DE2042842A1

DE2042842A1 - Verstarker der gerauschabhangig von einer Steuerspannung ein und ausschalibar ist

Info

Publication number: DE2042842A1
Application number: DE19702042842
Authority: DE
Inventors: George Martin Norndge Lucas Alfred Raymond Northbrook Skutta Frank Robert Mount Prospect 111 Hanus (V St A) M
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1969-09-29
Filing date: 1970-08-28
Publication date: 1971-04-29
Also published as: IL35317A; IL35317A0; DE2042842B2; US3622900A; ZA706260B

Description

PATENTANWALT

• MONCHCN 71. 28,^3.1970

1U30P-420

Motorola, Ine.

9401 Vest (!rand Avenue

franklin Par Ic. Illinois

V.St.A.

Vorstärker, der geräuschabhängig von einer Steuerepannung

ein* und ausschaltbar ist

Die Erfindung betrifft 3inen Verstärker, der geräusohabhingig von einer Steuerepannung ein* und auaachaltbar ist, alt einer Different!alverstärker-Eingangsschaltung, an deeaen ersten Eingang das zu verstärkende Nutzsignal und an dessen zweiten Eingang eine fixierte Vorspannung anlegbar ist, und mit einer Verstärker-Ausgangsschaltung.

TJb NF-Veretärker von batteriegespeisten Empfängern mit niedrigem Strom betreiben zu können, und um zu verhindern, dass beim Fehlen eines Nutzsignals störende Geräusche hörbar sind, ist es wünschenswert, dass derartige Empfänger beim fehlen eines Nutzsignals abschaltbar sind. Farner ist es wünschenswert, gleichstromgekoppelte Transistoren in solchen Verstärkern, zu benutzen, so dass diese als integrierte Schaltungen

Fs/wi auf

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auf einem Halbleiterplättchen aufgebaut werden können. Derartige gleichstromgekoppelte Transistorverstärker besitzen Einschvingvorgänge beim Ein- und Abschalten des Verstärkerβ, so dass derartige Verstärker nicht für einen geräuschabhängig gesperrten Betrieb geeignet sind. Die Einschwingvorgänge treten beim Einschalten des Verstärkers auf, bevor die Transistoren die Arbeitepunkte erreichen, in welchen sie geräuschfrei arbeiten.

Ferner ist es wünschenswert, bei tragbaren und batteriegespeisten Empfängern ein gutes Frequenzverbalten zu besitzen, wobei derartige Empfänger in einem grossen Temperaturbereich einwandfrei arbeiten aollen· Daher müssen die verwendeten Verstärker ein maximales Ausgangssignal bei einer gegebenen Versorgungsspannung liefern und auch noch zufriedenstellend arbeiten, wenn die Versorgungaspannung abfällt oder Schwankungen unterworfen ist, wobei dies bei Batterien auftreten kann, deren Spannung in Abhängigkeit von dem La&uagszustand veränderlich 1st. Schliesslich sollen derartige integrierte Verstärker bei einem nicht beabsichtigten Kurzschlussbetrieb genügend sicher gegen Überlastungen sein, damit der an sich empfindliche integrierte Schaltungsaufbau bei derartigen Überlastungen nicht beschädigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen geräusohabhängig steuerbaren NF-Verstärker zu schaffen, der als integrierte Schaltung ausgebildet unter Vermeidung von hörbaren Einschwingvorgängen ein- und ausgeschaltet werden kann. Ein derartiger glslchstromgekoppelter NF-Verstärker mit Transistorstufen soll mit Kompensationseinrichtungen für unterschiedliches charakteristisches Verhalten der Transistoren versehen sein, um einen guten Frequenzgang in einem verhältnismässig breiten Temperaturbereich zu gewährleisten·

- 2 - Ausgehend

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Ausgehend von dem eingangs erwähnten Verstärker wird diese Aufgabe erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass mit dem ersten Eingang ein einen Kondensator umfassendes Vorapannnnganetzwerk verbunden ist, mit dem der Kondensator, wahlweise zur Einstellung einer ersten Vorspannung auf- und entladbar ist, dass auf die Steuerspannung ansprechend Steuereinrichtungen vorhanden sind, die die Aufladung des Kondensators derart verursachen, dass die erste Vorspannung bis zur Grosse der fixierten Vorspannung ansteigt und die Differentialverstärker-Eingangsschaltung ein Auagangseignal abgibt, das die Abgabe des verstärkten Nutzsignale am Ausgang der Verstärker-Ausgangsechaltung bewirkt, und dass zweite Vorspannungseinrichtungen mit dem Ausgang der Verstärker-Ausgangsschaltung verbunden sind, welche die an den zweiten Eingang angelegte Vorspannung über die fixierte Vorspannung anheben.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung ist in besonders vorteilhafter Weise in einem Verstärker verwirklicht, der als integrierter NF-Verstärker auf einem Halbleiterplättchen aufgebaut ist. Dieser Verstärker umfasst eine Differentialverstärker-Eingangsschaltung, die eine emittergekoppelte Verstärker-Äusgangsschaltung ansteuert. Jede Seite des Differentialverstärkers der Eingangsschaltung besteht aus zwei Transistoren in Darlingtonschaltung, die eine hohe Eingangsimpedanz gewährleisten. Eine in Darlingtonschaltung aufgebaute Treiberstufe umfasst einen üubstrat-FNP-Transistor und einen PNT-Tranaistor mit seitlich liegendem Ringkollektor, der den notwendigen Strom für die Ansteuerung eines der ausgangsseitigen Transistoren zur Erzeugung der positiven Halbwelle des Ausgangssignals liefert. Zwei in Darlington-Schaltung wirksame NPN-Transistören sind in einer Schaltung mit mitlaufender Ladespannung vorgesehen und -steuern den zweiten der /usgangstransistoren an, mit

- 3 - welchem

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welchem die negative Halbwelle des Vusgangssignals erzeugt wird.

Das Nutzsignal wird der einen Seite des Differentialverstärkere in der Eingangsschaltung zugeführt, der auch mit einer Vorepannung von einem VorSpannungsnetzwerk mit dem ersten Kondensator beaufschlagt ist. An die andere Seite des Differential Verstärkers wird eine fixierte Vorspannung angelegt« um den Verstärker einzuschalten, wird der erste Kondensator aufgeladen, wobei der Verstärker wirksam wird, sobald die Spannung am ersten Kondensator das Potential der fixierten Vorspannung erreicht. Eine vom Verstärkerauegang zurückgeführte Rückkopplungeschaltung hebt die Vorspannung an der zweiten Seite des Differentialverstärkers über das Potential der fixierten Vorspannung an, so dass die beiden Vorspannungen miteinander ansteigen, bis sie den Arbeitspunkt erreichen. Zur Abschaltung des Verstärkers wird der Kondensator rasch entladen, so dass der Verstärker ohne die Erzeugung eines hörbaren AusschwingvorgangQS abgeschaltet werden kann·

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung hervor. Ks zeigen:

Fig. 1 ein Schaltdiagramm eines Verstärkers gemäse der Erfindung, von dem die wesentlichen Teile als integrierte Halbleiterschaltung aufgebaut sind;

Fig. 2 Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Verstärkers gemäss Fig. 1.

In Fig. 1 ist ein als Geräuschsperre verwendbarer, nicht invertierender Funktions-Differentialveretarker dargestellt. Dieser Verstärker umfasst drei wesentliche Abschnitte: die Differentialverstärker-Eingangsschaltung 10, die Verstärker-

- 4 - Ausgangsschaltung 109818/1830

Ausgangsschaltung 12 und die Steuerschaltung 14-· Die drei Schaltungsteile werden über eine Leitung 15 mit einer Versorgungeepannung beaufschlagt, die z.B. in der Gröesenordnung von 14 Volt liegen kann. Der Differentialverstärkerfceil uafasst vier Transistoren, die in Gegentaktschaltung alt je zwei Dar~ lington-Otufen zusammengeschaltet sind. Die erste Darlington-Stufe besteht aus den Transistoren 16 und 17, wogegen die Transistoren 18 und 19 die zweite Darlington-Sfcufe bilden. Ein derartiger aus Darlington-Stufen aufgebauter Differentialverstärker ist an sich bekannt. Ober einen Transistor 20 wird ein konstanter Jäaitter strom dem Di ff er ent IaI verstärker züge* führt.

Die EingangBsignale werden an die Basis des Transistors 16 über einen Sondensator 22 angelegt. Der aus Darlington-Stufen aufgebaute Differentialverstärker besitzt eine hohe Eingangsimpedanz· Die Vorspannung für die Basis des Transistors 16 wird von einen Kondensator 26 geliefert, der Über einen Widerstand 24 an die Basis dieses Transistors angeschlossen let. An die Basis des Transistors 18 wird eine Bezugsspannung einerseits über eine Diode 28 von der Anschlussklemme 29 und andererseits Über eine im wesentlichen von einem Widerstand 32 gebildete Rückkopplungeschaltung vom Verstärkerausgang aus angelegt. Das an der Anschlussklemme 29 wirksame Potential besitzt einen Wert von vorzugsweise 4 Volt.

Die Virkung der Bückkopplungsschaltung wird nachfolgend erläutert. Wenn die an die Basis des Transistors 16 angelegte Spannung die anfängliche Bezügespannung an der Basis des Transistors 18 übersteigt, dann liefert der Differentialverstärker ein Ausgangs8ignal am ^llektor des Transistors 17. Der leitende Transistor 17 bevi kt einen Strom durch den Lastwideretand 21, so dass au Kollektor des Transistors 17 ein Spannungsabfall auftritt _% der das Ausgangssignal darstellt.

- 5 - Die

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Die Differentialveratärker-Eingangaschaltung 10 1st Über die Transistoren 36 und 37 an die emittergekoppelte 7erstärkerhiu;v ugnnchaltung 12 angeschlossen. Die beiden Transistoren '■'■'■ ι '7 sind ebenfalls in Darlington-Schaltung betrieben.

' : ttirker-Ausgangeschaltung umfasst dia Transistoren 40 ', übur welche der Ausgangsstrom flieset. Dabei leitet

u;i Transistor 40 während der positiven Halbwelle und der Tranais tor 42 während der negativen Halbwelle des ausgangsseitigen Zyklus. Der Emitter des Transistors 40 und der Kollektor das Transistors 42 sind miteinander verbunden und liefern über die Ausgangeklemme 43 den Ausgangsstrom, der über einen Kondensator 44 an einen Verbraucher 45 angelegt wird. Der Verbraucher kann z.B. aus einem Lautsprecher bestehen, der eine Impedanz in der Grössenordnung von 35 Ohm besitzt.

Der Kollektor des Transistors 37 ist direkt mit der Basis des ausgangseeitigeη Transistors 40 verbunden und versorgt diesen mit einem Steuerstrom. Die ^arlington-Schaltung aus den Transistoren 36 und 37 liefert die für die Ansteuerung des Tran- :Λstora 40 während der positiven Halbwelle notwendige Stroe-, rstärkung. Wenn der Transistor 40 leitet, liegt an der Ausgangsklemme 43 die auf der Leitung 15 wirksame volle Versorgungsspannung, die lediglich um die Sättigungsspannung des Transistors 37 und den Basis-Emitterspannungsabfall des Transistors 40 verringert ist. Der Kollektorstrom des Transistors 37 wird über die Transistoren 58 und 59 zugoführt, die als Schaltung mit mitlaufender Ladespannung wirksam sind und einen Widerstand 50 umfassen, der mit dem Ausgang der Verstärkerschaltung verbunden ist. Das Potential dea Emitters des Transistors 59 wird über einen Widerstand 52 an die Basis eines Transistors 54 angelegt, der den Transistor 42 ansteuert. Die Basis und der Emitter des Transistors 55 sind über den Widerstand 52 miteinander verbunden. Sobald die Spannung an Widerstand 52 einen bestimmten Wert erreicht, wird der Transistor 55 leitend und vergrössert die Ansteuerung des Transistors 54.

- 6 - BAD ORIGINAL Dadurch 109818/1830

Dadurch wird seinerseits wieder die Ansteuerung des ausgangs*· se it igen Translators 42 vergrossert. Wenn dieser ausgangsseitige Transistor 42 leitend ist, liegt an der Ausgangeklemme nahezu nassepotentlal, wobei die Abweichung vom Massepotential von der Sättigungsspannung des Transistors 54 und den Basis-Emitterspannungaabfall des Transistors 42 abhängig 1st.

Die beiden Traneistoren 58 und 59 dienen der Kompensation des Sasia-Emitterverhaltens der zugeordneten Transistoren 54 und 40· Die Translatoren 58 und 54 sind als ΡΓΓΡ-Transistoren mit einem seitlich liegenden Ringkollektor ausgeführt, wogegen die Tranalstoren 59 und 40 als Doppelemitter-Leiatungstraneistoren aufgebaut sind. Der Widerstand 48 liegt parallel zu den Transistoren 58 und 59» wogegen der Widerstand 53 zwischen die Basis und den Emitter des Transistors 54 geschaltet 1st, ua eine thermische Auswanderung zu verhindern, die infolge von Leckverlusten bei Transistoren auftreten kann, die in integrierter Schaltweiee als FNP-Lateral-Transistoren aufgebaut sind. Die Widerstände 52 und 53 bilden einen Spannungsteiler und verhindern, dass ein temperaturabhängiges Auswandern in der Ausgangsschaltung auftritt. Wie bereits erwähnt, besteht eine Verbindung von de<* Ausgang des Verstärkers über den Widerstand 50 zur Trei' erstufe des Transistors 42. Diese Schaltung mit mitlaufender Ladespannung stellt eine Stromquelle dar, die den Beta-Abfall der Charakteristik des Treibertransistors 54 kompensiert· Diese Schaltung ist auch über Sondensatoren 60 und 62 mit der Basis des Transistors 36 zur Frequenzkompensation verbunden und ist derart ausgewählt, dass der kompensierte Frequenzgang des Verstärkers bei offener Schleife in Wechselwirkung mit dem Null-db-»Verstärkungspunkt bei einem Verhältnis von 6 db pro Oktav steht· Der Kondensator 60 dient der jfolaufspaltung, wodurch der eine Pol des Frequenzgangs bei offener Schleife in Richtung niedrigerer Frequenzen und der acl-are Pol in Richtung höherer Frequenzen verschoben wird. Der Kondensator 62 bewirkt eine Nacheilung und verschiebt den einen Pol in Richtung niedrigerer Frequenzen.

- 7 - Mit

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Hit diesem Kompensationsnetzwerk bleibt die Schaltung bei einer Verstärkung von Null bis 50 db stabil. Der Frequenzgang und die Verstärkung des Gesamtvorstärkere werden von einer Rückkopplungsschaltung beeinflusst, die einen Widerstand 64 umfasst, der die Vorspannung für die Basis des Transistors liefert. Der Widerstand 64 und der Kondensator 65 sind in Serie geschaltet und liegen parallel zum Widerstand 32. Der Kondensator 65 bewirkt den Abfall bei hohen Frequenzen und hilft zur Unterdrückung der OberSprachstörungen, die bei einen B-Betrieb auftreten· Die Rückkopplungaspannung bildet eich an Widerstand 66 und dem Kondensator 34 aus, deren Wert bezüglich des Frequenzabfalls bei niedrigen Frequenzen vernachläesigbar ist.

Es soll nunmehr die Schaltung bezüglich der Geräuschunterdrückung im Verstärker betrachtet werden, was darin beruht, dass der Verstärker an- und abgeschaltet werden soll, ohne dass Einschwingvorgänge beim Einschalten oder eine Geräuschschleppe beim Abschalten auftreten. Die Spannung zur Steuerung der Geräuscheperre wird an eine Klemme 70 angelegt, wobei diese Steuerspannung zurückgeht, wenn der Verstärker eingeschaltet wird und ansteigt, wenn der Verstärker abgeschaltet wird.

Die an die Klemme 70 angelegte, eich verringernde Steuerspannung schaltet den Verstärker ein, indem sie einen Transistor 72 nicht leitend macht. Damit wird das Masaepotential von den Widerständen 73 und 74 abgeschaltet, so dass die Transistoren 76 und 77, die in Darlington-Schaltung betrieben werden, in den leitenden Zustand übergehen. Damit liegt im wesentlichen die volle auf der Leitung 15 wirksame Versorgungsspannung an einer Klemme 80, über welche weitere Geräte angesteuert werden können. Die leitenden Transistoren 76 und 77 verursachen einen Stromfluss über die Widerstände 7β und 79 sowie die Transistoren 81 und 82, die in Serie zwischen der Versorgungespannung und Masse liegen. Die Kollektorbereiche der

~ 8 - Transistoren

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Transistoren 81 und 82 sind zusammengefasst, um den Raumbedarf auf dem integrierten Halbleiterplättchen zu verringern. Diese Transistoren besitzen im wesentlichen denselben Spannungsabfall wie zwei in Serie geschaltete Dioden.

Der Stromfluss durch die Transistoren 81 und 82 bewirkt eine Spannung an der Basis des Transistors 20, die diesen in den leitenden Zustand schaltet und damit gleichzeitig den Differen tialverstärker mit Emitterstrom versorgt. Die.Widerstände 78 und 79 bilden einen Spannungsteiler zum Aufladen des Kondensators 26. Die Spannung dieses Kondensators 26 wird über den Widerstand 24- an die Basis des Transistors 16 als Vorspannung angelegt. Sobald diese Vorspannung die fixierte, an die Basis des Transistors 18 angelegte Spannung erreicht,' werden die Transistoren 16 und 17 leitend und liefern am Kollektor des Transistors 17 ein Ausgangesignal.

In Fig. 2 stellt die Kurve A die am Kondensator 26 auftretende Spannung dar, der sich vom Potentialwert Null bis auf einen la wesentlichen der halben Versorgungsspannung auf der Leitung 15 entsprechenden Potentialwert auflädt. Dies wird durch die Auswahl der Werte der Widerstände 78 und 79 erreicht, so dass diese Widerstände in Verbindung mit dem Spannungsabfall an der Basis-Emitterstrecke der Transistoren 76 und 77 sowie dem Spannungsabfall an der Basis-^mitterstrecke der Transistoren 81 und 82 die gewünschte, der (^rauschunterdrückung dienende Spannung am Kondensator liefern.

Die Kurve B gemäss Fig. 2 zeigt den Spannung3verlauf an der Basis des Transistors 18. Wie bereits erwähnt, wirkt an der Anschlussklemme 29 eine Spannung in der Grössenordnung von 4 Volt, die über die Diode 28 an der Basis des Transistors 18 wirksam ist. Der Spannungsabfall an der Diode 1st verhältnismassig gering, so dass die Spannung, die an der Basis des Traneistops 18 wirksam ist, in der Grössenordnung von etwa 3,2 Volt

- 9 - Hegt

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liegt. Dementsprechend liegt die Basis des Transistors 18 anfänglich auf einer höheren Spannung als die Basis des Transistors 16, so dasβ die Transistoren 18 und 19 leitend und die Transistoren 16 und 1? nicht leitend sind. Wenn die Spannung an der Basis des Transistors 16 den Spannungewert erreicht, der an der Basis des Transietors 18 wirksam ist, beginnen die Transistoren 16 und 17 stromführend zu werden und erzeugen einen Spannungsabfall am Widerstand 21, Dieser Spannungsabfall wird der Treiberstufe aus den Transistoren 36 und 37 zugeführt und dient der Ansteuerung der ausgangsseitigen Schaltung. Der Translator 40 wird dadurch leitend und führt einen Gtrom, der über die Rückkopplungsleitung flieset und den Kondensator 3* auflädt. Dies verursacht den Anstieg der. Spannung an der Basis des Transistors 18 entsprechend dem Verlauf der Kurve B gemäss Pig. 2.

Der Kondensator 26 wird weiterhin auf ein Potential aufgeladen, das im wesentlichen von den Werten der Widerstände 78 und 79 bestimmt wird· Die an die Basis des Transistors 18 angelegte Spannung steigt mit einer Steilheit an, die von der Zeitkonstante des Rückkopplungsnetzwerkes und der Spannung an der Klemme 43 abhängt. Die Wirkungsweise des Differentialverstärkere verursacht, dass die Spannung an der Basis des Transistors 18 der Spannung an der Basis des Transistors 16 zu folgen tendiert, so dass kein grosser Strom über den Transistor 21 flieset. Somit führt der ausgangsseitige Transistor keinen sehr gross en Strom, wodurch die Möglichkeit eines ausgangsseitigen Einschwingvorganges unterdrückt wird. Die Spannung am Kondensator 34 steigt mit einer Steilheit an, die gleich oder kleiner als die Spannung am Kondensator 26 ist, wobei diese Spannungen sioh auf einen Wert einstellen, bei welchem die der Geräuscheperrung dienende Betriebsspannung im wesentlichen gleich der halben Versorgungsspannung ist, um eine symmetrisch abgekappte Schwingungsform am Ausgang zu liefern.

- 10 - Die

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Die Kurve C gemäse Fig« 2 zeigt den Spannungaverlauf an der Auagangsklemme 43» die an Verbindungspunkt des Emitters des Translators 40 mit de* Kollektor des Transistors 42 liegt. Für den Fall, dass die Zeitkonstante, die aich für das Netswerk mit* den Kondensator 34 ergibt, kürzer ist als die des zugeordneten Kondensators 26, besitzt die Kurve den voll ausgezogenen Kurvenverlauf, wobei die Spannung an der Ausgangeklemme 43 mit einem Wert beginnt, der etwas unter dem Vert des eingeschwungenen Zustandes liegt und auf den Wert des eingeschwungenen Zustandes ansteigt. Dieser Vert des eingeschwungenen Zustandes liegt ungefähr auf dem halben Wert der Versorgungsspannung. Wenn die Ladekreise der Kondensatoren 26 und 34 dieselbe Zeitkonstante aufweisen, steigt die Kurve der Ausgangsspannung auf den Vert des eingeschwungenen Zustandeβ an und verläuft entsprechend dem gestrichelt eingezeichneten Kurvenabschnitt D. Für den Fall, dass die Zeitkonstante des dem Kondensator 26 zugeordneten Netzwerkes kleiner ist als die Zeitkonstante des dem Kondensator 34 zugeordneten Netzwerkes, wird eine Spannung an der Basis des Transistors 16 geliefert, welche über die Spannung an der Basis des Transistors 18 ansteigt. Der Spannungsverlauf an der Ausgangsklemme 43 entspricht dann dem mit E bezeichneten Kurvenverlauf· Venn die Zeitkonstante des dem Kondensator 26 zugeordneten Netzwerkes sehr viel kleiner ist als die Zeitkonstante des dem Kondensator 24 zugeordneten Netzwerkes, kann der an der Ausgangsklemme auftretende Spannungastoes den nicht erwünschten, bereits erwähnten Übergangszustand auslösen. Es ist deshalb wünschenswert, dass die Zeitkonstanten der mit den Kondensatoren 26 und 34 verbundenen Netzwerke derart ausgewählt sind, dass die dem Kondensator 34 zugeordnete Zeitkonstante gleich oder kürzer als die Zeitkonstante des dem Kondensator 26 zugeordneten Netzwerkes ist.

Nachfolgend wird das Abechaltverhalten des Verstärkers beschrieben, wenn die der Geräuschunterdrückung dienende und an die

- 11 - Klemme

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Klemme 70 angelegte Steuerspannung ansteigt und den Translator 72 leitend macht· Dieser Anstieg verursacht einen Spannungeabfall am Widerstand 74 und macht die Transistoren 76 und 77 leitend sowie die Transistoren 81 und 82 nicht leitend. Damit verschwindet die vom Spannungsteiler an den Kondensator 26 angelegte Spannung, so dass sich dieser Kondensator über die Dioden entladen kann, die aus den Transintoren 85, 86 und 87 gebildet sind und in Serie mit der Kollektor-Emitteretrecke des im Sättigungezustand betriebenen Transistors 72 liegen. Der Spannungsabfall am Kondensator 26 geht rasch zurück und schaltet den Verstärker ab. Die fixierte Spannung an der Basis des Transistors 18 verhindert ein zweites Einschalten des DIfferentialverstärkers, welches einen Einschwingvorgang auelösen könnte. Der Kondensator 26 wird über die Traneistoren 81 und 82 weiter entladen, wodurch die Ansteuerung vom Transistor 20 verschwindet, so dass dieser nicht leitend wird und den Emitterstrom dee DifferentialVerstärkers unterbricht. Die Transiatordioden 65, 66 und 67 halten das Potential am Verbindungspunkt der Widerstände 78 und 79 von der Basis des Transistors 76 fern, wenn der Verstärker eingeschaltet ist. Entsprechend dem Verlauf der Kurve A gemäss Fig. 2 fällt die an die Basis des Transistors 16 angelegte Spannung rasch ab, wenn eine Geräuschspannung angelegt wird. Dies verursacht entsprechend der Kurve C gemäss Fig. 2 ein Abfallen der Ausgangsspannung. In demselben Mass, wie dio Spannung von der Hückkopplungsschaltung mit dem Widerstand 32 und dem* Kondensator y\ entfernt wird, entlädt sich der Kondensator 34, ⁹⁰ dass die an die Hauls des Transistors 18 auf die von der Klemme 29 aus über die Diode 28 angelegte Spannung von etwa 3,2 Volt abfällt. Dieser Verlauf ist durch die Kurve B gemäas TIg. 2 bildlich erläutert.

Die Schaltung gemüas der Erfindung i3t derart ausgelegt, dass ein möglichst grosser Teil derselben in Form einer integrierten Schaltung auf einem Holbleiterplättchcn untergebracht werden kann, wobei die innerhalb der gestrichelton Linie liegenden

- 12 - Schal tungsten ο

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BAD ORIGINAL

Schaltungsteile auf einem einzigen Halblclterpiättohen angeordnet werden können. Die aus·erhalb dieser gestrichelten Linie liegenden Schaltungstelle werden über die entsprechenden Anschlus«punkte mit der Integrierten Schaltung verbunden. Die Transistoren können in unterschiedlicher Form aufgebaut sein, wobei sich für einen tatsächlich ausgeführten Verstärker die nachfolgend bezeichneten TransIstortypen als besonders vorteilhaft erwiesen:

Transistor 36 - Substrat-PITP-Translstor Transistoren 37» 55 Lateral-PNP-Translstor mit

kanaiförmlgem Emitter

Transistoren 54, 53 Lateral-PITP-Transistor mit Ringkollektor Transistoren 4O₁

42, 59 Doppelemitter-NPN-Lelstunga-

translator

Die Übrigen auf dem Halblelterpiättchen gemüse Fig. I vorgesehenen Transistoren können normale HPN-Tranalstoren sein.

Die Anpaeaung der entsprechenden Geometrie dor ausgangsseltigen Traneistoren 40 und 42 sowie der Transistoren 54 und 55« welche den Transistor 40 treiben und die Transistoren 58 und 59 ansteuern, ist derart,dass die zeitweise unerwünschte Lastverschiebung, welche einen Anstieg des Stromes über die Transietoren 40 und 42 verursachen kann, einen Temperaturanstieg im !fälbleiterplättchen auslöst, so dass der Basis-Smitterspannungsabfall der Transistoren 58 und 59 kleiner wird· Dadurch wird die Vorspannung der Transistoren 40 und 54 sowie der in ihnen fliessende Strom verringert, wodurch auch die mögliche Gefahr einer Beschädigung der Transistoren weItgehende t ausgeschaltet wird. Auf diese Weise kann ein kurzzeitiger starker Strom in der Verbraucherlast 45, welche z.B. durch einen unbeabsichtigten Kurzschluss ausgelöst werden kann, niQht zu einer Zerstörung des Verstärkers auf dem Halbleiterplättchen führen.

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Otr beschriebene NF-Voratürker liefert eine Auegangsleistung von 0,5 Watt und ist bezüglich seiner Verstärkung von Null bis 50 db veränderbar. Der Verstärker arbeitet vorzugsweise alt einer Versorgungsspannung von 14 Volt und einer Verbraucherlast von 35 Ohm, wobei er etwa 57 n»A bei 0,5 Watt Ausgangsleistung Strom zieht. Es wurde füstgeetellt, dass die Schaltung bei Schwankungen der Veraorgungsspannung von 10 bis 18 Volt in einen Temperaturbereich von -5O⁰O bl9 +60⁰C ohne nennenswerte Beeinflussung der Verstärkung dee Prequensgangs bei geschlossener Schleife und der Pogelbegrenzung stabil arbeitet. Der auf die Geräuschkontrollspammng ansprechende Verstärker schaltet sich an und ab, ohne unerwünschte Einschwingvorgänge im ITP-Berβich zu erzeugen. Dabol 1st der Verstärker in der Lage, auch KurzBchlussbelastungen ohnu Beschädigung zu überstehen.

_ 14 - Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Verstärker, der geräuschabhängig von einer üteuerapannung ein- und ausschaltbar ist, mit einer Differentialverstärker-Eingangsschaltung, an dessen ersten Eingang das zu verstärkende Nutzsignal und an dessen zweiten Eingang eine fixierte Vorspannung anlegbar iet, und Bit einer Verstärker-Ausgangsschaltung, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem ersten Eingang ein einen Kondensator umfassendes Vorspannungsnetzwerk verbunden ist, mit dee der Kondensator wahlweise zur Einstellung einer ersten Vorspannung auf- und entladbar ist, dass auf die oteuerspannung ansprechandtSteuereinrichtungen vorhanden sind, di? die Aufladung des Kondensators derart verursachen, dass die erste Vorspannung bis zur Grosse der fixierten Vorspannung ansteigt und die Different i al veratärker-Singangsschaltung ein .λιsgangssifjnal abgibt, das die Abgabe des verstärkten Nutzsignals am Ausgang der Verstärker-"usgangoschaltung bewirkt, und daas zweite Vorspannungseinrichtungen mit dem Ausgang der Verstärker-Ausgangsschaltung verbunden sind, welche die an den zweiten Eingang angalegte Vorspannung über die fixierte Vorspannung anheben.

Verstärker nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η - ζ r. i chnat, daos dritte Vorspannungseinrichtungen mit einem zweiten kondensator vorhanden sind, der von dom verstärkten Nutzsignal am Ausgang der Verstärker-Ausgnngsachaltung aufladbar ist und die an den zweiten •;inßang angelegte Vorspannung anhebt.

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J. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch g e k e η η -

zel chnet, dass die dritteα Vorspannungseinrichtungen für den zweiten Kondensator eins kürzere Zeitkonstante besitzen als das Vorspannungsnetzwerk, das mit dem oreten Eingang verbunden der Aufladung des ersten Kondensators dient.

4. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dritten Vorspannungseinrichtungen ein frequenzforroendes Netzwerk umfassen.

5. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtungen auf Änderungen der Steuerspannung zur Entladung des ersten Kondensators ansprechen, um damit die Vorspannung zu verringern, die an den ersten Eingang angelegt ist.

6. Verstärker nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtungen einen Transistor umfassen, dessen Basis mit der Steuerspannung beaufschlagt ist, und dessen Kollektor-Eraitteratrecke in Serie zu Gleichrichtereinrichtungen steht, die parallel zu dem ersten Kondensator liegen, und dass der Transistor von der Steuerspannung leitend gemacht wird, um den Kondensator über die Gleichrichtereinrichtungen zu entladen.

7. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Einrichtungen zur Stromversorgung der Differential verstärker-'Eingangsschaltung vorhanden sind, und daoa diese Einrichtungen zur Stromversorgung von den Steuereinrichtungen beeinflussbar sind, wobei der erste Kondensator die Stromversorgungseinrichtungen solange eingeschaltet hält, bis die Spannung an dem ersten Kondensator unter einen gegebenen Wert abfüllt.

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8. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schaltung mit Bitlaufander Ladespannung den Ausgang der Verstärker-Ausgangsschaltung mit der Ausgangsseitö der Differentialvarstärker-Eingangaechaltung verbindet und frequenskompensierende Einrichtungen umfasst,

9. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch g e k β η η ze lehne t, dass der Ausgang der Differentiatorstärker-Elngangsschaltung über einen Transistorverstärker mit dem Eingang der Verstärker-Ausgangsschaltung verbunden ist.

10. Verstärker nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennse lehne t_t dass er als integrierte Schaltung auf einem Halbleiterplättchen aufgebaut ist.

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