DE2160396B2

DE2160396B2 - Überwachungsschaltung für einen Verstärker

Info

Publication number: DE2160396B2
Application number: DE2160396A
Authority: DE
Inventors: Hideo Fujisawa Kanagawa Ito (Japan)
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1970-12-07
Filing date: 1971-12-06
Publication date: 1974-08-22
Also published as: DE2160396A1; US3814988A; GB1373134A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Überwachung einer am Ausgang eines Verstärkers angeschlossenen Last, insbesondere zur Verhinderung einer Überlastung des Verstärkers bei 7u geringer Last.

Bei der üblichen Auslegung eines Verstärkers wird der Widerstandswert der Last so festgelegt, daß der Verstärker mit richtig bemessenen Komponenten versehen ist. Jedoch kann der Widerstand einer Last, beispielsweise der Widerstand eines Lautsprechers, der mit dem Hauptverstärker verbunden wird, verschiedene Werte, beispielsweise 4, 8, 16 Ohm, haben. Ist der Hauptverstärker für einen Lastwiderstand von Ohm ausgelegt, wird durch Anschließen eines Lautsprechers mit 8 oder 4 Ohm ein übergroßer Strom durch den Hauptverstärker hervorgerufen, so daß Teile des Hauptverstärkers, beispielsweise die Ausgangstransistoren, durchbrennen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, durch welche eine Überlastung des Verstärkers ausgeschlossen wird, selbst dann, wenn eine Belastung an den Verstärker angelegt wird, die kleiner ist als die für den Verstärker vorgesehene Last.

Die Aufgabe wird durch eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß mit dem Verstärker ein Detektorstromkreis verbunden ist, der Teil einer Widerstandsbrücke ist, die abgeglichen ist, wenn der Widerstand der in einem ihrer Briickenzweige angeordneten Last einem vorbestimmten Widerstandswert entspricht, und daß ein von der Spannung an der Brückendiagonale gesteuerter Uberwachungskreis zum Abschalten des Verstärkers bzw. Trennen des Verstärkers von der Last bei nicht abgeglichener Brücke vorgesehen ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise erläutert.

r i g. 1 ist ein Stromkreisdiagramm einer Ausfükrungsform der Erfindung, in welchem ein Hauptverstärker, eine Last, ein Detektorstromlcreis und ein Überwacliungskreis dargestellt sind;

F i g. 2 ist ein Stromkreisdiagramm einer gemäß der Erfindung verwendeten Brückenschaltung

Mit 1 ist ein Hauptverstärker mit zwei Eingängsleitungen, der Transistoren TrI, Tr 2 und Tr 3, Widerstände R1 bis R 4, einen Kondensator Cl und eine Diode Dl umfaßt, bezeichnet. Mit 2 ist eine Last, z. B. ein Lautsprecher, bezeichnet, der eine Impedanz RL hat. Mit 3 ist ein Detektorstromkreis bezeichnet, der einen Transistor Tr 4, Widerstände R 5 bis R 9, einen Kondensator Cl und Dioden Dl und D 3 aufweist; während mit 4 ein Überwachungskreis für den Hauptverstärker 1 bezeichnet ist.

Der Emitter V_B des Transistors Tr 1 ist an den Widerstand R3 und der Emitter V_c des Transistors Tr 3 ist an den Widerstand RA angeschlossen. Die anderen Enden dieser Widerstände sind miteinander bei V_A verbunden und über die Last 2 an ein Bezugspotential geschaltet, welches hier als Erde dargestellt ist. Weiterhin ist ein Ende des Widerstandes R 5 mit dem Emitter des Transistors Tr 1 bei V_n. und ein Ende des Widerstandes R 6 mit dem Emitter des Transistors Tr 3 bei V_c verbunden. Das andere Ende des Widerstandes R S ist mit der Basis V_n des Transistors Tr 4 und einem Ende des Widerstandes R 7 verbunden. Das andere Ende des Widerstandes R 6 ist über den Kondensator Cl mit der Basis V_n des Transistors TrA und direkt mit dem Emitter V_F des Transistors TrA und einem Ende des Widerstandes R 8 verbunden. Weiterhin ist das andere Ende des Widerstandes Rl über die Diode D2 an Erde geschaltet, während das andere Ende des Widerstandes Ri über die Diode D 3 an Erde geschaltet ist. Der Kollektor des Transistors TrA ist an den Widerstand R 9 geschaltet, der an den Eingang des Überwachungskreises 4 gekoppelt ist.

Wenn die Diode D1 leitet, ist ein Brückenstromkreis gemäß F i g. 2 geschaffen, und demgemäß kann das Verhältnis zwischen den Widerständen R 3, RS, R 7 und RL ausgedrückt werden durch die Formel R 3 R 7 = R 5 RL, wenn die Bücke abgeglichen ist. Wenn die Diode D 3 leitend ist, bilden die Widerstände R 4, R 6, R 8 und RL die Schenkel eines zweiten Brückenstromkreises (s. Bezeichnungen in Klammern), wobei der Widerstand der Diode D 3 vernachlässigt wird. Das Verhältnis der Widerstände im abgeglichenen Zustand der Brücke kann nun durch R 4 R 8 = R 6 RL ausgedrückt werden.

V_A stellt das Potential an der Verbindungssteile der Widerstände R 3 und R 4, V_B die Emitterspannung des Transistors Tr 1, V_c die Emitterspannung des Transistors Tr 3, V_n die Basisspannung des Transistors TrA, V_E die Emitterspannung des Transistors Tr 4, V₁.- die Spannung am Widerstand R 9 und V₁, die Spannung zwischen Basis und Emitter des Transistors TrA dar.

Wenn im Betrieb der Transistor TrI leitend wird, nähert sich die Ausgangsspannung V _A dem Potential + Vcc.

Die Diode Dl ist so angeschlossen, daß sie vorwärts vorgespannt ist, wenn V _A positiv ist, so daß ein Strom über den Transistor Tr 1, die Widerstände R 5 und R 7 und die Diode D 2 zur Erde fließt.

Andererseits ist die Diode D 3 nichtleitend, wenn der Transistor Tr 3 nichtleitend ist. Demgemäß kann die Spannung der betreffenden Verbindungsstellen ausgedrückt werden wie folgt:

R5 + R7

Daraus ergbit sich

RL

Λ S*

RL + R3

O) (2)

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

V_A=V_os£V_E, (4)

woraus

wobei

RL

R7

R5 + R7

folgt,

RLR5 = R3R7 ist

(5)

(6)

Weiterhin wird, wenn der Brückenstromkreis abgeglichen ist, die Spannung V_b=V_D—V_E — Cl, und zwar aus der Gleichung (4).

Wenn die Last 2 einen größeren Widerstand als den ausgewählten Widerstand RL hat, wird V_n < V_n, und die Spannung V_h wird negativ. Als Ergebnis bleibt der Transistor Tr A nichtleitend, und es fließt kein Strom über den Widerstand R 9, so daß V_F Null bleibt.

Wenn andererseits der Widerstand der Last 2 kleiner als der ausgewählte Widerstand RL ist, mit welchem die Brücke abgeglichen ist, wird V_n ~> V_E, und die Spannung V_h wird positiv. Demgemäß wird der Transistor Tr A leitend, so daß Strom über den Widerstand R 9 fließt und am Widerstand R 9 eine Spannung abfällt. Diese Spannung wird dazu verwendet, den Überwachungskreis zu triggern, der ein Relais oder eine andere geeignete Einrichtung zum Unterbrechen eines Stromkreises sein kann. Wenn der Überwachungskreis 4 getriggert ist, wird der Hauptverstärker 1 von der Last 2 getrennt, oder von dem nicht dargestellten Treiberstromkreis abgeschaltet. Auf diese Weise wird ein Durchbrennen der Bauteile des Hauptverstärkers 1 zufolge zu starken Stromes vermieden.

Wenn der Transistor Tr 3 des Hauptverstärkers 1 leitend wird, nähert sich V _A dem Potential — Vcc, d. h. V_A wird negativ, und es fließt ein Strom von Erde über die Diode Z) 3, die Widerstände R 8 und R 6 zu dem Transistor Tr 3. Demgemäß kann die Spannung an den betreffenden Verbindungsstellen wie folgt ausgedrückt werden

RL

RL + R4

V ^ γ

R8 + R6

₀ ea

V_A

(7)

Wenn RL so ausgewählt ist, daß eine abgeglichene Brücke gebildet wird, kann das Verhältnis der Wider-

stände A4, RL, R6 und RS ausgedrückt werden Cl, der zwischen die Basis und den Emitter des

durch die Formel Transistors Tr4 geschaltet ist, daß der Detektor-

RLR 6 = R 4 R 8 . Stromkreis 3 falsch arbeitet.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde

Wenn der Widerstand der Last 2 gleich RL ist, ist 5 Bezug genommen auf einen Fall, in welchem das Zerdie Spannung V_b gleich Null. Wenn der Widerstand stören des Hauptverstärkers, der zwei Energieeinder Last größer als RL ist, wird V₀ < V_E, und die gangsleitungen aufweist, verhindert wird, jedoch kann Spannung V_b wird negativ. Unter diesen Bedingungen für den gleichen Zweck auch eine Einrichtung mit ist der Transistor Tr 4 nichtleitend, und die Ausgangs- Ausgangskondensator angewendet werden,
spannung V_F des Detektorstromkreises ist Null. Wenn io Aus dem Vorstehenden ist zu verstehen, daß, da andererseits der Widerstand der Last 2 kleiner als P,L der Detektorstromkreis 3 einen Teil eines Brückenist, wird V₀ ~> V_E mit dem Ergebnis, daß die Span- Stromkreises darstellt, in dessen einen Schenkel die nung V_b positiv wird. Daher wird der Transistor Tr 4 Last geschaltet wird, der Wert der Last festgestellt leitend und bewirkt eine Ausgangsspannung V_F an wird, wenn der Transistor, mit welchem der Brückendem Widerstand R 9, so daß der Überwachungskreis 4 15 Stromkreis gekoppelt ist, leitend wird. Der Ausgang getriggert wird. Wie oben erläutert, enthält der des Brückenstromkreises an den Punkten mit den Schutzstromkreis ein Relais oder eine andere geeig- Potentialen V₀ und V_F gibt eine Anzeige des Wertes nete Unterbrechereinrichtung, um die Last 2 von dem des Lastwiderstandes. Dieser Ausgang kann außer Hauptverstärker 1 oder den Treiberstromkreis von zum Triggern eines Überwachungskreises 4, wenn der dem Hauptverstärker 1 zu trennen, um ebenfalls eine 20 Lastwiderstand kleiner als ein bestimmter Wert ist, Zerstörung der Bauteile des Hauptverstärkers 1 zu auch für andere Zwecke verwendet werden. Beispielsverhindern. weise kann der Transistor Tr 4 durch eine Vorrich-

Selbst wenn die die Last 2 für den Hauptverstär- tung ersetzt werden, die nur dann einen Ausgang lie-

ker 1 größer als RL ist, verhindert der Kondensator fert, wenn der Widerstand der Last zu hoch ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Überwachung einer am Ausgang eines Verstärkers angeschlossenen Last, insbesondere zur Verhinderung einer Überlastung des Verstärkers bei zu geringer Last, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Verstärker (1) ein Detektorstromkreis (3) verbunden ist, der Teil einer Widerstandsbrücke ist, die abgeglichen ist, wenn der Widerstand in einem ihrer Brückenzweige angeordneten Last (2) einem vorbestimmten Widerstandswert entspricht, und daß ein von der Spannung in der Brückendiagonale gesteuerter Überwachungskreis (4) zum Abschalten des Verstärkers bzw. Trennen des Verstäikers von der Last (2) bei nicht abgeglichener Brücke voi gesehen ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangstransistoren Tr 2, Tr 3 des Verstärkers (1) mit der Last (2) über Widerstände (R 3, R 4) verbunden sind, von denen der eine Widerstand (R 3) den ersten Schenke! des Brückenstromkreises bildet; ein weiterer mit dem ersten Ausgangstransistor (TrI) gekoppelter Widerstand (R S) den zweiten Schenkel bildet, der dritte Schenkel einen weiteren Widerstand (Rl) und eine Diode (D 2) enthält, der mit dem ersten Ausgangstransistor (TrI) über den Widerstand (R S) des zweiten Schenkels gekoppelt ist, und daß der vierte Brückenschenkel die Last (2) enthält.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ausgangstransistoren (TrI, TrS) eines weiteren Briickenstromkreises ist, dessen Ausgangsanschlüsse den Ausgangsanschlüssen des ersten Briickenstromkreises entsprechen; der erste Schenkel dieses Briickenstromkreises die Last (2) enthält; der zweite Schenkel dieses Briickenstromkreises eine zweite Diode (D 3) enthält, die mit dem anderen Ausgaugstransistor (Tr3) des Verstärkers (I) über Widerstände (RS, R 6) gekoppelt ist, von denen der eine Widerstand (R 6) den dritten Schenkel dieses Briickenstromkreises bildet, und daß der vierte Schenkel dieses Briickenstromkreises den an den zweiten Ausgangstransistor (TrS) angeschlossenen Widerstand (R 4) enthält.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine an den Ausgang des ersten und/oder zweiten Briickenstromkreises geschaltete Anzeigeeinrichtung (C 2, Tr 4, R 9), um ein Anzeigesignal zu schalten, wenn der Widerstand der Last (2) nicht dem vorbestimmten Widerstandswert (RL) entspricht.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine Einrichtung aufweist, die das Anzeigesignal nur dann erzeugt, wenn der Lastwiderstand kleiner als der vorbestimmte Widerstandswert (RL) ist.

6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Überwachungskreis (4) auf das Anzeigesignal anspricht, um den Verstärker (1) von der Last (2) elektrisch zu trennen.

7. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter eines der Ausgangstransistoren (Tr 2) und der Emitter des anderen Ausgangstransistors (Tr 3) an die Widerstände (R3 bzw. A4) geschaltet sind, deren andere Enden über die Last (2) an Erde geschaltet sind; das eine Ende eines Widerstandes (RS) an den Emitter des ersten Transistors (Tr 2) das andere Ende des Widerstandes (RS) an die Basis eines Transistors (Tr 4) und ein Ende eines Widerstandes (Rl) geschaltet ist; ein Ende eines Widerstandes (R 6) an den Emitier des zweiten Transistors (TrS) und das andere Ende des Widerstandes (R 6) über einen Kondensator (C 2) an die Basis dieses Transistors (Tr 4) geschaltet ist, und das andere Ende dieses Widerstandes (R 6) mit dem Emitter des Transistors (TrA) und einem Ende eines Widerstandes (Ä8) verbunden ist; das andere Ende des Widerstandes (Rl) über eine Diode (D 2) an Erde geschaltet ist; der Widerstand (RS) über eine Diode (D3) an Erde geschaltet ist; ein Widerstand (R9) an den Kollektor des Transistors (Tr 4) derart geschaltet ist, daß, wenn die Diode (D 2) leitend wird, ein Brückenstromkreis gebildet ist, dessen Widerstände (R 3, R S, R 7 und RL) so eingestellt sind, daß die Gleichung/? 3 Rl = R 5 RL erfüllt ist und wenn die Diode (D 3) leitend wird, die Widerstände (R 4, R 6, R 8 und RL) einen Brückenstromkreis bilden, dessen Widerstände so eingestellt sind, daß die Gleichung R4RS = R6RL erfüllt ist.