DE2160396A1

DE2160396A1 - Schaltung mit Verstärker und mit dem Ausgang des Verstärkers gekoppelter Last

Info

Publication number: DE2160396A1
Application number: DE19712160396
Authority: DE
Inventors: Hideo Fujisawa Kanagawa Ito (Japan). P
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1970-12-07
Filing date: 1971-12-06
Publication date: 1972-06-22
Also published as: GB1373134A; DE2160396B2; US3814988A

Description

PATENTANWÄITE

DR. E. WIEGAND DIPL-ING. W. NIEMANN 2160396 .

DR. M. KOHLER DlPL-ING. C. GERNHARDT ·

MDNCHEN HAMBURG ' ■

telefon: 3953T4 2000 HAMBURG 50, 3. Dezember 1971

TELEGRAMME: KARPATENT . KDNIGSTRASS E 28

W.'25056/71; 12/de

Pioneer Electronic Corporation Tokyo (Japan)

Schaltung mit Verstärker und mit dem Ausgang des Verstärkers gekoppelter Last

Die Erfindung bezieht sich auf einen Detektorstromkreis .für eine Haupt verstärker schutz schaltung und insbesondere auf einen Detektorstromkreis für eine Schutzschaltung, die verhindert, daß der Hauptverstärker durch von der Last hervorgerufenem, übermäßigen Strom beschädigt wird, und der einen Widerstand hat, der niedriger als ein yorbestimmter Lastwiderstand ist und mit dem Haipb verstärker verbunden ist. wobei der Verstärker mit einer Last verwendet werden soll, die einen vorbestimmten Widerstand hat.

Bei der gewöhnlichen Auslegung eines Hauptversfcärkers wird der Widerstandswert in Ohm der an die Last zu schaltenden Impedanz derart bestimmt, daß der Verstärker mit richtig bemessenen Komponenten versehen wird. Jedoch kann der Widerstand einer Last, beispielsweise eines Lautsprechers, der mit dem Hauptverstärker verbunden werden kann, verschiedene Werte haben, wie 4, 8, 16 Ohm. Wenn der Hauptverstärker für einen Lastwiderstand von 16 Ohm ausgelegt ist, wird durch Anschließen einer Last von 8 oder U Ohm an den Hauptverstärker

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übermäßiger Stromfluß durch den Hauptverstärker hervorgerufen, so daß Teile des Hauptverstärkers, wie die Ausgangstransistoren, durchbrennen.

Die Erfindung beseitigt die oben genannten Nachteile bekannter Ausführungen "durch Schaffung eines Detektorstromkreises, der in Zuordnung zu dem Hauptverstärker arbeitet, und eines Schutzstromkreises zum Trennen der Last von dem Verstärker, oder zum Trennen'des Verstärkers von dem Treiberstromkreis. Der Detektorstromkreis stellt fest, wenn der Lastwiderstand kleiner als der Widerstand ist, für den der Haupt verstärker ausgelegt ist, und-er Ta ringt den Schutzstromkreis derart in Wirkung, daß eine Zerstörung des Verstärkers als Ergebnis übermäßigeil Stromflusses, verhindert wird.

Ein anderer Zweck der Erfindung besteht darin, einen Detektor Stromkreis für einen Hauptverstärkerschutzstromkreis zu schaffen, der zwangsläufig feststellen kann, ob der Lastwiderstand kleiner als ein vorbestimmter Widerstand ist, indem ein Brückenstromkreis geschaffen ist, dessen Ausgang eine Anzeige dafür gibt, ob der Lastwiderstand sich unterhalb eines bestimmten Wertes befindet oder nicht.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist ein Detektorstromkreis für einen HauptverstarkerschutzstrOmkreis geschaffen, der eine erste Diode aufweist., die an einen eines Paares von Gegentaktausgangstransistoren des Hauptverstärkers gekoppelt ist und die leitend wird, wenn der Transistor leitend wird, mit dem sie gekoppelt ist. In ähnlicher Weise ist eine zweite Diode mit dem anderen Transistor des Paares gedoppelt und wird leitend, wenn dieser Transistor leitend wird. Die Last und eine Mehrzahl von Widerständen sind an die .Gegentakt-.ausgangstränsis.fcoren in Form zweier Brückenstromkreise geschaltet, die gemeinsame Ausgänge haben. Jede Drückensehaltung· hat in einem Schenkel eine Diode, und jede Brückenschal-^ ..--.,.. tung wird nur dann wiilsam, wenn ihre Diode leitet.. : _; .

Die-Er findung wird nachstehend anhand der Zeichnung -, beispielsweise erläutert. . .;

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Fig. 1 ist ein Stromkreisdiagramm einer Ausführungsform der Erfindungj in welchem ein Hauptverstärker, der Peststellstromkreis und ein Schutzstromkreis dargestellt sind₉ der auf den Ausgang des Detektorstromkreises anspricht.

Fig. 2 ist ein gleichwertiges Stromkreisdiagramm einer

der Brückenschaltungen, die bei der Erfindung . ' ' verwendet werden.

Mit i ist ein Hauptverstärker mit Zweifach-Energiezufuhr bezeichnet, der Transistoren TrI, Tr2 und Tr3> Widerstände Rl bis RM, einen Kondensator Cl und eine Diode Dl umfää;. Mit 2 ist eine Last, z.B. ein Lautsprecher, bezeichnet mit einer Impedanz RL. Mit 3 ist ein Detektorstromkreis bezeichnet, der einen Transistor TrM, Widerstände R5 bis R 8, einen Kondensator G2 und Dioden D2 und D 3 aufweist, während mit M ein Schutzstromkreis für den Hauptverstärker 1 bezeichnet ist. ' "

Der Emitter des Transistors Tr2 und der Emitter des Transistors Tr3 sind an den Widerstand R3 bzw. RM geschaltet. Die anderen Enden dieser Widerstände sind über die Last 2 an ein Bezugspotential geschaltet, welches hier als Erde dargestellt ist. Weiterhin ist ein Ende des Widerstandes R5 mit dem Emitter des Transistors Tr2, und ein Ende des Widerstandes R6 mit dem Emitter des Transistors Tr 3 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes R 5 ist mit der Basis des Transistors TrM und einem Ende des Widerstandes R7 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes R6 ist über den Kondensator C2 mit der Basis des Transistors Tr M und direkt mit dem Emitter des Transistors Tr M und einem Ende des Widerstandes R8 .verbunden. Weiterhin ist das andere Ende des Widerstandes R7 über die Diode D 2 an Erde geschaltet, während das andere Ende des Widerstandes R8 über die Diode D3 an Erde geschaltet ist. Der Kollektor, des Transistors TrM ist an den Widerstand R9 geschaltet, der an den Eingang des Schutzstromkreises M gekoppelt ist.

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Wenn gemäß Fig. 2 die Diode D2 leitet, ist ein Brückenstromkreis geschaffen, und demgemäß kann das Verhältnis zwischen den Widerständen R3, R5₃ R7 und RL ausgedrückt werden durch die Formel R3R7 = R5RL, wenn die Brücke abgeglichen ist. Wenn die Diode D3 leitend ist, ist ein zweiter Brückenstromkreis geschaffen mit den Widerständen Rk₃ R6, R8 und RL, Vielehe die Schenkel des Biibkenst romkreis es bilden, wobei der Widerstand der- vorwärts vorgespannten Diode D3 vernachlässigt wird. Demgemäß kann das Verhältnis der Widerstände im abgeglichenen Zustand der Brücke durch R*JR8 = R6RL ausgedrückt werden.

VA stellt das Potential an der Verbindungsstelle der Widerstände R3 und R4, VB die Emitterspannung des Transistors Tr2, VC die Emitterspannung des Transistors Tr3, VD die Basisspannung des Transistors Tr*}, VE die Emitterspannung des Transistors Tr4, VP die Spannung an dem Widerstand R9 und Vb die Spannung zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors Tr¹I dar.

Wenn im Betrieb der Transistor Tr2 leitend wird, nähert sich die Ausgangsspannung VA dem Potential +Vcc.

Die Diode D2 ist so angeschlossen, daß sie vorwärts vorgespannt ist, wenn VA positiv ist, mit dem Ergebnis, daß ein elektrischer Strom über den Transistor Tr2, die Widerstände R5 und R7 und die Diode D2 zur Erde fließt.

Andererseits ist die Diode D3 nichtleitend, wenn der Transistor Tr3 nichtleitend ist. Demgemäß kann die Spannung der betreffenden Verbindungsstellen ausgedrückt werden wie folgt:

VD 4 R7 -VB ₍₁₎

(R5 + R7)
Daraus ergibt sich

VA = RL . VB (2)

und <^{RL + R}3>

VE = -VA (3)

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_ C _ ■

Wenn RL so gewählt ist, daß sich eine abgeglichene Brücke ergibt, dann wird ⁵

VA = VD = VE (!})

RL + R3 R5 + R7 · .

RLR5 = R3R7 (6)

Weiterhin wird, wenn der Bruckenstromkreis abgeglichen ist, die Spannung Vb = VD - VE = Null, und zwar aus der Gleichung (4).

Wenn die Last 2 einen größeren Widerstand als den ausgewählten Widerstand RL hat, wird VD < VE,und die Spannung Vb wird negativ. Als Ergebnis bleibt der Transistor Tr^ nichtleitend, und es fließt kein Strom über den Widerstand R9, so daß VP Null bleibt.

Wenn andererseits der Widerstand der Last 2 kleiner als der ausgewählte Widerstand RL ist, mit welchem die Brücke abgeglichen ist, wird VD > VE, und die Spannung Vb wird positiv. Demgemäß wird der Transistor Tr4 leitend, so daß Strom über den Widerstand R9 fließt und an dem Widerstand ein Potential erscheint. Dieses Potential wird dazu verwendet, den Sehutastromkreis zu triggern, der ein Relais oder eine andere geeignete Einrichtung zum Unterbrechen eines Stromkreises sein kann. Wenn der Schutzstromkreis Λ getriggert ist, wird der Hauptverstärker 1 von der Last 2 abgeschaltet, oder er wird von dem nicht dargestellten Treiberstromkreis abgeschaltet. Auf diese Weise wird Durchbrennen der Bauteile des Hauptverstärkers 1 zufolge zu starken Stromes vermieden. .

Wenn der Transistor TrJ des Hauptverstärkers 1 leitend ..... wird, nähert sich die Ausgangsspannung VA . . -Vco, so daß sie eine negative Spannung wird₃ und es fließt elektrischer Strom von Erde über die Diode D3_S die Widerstände R8 und Rö zu dem Transistor Tr3. Demgemäß wird die Spannung an den betreffenden

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Verbindungsstellen wie folgt ausgedrückt:

VD 4 VA, VA = RL . Vc, VE = R8 . Vc (RL + RnJ (Rtf + R6J"

WEnn RL so'ausgewählt ist, daß eine abgeglichene Brücke gebildet wird, kann das Verhältnis der Widerstände R4,RL, R6 und R8 ausgedrückt werden durch die Formel _OQ RL · R6

Rb = _m

Wenn der Widerstand der Last gleichzeitig RL ist, ist die Spannung Vb gleich Null. Wenn der Widerstand der Last größer als RL ist, wird VD < VE, und die Spannung Vb wird negativ. Unter diesen Bedingungen ist der Transistor Tr¹I nichtleitend, und die Ausgangsspannung VP des Detektorstromkreises ist Null. Wenn andererseits der Widerstand der Last 2 kleiner als RL ist, wird VD > VE mit dem Ergebnis, daß die Spannung Vb positiv wird. Daher wird der Transistor Tr leitend und bewirkt eine Ausgangsspannung VP an dem Widerstand R9, so daß der Schutzstromkreis H getriggert wird. Wie oben erläutert, enthält der Schutzstromkreis ein Relais oder eine andere geeignete Unterbrechungseinrichtung, um die Last 2 von dem Hauptverstärker 1, oder den Treiberstromkreis von dem Hauptverstärker 1 zu trennen.

Selbst, wenn die die Last 2 des Hauptverstärkers 1 größer als RL ist, verhindert der Kondensator C2, der zwischen die Basis und den Emitter des Transistors Tr4 geschaltet ist, daß der Detektorstromkreis 3 falsch arbeitet. Ein solches falsches Arbeiten könnte hervorgerufen werden durch die Ladung des fließenden Stromes, der den Transistor Tr^ leitend machen könnte in Übereinstimmung mit der Verzögerung des Abschaltens zufolge der kumulativen Wirkung· oder Sammelwirkung der Gegentaktenergietransistoren Tr2 und Tr3 des Hauptverstärkers 1, wenn Energie hoher Frequenz abgeleitet

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde Bezug genommen auf einen Fall, in welch em das 'Zerstören des Haupt

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verstärkers, der mit zwei Energiezufuhren betrieben wird, verhindert wird, jedoch ist eine Vorrichtung mit dem Ausgangskondensator für den gleichen Zweck.anwendbar.

Aus dem Vorstehenden ist zu verstehen, daß, da der Detektorstromkreis 3 einen Brückenstromkreis darstellt, in dessen einen Schenkel die Last geschaltet wird, der Wert der Last festgestellt wird, wenn der Transistor, mit welchem der Brückenstromkreis gekoppelt ist, leitend wird. Der Ausgang des Brückenstromkreises an den Spannungen VD und VE gibt eine Anzeige des Wertes des Widerstandes der Last. Dieser Ausgang kann außer zum Triggern eines Schutzstromkreises M, wenn der Lastwiderstand kleiner als ein bestimmter Wert ist, auch für andere Zwecke verwendet werden. Beispielsweise kann der Transistor Tr¹I durch eine Vorrichtung ersetzt werden, um nur dann einen Ausgang zu liefern, wenn der Widerstand der Last zu hoch ist.

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Claims

- 8 - '
Patentansprüche

/ Iy Schaltung mit einem Verstärker und einer mit dem Ausgang, des Verstärkers gekoppelten Last, dadurch gekennzeichnet, daß, um eine Anzeige der Größe des Widerstandes der Last (2) mit Bezug auf einen vorbestimmten Widerstandswert (RL) zu schaffen, mit dem Verstärker (1) ein Detektorstromkreis (3) verbunden ist, der einen Widerstandsbrückenstromkreis aufweist, in dessen einen Schenkel die Last geschaltet ist, und dessen Widerstände in den Schenkeln so ausgewählt sind, daß eine abgeglichene Brücke geschaffen ist, wenn der Widerstand der Last dem vorbestimmten Widerstandswert entspricht.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker zwei Ausgangstransistoren aufweist, mit denen die Last über einen ersten bzw. einen zweiten Widerstand (R3j RH) verbunden ist, von denen der erste (3) einen ersten Schenkel des Brückenstromkreises bildet, ein dritter Widerstand (R5) einen zweiten Schenkel bildet, der mit einem ersten der beiden Ausgangstransistoren (Tr2) gekoppelt ist, ein dritter Schenkel einen vierten Widerstand (R7) enthält» der mit dem ersten der beiden Ausgangstransistoren über den dritten Widerstand gekoppelt ist₉ und daß der vierte Brücken-Schenkel die Last enthält.
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der DetektorStromkreis (3) einen weiteren Brückenstromkreis aufweist, dessen Ausgangsanschlüsse mit den Ausgangsanschlüssen des ersten Brückenstromkreises gemeinsam sind, ein erster Schenkel des weiteren Brückenstromkreises die Last enthält, ein zweiter Schenkel des weiteren Brückenstromkreises und der dritte Schenkel des ersten Brückenstromkreises eine erste bzw. eine zweite Diode enthalten, von denen die zweite Diode mit dem anderen der beiden Ausgangstransistoren des Verstärkers über einen fünften Widerstand (R6) gekoppelt ist, der einen dritten Schenkel des weiteren Brückenstromkreises bildet, und^:daß der vierte Schenkel des weiteren Brückenstromkreises den zweiten. Widerstand (R¹O enthält.

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4. Schaltung nach einem der Ansprüche l bis 3, gekennzeichnet durch eine an den Ausgang äes. ersten Bpuekenstromkreises geschaltete Anzeigeeinrichtung, um ein, Anzeigesignal zu schaffen, wenn der Widerstand der Last nicht dem yorbestimmten Widerstandswert entspricht.
5. Schaltung nach Anspruch ^, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine Einrichtung aufweist,die das Anzeigesignal nur dann erzeugt * wenn die Größe des Widerstandes der Last kleiner als der vorteestimmte Widerstandswert ist.
6. Schaltung nach Anspruch 5* gekennzeichnet durch eine Verstärkersehutzeinrichtung (*O, die auf das Anzeigesignal anspricht, um den Verstärker von der Last elektrisch zu trennen.
7. Schaltung nach einem der Ansprüche H bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung auch an den Ausgang des weiteren Brückenstromkreises geschaltet ist.
8. Detektorstromkreis für einen Hauptverstärkerschutz-' Stromkreis, gekennzeichnet durch zwei Dioden, die mit Gegentaktausgangstransistoren eines Verstärkers verbunden sind, und von denen eine leitend ist, wenn der eine der Transistoren leitend ist, durch eine Last und Widerstände, die in Form von Brückenstromkreiseλ an die Gegentaktausgangstransistoren geschaltet sind, deren Ausgänge gemeinsam sind, wodurch der Hauptverstärker mittels eines Schutzstromkreises von der käst abgeschaltet wird, der auf den Ausgang der Brückenstromkreise anspricht, wenn der Widerstand der Last kleiner als ein vörbestimmter Wert wird.
9. Stromkreis nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet» daß der Hauptverstärker ein Verstärker mit zwei Energiezui^uhren ist.

10» Stromkreis nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter eines der Ausgangstransistoren (Tr2) und der Emitter des anderen Ausgangstrarisistors (Tr3) an den WideistanoCRflj geschaltet, deren andere, Enden über die Last (2) an Erde geschaltet sind, ein Ende eines Widerstandee (R5!

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an den 'Emitter des Transistors (Tr2) geschaltet ist, ein Ende eines Widerstandes (R6) an den Emitter des Transistors (Tr3) geschaltet ist, das andere Ende des Widerstandes (R5) an die Basis eines Transistors (Tr4) und ein Ende eines Widerstandes (R7) geschaltet ist, das andere Ende des Widerstandes (R6) über einen Kondensator (C2) an die Basis des Transistors (Tr4) geschaltet ist, das andere Ende dieses Widerstandes mit dem Emitter des Transistors (Tr4) und einem Ende eines Widerstandes (RS) verbunden ist, das andere Ende des Widerstandes (R?) über eine Diode (D2) an Erde geschaltet ist, der Widerstand (RS) über eine Diode (DJ) an Erde geschaltet ist, ein Widerstand (R9) an den Kollektor des · Transistors (Tr4) derart geschaltet ist, daß, wenn die Diode (D2) leitend wird, sie einen Brückenstromkreis äquivalent darstellt,* und daß die Widerstände (R3, RS.*.. RT und RL) so eingestellt werden, daß die Gleichung. R3R7 = R5RL erfüllt ist, und daß, wenn die Diode 03) leitend wird, die Widerstände (R¹I, Ro, RS und RL) einen Brückenstromkreis darstellen, in welchem diese Widerstände so eingestellt sind, daß die Gleichung R4R8 = R6RL erfüllt ist.