gegentakt arbeitenden Treiberstufe und Leistungsstufe, die mehrere Transistoren mit einem Basis-, einem Emitter- und einem Kollektoranschluß enthalten.

B-Gegentaktleistungs verstärker haben schon immer unter Verzerrungen zu leiilen gehabt, die durch die nichtlineare Ausgangskennlinie im Übernahmegebiet verursacht werden, wenn ein Verstärkerelement zu leitien aufhört und das andere zu leiten beginnt. Lange Jahre hat man die Harmonische Gesamtverzerrung als befriedigend angesehen, wenn sie etwa 5% nicht übersteigt, wobei üblicherweise eine Zunahme bei kleinen Signalamplituden auftritt. Versuche, diese Verzerrungen herabzusetzen, haben zu verhältnismäßig komplizierten und aufwendigen Schaltungen geführt, bei denen häufig kritische Vorspannungs- und Symmetrieeinstellungen erforderlich sind. In den Ie tzten Jahren sind Leistungstransistoren entwickelt und in im B-Betrieb arbeiten-

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den Schaltungen benutzt worden, und zwar sowohl mit als auch ohne Übertrager. Die Schaltungen unter Verwendung von Transistoren shd zwar in mancher Hinsicht vereinfacht,, aber in den meisten Fällen bleiben die Verzerrungen, wenn auch im verringertem Maß,' bestehend. Darüber hinaus können mit vielen dieser Schaltungen nicht die Wirkungsgrade erzielt werden, die an sich mit Transistoren möglich sind. Außerdem ist die Temperaturstabilität ein Problem geblieben, das immer fc besondere Aufmerksamkeit verlangt und viele Schaltungen sind

in kritischem Maß abhängig sowohl von der Spannung der Stromversorgung als auch den Bauteiltoleranzen. Eine genauere Erläuterung der Übernahmeverzerrung findet sich in dem Buch "TRANSISTORS: Principles, Design & Applications" von W.W. Gartner (I960), Seiten 475-484.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, die vorstehend erläuterten Schwierigkeiten zu überwinden. Sie geht dazu aus von einem Verstärker der eingangs genannten Art und ist dadurch . gekennzeichnet, daß die Treiberstufe komplementäre Transistoren aufweist, deren Bas is anschlüsse mit dem Eingangs ans chluß verbunden sind, deren Kollektoranschlüsse miteinander verbunden sind und deren Emitter«Kollektorstrecken in einem an die Gleichstrom,-Energiequelle angeschalteten Reihenstromkreis

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liegen, daß die Leistungs stufe komplementäre Transistoren aufweist, deren Emitter-Kollektorstrecken in einem an die Gleichstrom-Energiequelle angeschalteten p.eihenstromkreis

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liegen und deren Basisanschlüsse "je direkt mit dem Kollektoranschluß des jeweils zugeordneten Transistors der Treiberstufe verbunden sind und dessen einzige wirksame Belastung bilden, und daß ein für Gleich- und Wechselstrom leitender Rückkopplungsweg von den direkt miteinander verbundenen Anschlüssen der Leistungsstufen-Transistoren zu den Basis« anschlüssen der Treiberstufen-Transistoren führt.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beschrieben:

Fig. 1 das Schaltbild eines Verstärkers- nach den

Grundgedanken der Erfindung;

Fig. 2 Kennlinien und Kurvenformen für die Schaltung nach Fig. Ij '

Fig. 3 das Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung, bei dem sich eine höhere Ausgangsleistung als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 erreichen läßt; Fig. 4 einen Schaltungsaus zug der Fig. 3 mit einer alternativen Leistüngstransistor-Anordnung;

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Fig. 5 einen komplizierteren Schaltungsaufbau, mit dem sich sowohl höhere Leistung als auch eine weiter vergrößerte Stabilität erzielen läßt.

Erfindungsgemäß wird ein B-Traiisistorleistungsverstärker geschaffen, bei dem die Kollektorelektroden von zwei komplimentären Transistoren einer Treiberstufe direkt über eine

Diode miteinander verbunden sind. Zwei Widerstände, von

denen je einer an jeder Emitterelektrode liegt, vervollständigen einen Reihenstromkreis über die Transistoren und eine Ener« giequelle. Die Leistungsstufe weist zwei Transistoren auf, deren Emitter-Kollektorstrecken direkt in .Reihe und an die Energiequelle geschaltet sind. Die Basiselektroden der Leistungstransistoren sind direkt mit den Kollektorelektroden der Treiberstufe-Transistoren verbunden, so daß der Span-"' nungsabfall an der Diode in der Treiberstufe eine im wesentlichen konstante Vorspannung zwischen den Basiselektroden der beiden Leistunfstransistoren aufrecht erhält. Die Kopplung zwischen den Stufen ist so gewählt, daß die Basis-Emitterübergänge der Leistungstransistoren im wesentlichen die einzige Belastung für den Ausgänge der Treiberstufe darstellen. Es wird sowohl eine Wechselstrom- als auch eine Gleichstrom-

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rückkopplung benutzt. Die Wechselstromrückkopplung bestimmt nicht nur die Gesamtspannungsverstärkung und verbessert die Linearität des B-Betriebs, sondern bewirkt, was von* großer Bedeutung ist, daß die Verstärkung der Treiberstufe stark ansteigt, wenn die Impedanz der Basis-Emitterübergänge im Ubernahmebereich sehr groß wird, in welchem ein Leistungstransistor zu leiten aufhört und der andere zu leiten beginnt. Es handelt sich hierbei um eine neue Betriebsweise für B-Verstärker, die unabhängig von der Signalstärke scheinbar alle Verzerrungen im Übernahmebereich ausschaltet. Die Gleichstromrückkopplung Symmetriert automatisch "die Vorspannung der Treiberstufe, bewirkt eine hohe Stabilität-der Schaltung im Ruhezustand und macht sie unabhängig gegen
starke Schwankungen der Bauteilwerte und der Betriebsspannung.

Fig. 1 zeigt einen zweistufigen Leistungsverstärker, der so vorgespannt ist, daß er im B-Betrieb arbeitet. Die Treiberstufe enthält die Transistoren Ql und Q2, und die Leistungsstufe enthält die Transistoren Q3 und Q4. Die Kollektor elektroden der Treibertransistoren Ql und Q2 sind vorzugsweise- direkt über eine Diode Dl zusammengeschaltet, obwohl eine solche Diode für einen befriedigenden Betrieb nicht wesentlich ist. Ein Widerstand R6 verbindet die Emitterelektrode des Tran-

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sistors Ql mit dem positiven Pol (+V) einer Gleichstrom-Energiequelle, und ein Widerstand. E7 verbindet die Emitterelektrode des Transistors Q2 mit dem geerdeten Pol der Energiequelle. Kondensatoren G3 und C4 parallel zu den Widerständen R6 bzw. R7 führen die Signalströme an den Widerständen vorbei. Zwischen den Polen der Energiequelle liegt ein Spannungsteiler mit den Widerständen R2, R3, R4 und R5. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R2 und R3 ist mit der Basiselektrode des Transistors Ql verbunden, und die Basiselektrode des Transistors Q2 liegt an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R4 und R5. Der Eingangskreis des Verstärkers wird durch den Signaleingangs ans chluß 1 und den geerdeten Anschluß 2 gebildet. Der Anschluß 1 ist mit der Basiselektrode beider Treibertransistoren Ql und Q2 über einen Widerstand Rl und Kondensatoren Cl und C2 verbunden, so daß beide Transistoren die gleiche Signalspannung erhalten.

Die Basiselektroden der Leistungstransistoren Q3 und Q4 sind direkt an die Kollektor elektroden der Treibertransistoren Ql bzw. Q2 angeschaltet, während die Emitterelektroden der beiden Leistungstransistoren zusammengeschaltet sind und über einen Kondensator C 5 an den Signalaus gangs ans chluß $ 3 angekoppelt sind. Die Kollektor elektrode des Transistors Q3

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liegt dirakt am positiven Pol der Energiequelle, und die Kollektor elektrode des Transistors Q4 ist direkt mit dem geerdeten, negativen Pol der Energiequelle verbunden.

Aus Symmetriegründen sind die Widerstände R2 und R5, R3 und R4 sowie R6 und R7 jeweilssgleich gewählt. Eine genaue Übereinstimmung ist nicht wesentlich, und es lassen sich Nennwerte mit Toleranzen verwenden. Der Strom über die Reihenschaltung mit den Widerständen R6 und R7, den Emitter-Kollektorstrecken der Transistoren Ql und Q2 und der Diode Dl ist auf einen Ärbeitspunkt eingestellt, der dicht oberhalb des" nichtlinearen Bereiches der Strom-Spannungskennlinie der Diode Dl und dicht unterhalb des nichtlinearen Bereiches der Strom-Spannungskennlinien der Basis-Emitterübergänge der Leistungstransistoren Q3 und Q4 liegt« Diese Einstellung läßt sich leicht durch richtige Auswahl der Widerstände R6 und R7 erreichen. Im Ruhezustand, d.h., bei nicht vorhandenem Signal, fließt nur ein außerordentlich kleiner Strom über die Diode Dl und führt zu einem Spannungsabfall über der Diode, der selbst in Gegenwart überlagerter Signalströme im wesentlichen konstant bleibt. Folglich ist die Spannung zwischen den Basiöelektroden der Leistungstransistoren Q3 und Q4 immer im wesentlichen konstant« Eine Wechselstrom- und eine-.Gleich-

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Stromrückkopplung ergibt sich durch eine direkte Verbindung zwischen dem gemeinsamen Punkt der Widerstände R3 und R4 und den Emitterelektroden der Leistungstransistoren. Die Auswirkung dieser Rückkopplung soll später unter Bezugnahme auf Fig. 2 genauer.beschrieben werden. Außer dieser Gesamtrückkopplung von den Emitterelektroden der Leistungstransistoren ist eine Gleichstromrückkopplung mit Hilfe der Widerstände R6 und R7 vorgesehen. Diese ist nur für Gleichstrom wirksam, da die gesamten Signalströme über die Parallelkondensatoren C3 und C4 fließen.

In Fig. 2 zeigen die Bereich A, B und C einige der Grundkennlinien und Kurvenformen der Schaltung nach Fig. 1« Es sei bemerkt, daß diese Kennlinien und Kurvenformen nicht maßstabsgerecht sind, da zur besseren Erläuterung der erfindungsgemäßen Grundgedanken jeweils willkürliche Skalenfaktoren benutzt worden sind. Die Kennlinien im Bereich A zeigen die Signalströme i und i^, die zu den Kollektor elektroden der Leistungstransistoren Q3 bzw. Q4 fließen, in Abhängigkeit von deren Basis spannung. Die Kollektorströme besitzen normalerweise die im wesentlichen nichtlinearen Bereiche 21 und 22, die den nichtlinearen Bereichen der Basis-Emitterübergänge entsprechen. Die Auswirkung dieser nichtlinearen Be-

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reiche wird durch die Erfindung beseitigt. Dies soll später genauer beschrieben werden.

Die Signal spannung mit der im Bereich B der Fig. 2 gezeigten Kurvenform V. liegt zwischen den Eingangsanschlüssen 1 und 2 (Fig. 1), und deren verstärktes Abbild V2 entgegengesetzter Phasenlage, das ebenfalls im Bereich B der Fig. 2 gezeigt ist, erscheint an den Kbllektorelektroden der Transistoren Ql und Q2. Die verstärkte Ausgangs spannung V , die zwischen den Ausgangsanschlüssen 3 und 4 liegt, ist im Bereich C der Fig. 2 dargestellt. Es sei erneut betont, daß die Kurvenformeh nicht maßstabsgerecht aufgetragen sind.

Wie oben angegeben, wird durch den Spannungsabfall über der Diode Dl eine im wesentlichen feste Spannungsdifferenz zwischen den Basiselektroden der Transistoren Q3 und Q4 aufrechterhalten, so daß die Ausgangsspannung der Treibertransistoren Ql und Q2 die Basiselektroden mit der gleichen Signalspannung beaufschlagt. Bei fehlender Eingangsspannung liegt die Basiselektrode des Transistors Q3 auf einer Spannung, die annähernd gleich einem festen Bruchteil (im allgemeinen etwa l/2) der Betriebsspannung (+V) zuzüglich etwa des halben Spannungsabfalls an der Diode Dl ist, während die Basiselektrode des Transistors

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Q4 auf einer Spannung liegt, die annähernd gleich demselben festen Bruchteil der Betriebsspannung abzüglich etwa des halben Spannungsabfalls an der Diode Dl ist. Da die Emitterelektroden beider Transistoren an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen R3 unä R4 angeschaltet sind, liegen sie auf etwa demselben festen Bruchteil der Betriebsspannung.

Die wirksame Basis-Emittervorspannung jedes Leistungs-

j transistors besteht daher etwa aus dem halben Spannungsabfall an der Diode Dl. Im Idealfall ist diese Vorspannung zu klein, um einen Kollektorstrom einzuleiten, so daß bei fehlender Eingangsspannung keiner der Leistungstransistoren einen Kollektor strom führt. In der Praxis führt eine unvermeidbare Unsymmetrie dazu, daß einer der Leistungstransistoren Q3 oder Q4 einen sehr kleinen Bas is-Emitter strom aufweist, der ausreicht, um einen kleinen Kollektor strom fließen zu lassen. Dies ergibt eine genügend große Gleichstromrückkopplung zum Verbindungspunkt der Widerstände R3 und R4, um in der Treiberstufe die Vorspannung automatisch zu symmetrieren und den Strom auszugleichen. Wenn die im Bereich B der Fig. 2 gezeigte Signalspannung V. an die Anschlüsse 1 und 2 in Fig. 1 angelegt wird, so erhöht der erste, negativ gerichtete Teil der Signalwelle die Stromleitung über den Basis-Emitterübergang des Treibertransistors Ql und verringert den StromfLuß über

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den Basis-Emitterübergang des Treibertransistors Q2. Dies führt zu einer verstärkten, positiv gerichteten Signalspannung V₀ an den Basiselektroden beider Leistungstransistoren Q3 und

Q4, wodurch ein Stromfluß über den Basis-Emitterübergang des Leostungstransistors Q3 eingeleitet wird, der Transistor Q4 aber gesperrt bleibt.

Die normalerweise nicht lineare Stromkennlinie, die im Bereich A der Fig. 2 gezeigt ist, würde eine beträchtliche Verzerrung der Ausgangskurvenform verursachen. Bei fehlendem Eingangssignal und außerdem dann, wenn die Signalspannung durch Null geht, weist der Basis-Emitterübergang des Transistors Q3 eine hohe Impedanz auf, wodurch die Belastung des Treibertransistors Ql entfernt und diesem eine entsprechend hohe Spannungsverstärkung vermittelt wird. Dies führt dazu, daß die zwischen die Basis- und die Emitterelektrode des Transistors Q.3 angelegte Spannung stark ansteigt, so daß der Punkt 25 (der Schnittpunkt der Linearen Verlängerung 23 der der Kollektorstromkennlinie i mit dex' Spannungsachse) plötzlieh zum Ursprung wandert. Da die gleiche Wirkung beim Beginn der nächsten Halbperiode der Signalspannung für den Leistungstransistor Q4 auftritt, wird der gesamte Übergangsbereich zwischen den gestrichelten Parallelen Linien 27₃ 28,

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die durch die Punkte 25 und 26 laufen, im Effekt zum Verschwinden gebracht. Dies führt zu einer kombinierten Kennlinie, die durch die gestrichelte, durch den Ursprung führende Linie 29 dargestellt ist. Diese Kennlinie rührt von einer Umsetzung der linearen Teile der Kennlinien i„ und i. sowie ihrer linear verlängerten Teile 23 bzw. 24 her. Für die im Bereich B gezeigte verstärkte Signalspannung V2 kann ebenfalls angenommen werden, daß sie durch den Übernahmebereich verschoben ist und als kontinuierliche unverzerrte Welle erscheint. Die Verstärkung der Treiberstufe ist im Übernahmegebiet so groß, daß keine akustisch wahrnehmbare Störung in der Ausgangskurvenform auftritt.

Ohne eine Einschränkung vorzunehmen, kann als Beispiel einer speziellen Schaltungsauslegung ein Verstärker gemäß Fig. 1 gebaut werden, der eine im wesentlichen verzerrungsfreie Leistung von Ein Watt direkt an einen Lautsprecher praktisch aller üblichen Impedanzwerte ohne Verwendung eines Ausgangsübertragers abgeben kann, wenn die folgenden Bauteile benutzt werden:

Rl, R6, R7 = 1 kOhm C5 = 500 yuF

R2, R5 =2 kOhm Ql = 2N1305

R3, R4 = 10 kOhm Q2 = 2Nl 304

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Cl, C2 = 5 /F Q3 = 2N3567

C3, C3 = 100yuF Q4 = 2N3638

Dl = 1N4154

Ein herausragender Vorteil der Erfindung beruht auf der Tat« sache, daß die Widerstände und Kondensatoren nur einen bestimmten. Nennwert ohne kritische Anforderungen an die Toleranz haben müssen, und daß die Transistoren und Dioden nicht aneinander angepaßt werden müssen. Außerdem ist die Schaltung in einem groflen Bereich von Betriebsspannungen arbeitsfähig. Die minimale Betriebsspannung wird durch die Spannung bestimmt, die erforderlich ist, um die Diode Dl leitend zu machen, und die maximale Betriebsspannung wirdmurch die Grenzwerte der Transistoren, insbesondere Q3 und Q4 bestimmt. Die maximale Ausgangsleistung ändert sich dagen mit der Betriebsspannung.

In Fig. 1 sind die Leistungstransistoren Q3 und Q4 komplementäre Ausführungen. Gleiches gilt für die Treibertransistoren Ql und Q2. Es sind heute iipn-Siliziumtransistoren hoher-Leistang bei verhältnismäßig niedrigen Kosten verfügbar. Dagegen sind pnp-Transistoren vergleichbarer Leistung nicht so leicht erhältlich. Um die Vorteile der jetzt erhältlichen npn-

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Transistoren hoher Leistung ausnutzen zu können, lassen. ... sich die komplimentären Transistoren Q3 und Q4 mit zwei npn-Transistoren Q5 und Q6 koppeln, die gemäß Fig. 3 als Leistungs-Ausgangstransistoren geschaltet sind. Die Schaltung der Treiberstufe mit den Transistoren Ql und Q2 ist identisch mit der Schaltung nach Fig. 1, mit der Ausnahme, daß eine zweite Diode D2 in Reihe geschaltet ist. In der Leistungsstufe sind die Transistoren Q3 und Q5 in· der befe| kannten Darlington-Schaltung angeordnet, die in der USA-

Patentschrift 2 663 806 (22.12.1953) beschrieben ist. Die Transistoren Q4 und Q6 sind zwar vom entgegengesetzten Leitfähdgkeitstyp, bilden jedoch eine Schaltung, die im wesentlichen der bekannten Darlington-Schaltung äquivalent ist. . Bei den Transistoren Q5 und Q6 handelt es sich, wie oben erwähnt, um die neueren Hochleistungstypen, beispielsweise die Transistoren 2N3054 oder 2N377.3. Bei Verwendung der Transistoren 2N3054 kann erreicht werden, daß der Verstärker eine im wesentlichen unverzerrte Leistung von zehn Watt abgibt, während sich bei Verwendung der Transistoren 2N3773 hundert Watt erreichen lassen. Eine zusätzliche Überalles-Wechselstromgegenkopplung läßt sich unter Verwendung eines Widerstandes R8 verwirklichen, der zwischen den Signalausgangsanschluß 3 und den Verbindungspunkt des -Widerstandes Rl mit den beiden Kon«

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densatoren Cl und C2 geschaltet ist. Diese Gegenkopplung muß jedoch nicht vorgesehen sein.

Falls pnp-Transistor hoher Leistung bei tragbaren Kosten zur Verfügung steht, der zu dem Transistor Q5 komplementär ist, so kann er mit dem Transistor Q4 entsprechend der in Fig. 4 dargestellten Teilschaltung verbunden werden. Die Beziehung zwischen dieser Teilschaltung und der nach Fig. 3 ergibt sich ohne weiteres durch einen Vergleich.

Die Schaltung nach Fig. 5 zeigt außerdem, daß die Treibertransistoren Ql und Q2 mit ihren Kollektor elektroden über eine Vielzahl von Dioden zusammengeschaltet sind, die durch die Diodengruppen Dl und D2 dargestellt werden, und daß ihre Emitterelektroden in Reihe mit Widerständen R6 und R7 auf die gleiche Weise wie bei den Fig. 1 und 3 an die Energiequelle angeschaltet sind. Die Schaltung weicht jedoch in weiteren Merkmalen ab. Es wird außerdem ein Vorverstärker mit den Transistoren Q7 und Q8 verwendet, und jede Seite der Leistungs« stufe weist drei Transistoren auf, die nach der in der vorgenannten USA-Patentschrift offenbarten Weise zusammengeschaltet sind. Außerdem wurden im vorliegenden Fall die zu den Widerständen R6 und R7 parallelgeschalteten Kondensatoren

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C3 bzw. C4 weggelassen, um absichtlich sowohl eine Weeh« selstrom- als auch eine Gleichstromgegenkopplung in dieser Stufe zu verwirklichen. .-■--.-'.^: ■

In der Vorverstärker stufe mit den Transistoren Q7;ttnd-Q8 sind deren Emitterelektroden über ein Widerstandsnetzwerk zusammengeschaltet, das die Widerstände RlO, RIl, R12, R13 und R14 enthält. Der Rückkopplungsweg vom Ausgang der Leistungs stufe zu diesem Netzwerk bewirkt wie im Fall der Fig. 1 und 3 sowohl eine Wechselstrom- als auch eine Gleichstromgegenkopplung. Der gemeinsame Verbindungspunkt der , Widerstände RIO, RIl und R12 ist für Wechselströme, gegen : Erde durch den Kondensator C6 kurzgeschlossen. Der Rüek--j :- kqpplungsweg vom Ausgang der Leistungs stufe ist an den ge- · meinsamen Verbindungspunkt der Widerstände RIO, Rl3 und R14 angeschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände RIl und Rl3 liegt am Emitter des Transistors Q7 und der Verbindungspunkt der Widerstände R12 und R14 am Emitter des Transistors Q8. Der Kollektor des Transistors Q7 ist über den in Reihe mit der Diode D5 geschalteten Widerstand Rl 5 an den positiven Pol der Energiequelle angeschaltet, während der Kollektor des Transistors Q8 über den Widerstand

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Rl 6 und die Diode D6 an den geerdeten Pol der Energiequelle gelegt ist. Die Kollektor elektroden dieser beiden Transistoren sind außerdem, je mit der Basis der Treibertransistoren Ql und Q2 verbunden. Die Basidelektroden der Vorverstärker-Transistoren Q7 und Q8 sind über eine Vielzahl von Dioden zusammengeschaltet, die durch die Diodengruppen D3 und D4 dargestellt werden. Diesen Dioden wird ein Strom über einen zwischen den positiven Pol der Quelle und die Diodengruppe D3 geschalteten Widerstand R2 und einen zwischen die Diodengruppe D4 und den geerdeten Pol der Quelle geschalteten Widerstand R5 zugeführt. Der Signaleingangs ans chluß 1 ist über einen 'Kondensator Cl. an den Verbindungspunkt der Diodengruppen D3 und D4 angekoppelt. Ein Widerstand R9 liegt zwischen dem Signaleingangsanschluß 1 und dem geerdeten Eingangs ans chluß 2.

In der Leistungs stufe sind die Transistoren Q3, Q9 und Q5 im wesentlichen Identisch mit Fig. 9 der oben genannten USA-Patentschrift geschaltet, mit der Ausnahme, daß das Ausgangssignal am Emitter des Transistors Q5 statt vom. gemeinsamen ■Kollektor-Verbindungspunkt abgenommen wird. Eine ähnliche Anordnung ist auch für die Transistoren Q4, QlO und Q6 mit der einzigen Ausnahme gezeigt, daß der Ausgangstransistor Q6 ein npn-Typanstelle eines für die zugehörigen Transistoren Q4 und

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QiO gezeigten pnp-Typs ist. Dieser Unterschied" der Transistorbestückung hat den gleichen Grund, aus dem der Leistungstransistor Q6 in Fig. 3 benutzt worden ist. Natürlich läßt sich auf die in Fig. 4 gezeigte Weise die Schaltung in die übliche Darlington-Schaltung umwandeln, wenn ein geeigneter pnp-Transistor hoher Leistung zur Verfugung steht, der zum Transistor Q5 komplementär ist. Die Widerstände Rl7 und Rl8 sind in Reihe zwischen die Emitterelektroden der Transistoren Q3 und Q4 geschaltet und ihr Verbindungspunkt ist mit der zum gemeinsamen Punkt der Widerstände RIO, Rl3 und R14 führenden Rückkopplungsleitung verbunden. Der Widerstand Rl 9 verbindet die Rückkopplungsleitung mit dem Emitter des Transistors Q9, und der Widerstand R20 verbindet die Kollektor elektroden der Transistoren Q4 und QlO mit dem geerdeten, negativen Pol der Energiequelle. Zwischen den Signalausgangs ans chluß 3 un den geerdeten Aus gangs ans chluß Jf 4 ist eine Lautsprecherspule geschaltet.

Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, sind in jeder der Schaltungen nach Fig. 1, 3 und 5 die Emitter-Kollektorstrecken der Leistungsstufen-Transistoren direkt in Reihe an die beiden Pole der Energiequelle geschaltet. Beispielsweise ist in Fig. 5 der Emitter des Transistors Q5 mit dem Kollektor des Tran-

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sistors Q6 verbunden, so daß die. Kollektor-Emitterstrecken der beiden Transistoren in Reihe liegen, und, da der Kollektor des Transistors Q5 direkt an den nichtgeerdeten, positiven Pol der Energiequelle und der Emitter des Transistors Q6 an dem geerdeten Anschluß der Energiequelle liegt, sind die beiden Emitter-Kollektorstrecken der Leistungstransistoren in Reihe an die Energiequelle angeschaltet. Wenn ein zum Transistor Q5 komplementärer pnp_rTransistor anstelle des Transistors Q6 auf die in Fig. 4 gezeigte Weise vorgesehen ist, werden die beiden Emitterelektroden der Leistungstransistoren anstelle des Emitters und Kollektors entsprechend Fig. 5 zusammenge- · schaltet. In jedem Fall ist jedoch der Verbindungspunkt zwischen den beiden Elektroden der Leistungsstufe, die direkt zusammengescjjfaltet sind, über den Kondensator C5 an den Signalausgangsanschluß 3 angekoppelt, und außerdem ist dieser Verbindungspunkt zur Erzielung einer Gleichstrom- und Wechselstromgegenkopplung mit der Treiberstufe verbunden.

Der besondere Vorteil der Schaltung nach Fig. 5 beruht nicht nur auf der erzielbaren hohen Ausgangsleistung, sondern auch auf der verbesserten Rückkopplungsschaltung, die eine genauere Vorspannungs symmetrierung für die Transistoren der Treiber stufe ermöglicht. Wie in Verbindung mit Fig. 1 beschrieben, wird der

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Strom, über die Transistoren Ql und Q2 in Fig. 3 u. 5 so eingestellt, bis die Dioden Dl und D2 an einem Punkt leitend werden, der dicht oberhalb des nichtlinearen Bereiches ihrer Strom-Spannungskennlinie und dicht unterhalb des nichtlinearen Bereiches der Strom-Spannungs kennlinie de^r Basisr Emitterübergänge der Transistoren Q5 und Q6 liegt. Unter diesen Bedingungen kann ein sehr kleiner Strom über die Basis-Emitterübergäήg& auf einer Seite der Leistungs stufe fließen, beispielsweise über die Basis-Emitterübergänge der Transistoren Q3, Q9 und Q5. Aufgrund der durch diese Schaltung bewirkten, sehr starken Gleichstromgegenkopplung sind die Kollektorströme sowohl im Vorverstärker als auch in den φ Treiberstufen außerordentlich ■ klein. Da außerdem die durch die Dioden Dl und D2- gelieferte Vorspannung nur einen sehr kleinen Strom über die Basis-Emitterübergänge der Transistoren in der Leistungs stufe zuläßt, der zu klein ist, als daß mehr als nur ein sehr kleiner Kollektorstrom fließen könnte, tritt im Ruhezustand kein merkbarer Leistungsverlust in der Treiberstufe auf. Die Schaltung besitzt daher sehr hohen Wirkungsgrad und besitzt keine wahrnehmbaren Übernahmever ζ errungen wegen des sehr stärken Einflusses der Wechselstromgegenkopplung, die auf die oben in Verbindung mit Fig. 2 beschriebene Weise den Übernahmebereich praktisch zum Verschwinden bringt. .--...

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Claims

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PATENTANSPRgCHE

^rl.) B-Transistorleistungsverstärker mit einem Signaleiiigangsanschluß, einem Signalausgangsanschjuß; einer Gleichstrom-Energiequelle sowie einer im Gegentakt arbeitenden Treiberstufe und Leistungsstufe, die mehrere Transistoren mit einem Basis-, einem Emitter- und einem Kollektoranschluß enthalten,

dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberstufe komplementäre Transistoren (Ql, Q2)aufweist, deren Basisanschlüsse mit dem Eingangs ans chluß (1) verbunden sind, deren Kollektoranschlüsse miteinander verbunden sind und deren Emitter-Kollektorstrecken in einem an die Gleichstrom-Energiequelle (V+, Erde) angeschalteten Reihenstromkreis liegen, daß die Leistungs stufe komplementäre Transistoren (Q3, Q4) aufweist, deren Emitter-Kollektor strecken in einen an die Gleichstrom-Energiequelle angeschalteten Reihenstromkreis liegen und deren Basis anschlüsse je direkt mit dem Kollektoranschluß des jeweuls zugeordneten Transistors (Ql, Q2) der Treib er stufe verbunden sind und dessen einzige wirksame Belastung bilden und

daß ein für Gleich- und Wechselstrom leitender Rückkopplungsweg von den direkt miteinander verbundenen Anschlüssen der Lei-

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stungsstufen-Transistoren (Q3, Q4) zu den Bas is anschluss en der Treiberstufen-Transistoren (Ql, Q2) führt.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung der Kollektorelektroden der Treiberstufen-Transistoren über wenigstens eine Diode (Dl) erfolgt.

3. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine sowohl zwischen den von den direkt miteinander verbundenen Elektroden der Leistungs stufen-Transistoren (Q3, Q4) ausgehenden leitenden Weg und die Eingangsschaltung (1) sowie die Basiselektroden der Tr eiber stuf en-Transistoren (Ql, Q2) eingefügte Vorverstärker stufe ein Paar komplementärer Transistoren (Q7, Q8) aufweist, die je eine Emitterelektrode, eine Kollektorelektrode und eine Basiselektrode besitzen, daß jede Emitterelektrode über einen Widerstand (RIO, RIl, R12, R13, R14) sowohl mit der jeweils anderen Emitterelektrode als auch mit dem von den direkt miteinander verbundenen Elektroden der Leistungsstufen-Transistoren ausgehenden leitenden Weg vervunden ist, daß die Basiselektroden über wenigstens zwei in Reihe geschaltete Dioden (D3, D4) miteinander verbunden sind, deren Verbindungspunkt an den Eingangsanschluß angekoppelt ist und daß die KoUektorelektroden direkt mit den entsprechen Basiselektroden der Treiberstufen-Transistoren (Q1,Q2) verbunden

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