DE2357747A1

DE2357747A1 - Reihengegentaktausgangsverstaerker

Info

Publication number: DE2357747A1
Application number: DE19732357747
Authority: DE
Inventors: Antonius Hendrikus Hu Nillesen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-12-09
Filing date: 1973-11-20
Publication date: 1974-06-12
Also published as: FR2210050A1; NL7216764A; JPS4990028A; FR2210050B3; NL7302105A

Description

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Anrie-J:.: ^ γ Philips' Gloeilampenfabrfekee Akte N₀. PHN- 6664

Anmeldung vomi 19· NOV. 1973

Reihengegentaktausgangsverstärker·

Sie Erfindung bezieht sich auf einen Reihengegentaktausgangsverstärker zum Verstärken einer im Betriebszustand ständig vorhandenen Eingangsgrosse, insbesondere auf eine Ausgangsverstarkerschaltung für die Yertikal-Ablenkung eines Fernsehempfängers mit einer ' zwischen zwei Speiseanschlüssen liegenden Reihenschaltung aus mindestens einem ersten und einem zweiten Transistor, wobei eine erste Ausgangsklemme mit einer Verbindung zwischen dem ersten und dem-zweiten < Transistor gekoppelt ist und eine zweite Ausgangsklemme mindestens \ wechselspannungsmässig mit einem der genannten Speiseanschlüsse verbunden ist und wobei ein einerseits mit der .Basis eines der Transistoren verbundenen Widerstand andererseits mit einem Kondensator verbunden ist.

Aus "Philips Application Information" 256, Seite 5 ist
ein derartiger Ausgangsverstärker bekannt, der zum Liefern des Ablenkstromes zu einer Vertikalablenkspule eines Fernsehempfängers dient«

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Ein Kondensator dient dabei als Rückspeisekondensator (Kondensatorschaltung mit mitlaufender Ladespannung) und ist andererseits mit der Basis eines der Transistoren verbunden·

Die Erfindung bezweckt, einen Kurzschlussschutz für einen-

eingangserwähnten Verstärker zu schaffen, der wenig zusätzliche Schaltungselemente erfordert.

Ein Reihengegentaktausgangsverstärker der eingangs erwähnten Art weist nach der Erfindung das Kennzeichen auf, dass der Verbindungspunkt des Widerstandes mit dem Kondensator gleichstrommässig mit einer Diode gekoppelt ist, wobei die Diode und der Kondensator für eine Ausgangawechselspannung des Verstärkers eine Gleichrichterschaltung bilden, die eine für die Wirkung des Transistors, dessen Basis mit dem Widerstand verbunden ist, erforderliche Vorspainung liefert·

Wenn bei einer derartigen Schaltungsanordnung die Ausgangsklemmen kurzgeschlossen werden, fällt die durch die Diode am Kondensator erzeugte Gleichspannung fort und sperrt den Transistor, der seine Vorspannung aus diesem Kondensator erhielt, so dass die Gegentaktstufe den kurzgeschlossenen Ausgangsklemmen keine Leistung mehr liefern kann»

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben· Es zeigens

Fig. 1, 2, 3 und 4 ein Schaltbild einer Anzahl möglicher Ausführungsformen eines erfindungsgemassen Heihengegentaktausgangsverstärkers.

In Pig. 1 wird einem Eingang 1 eines Vorverstärkers 3 eine Sägezahnspannung zugeführt, die üb'er einen Ausgang 5 des Vorverstärkers der Basis eines als Steuertransistor wirksamen npn-Transiators 7 zugeführt wird·

Der Emitter des Transistors ^ ist über eine Parallelschaltung eines Widerstandes 9 ußd eines Entkopplungskondensators 11 geerdet und

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der Kollektor ist über eine Reihenschaltung aus den Widerständen 1Ji 15 an ein Ende eines Kondensators 17 gelegt, dessen anderes Ende an einer ersten Ausgangsklemme 19 liegt. Der Kollektor ist weiter mit der Basis eines pnp-Transistors 21 verbunden, der mit einem reihengeschalteten npn-Transistor 23 eine Reihengegentaktausgangsstufe. bildet.. Biese Ausgangsstufe kann der an einen Verbindungspunkt zwischen zwei die Emitter der Transistoren 21 und 23 verbindenden Widerständen 25 und 27 angeschlossenen Ausgangsklemme 19 ein vom Transistor 7 geliefertes Signal verstärkt abgeben. Ausser der Basis des Transistors 21 wird vom Transistor 7 auch die Basis des Transistors 23 gesteuert, die mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 13 und 15 verbunden ist.

Im normalen Betriebszustand liefert die Ausgangsklemme 19 einer Ablenkspule 29 zur Vertikalablenkung einen sägezahnformigen Strom, welche Spule andererseits an einer zweiten Ausgangsklemme 31 liegt, die.

über eine für Wechselstrom eine niedrige Impedanz bildende Reihenschaltung

aus einem Kondensator 33 ^un& einem Widerstand 35 an einem Anschluss 0 einer nicht dargestellten Speisequelle liegt, mit der auch der Kollektor des Transistors 21. verbunden ist. Ein anderer Anschluss der Speisequelle liegt am Kollektor des Transistors 23· Die Verbindung des Kondensators 33 ^mit dem Widerstand 35 liegt für Gegenkopplungszwecke an einem «eiteren Eingang 32- des Verstärkers 3·

Der als Ruckspeisekapazität (Schaltung mit mitlaufender Ladespannung) wirksame Kondensator 17 bildet mit einem zwischen der Verbindung derselben mit dem Y/iderstand 15 und der zweiten Ausgangsklemme 31 liegenden- Diode 37 eine Gleichrichterschaltung, die bei einer Ausgangs spannung an der Ablenkspule 29t ^wie diese im normalen Betriebszustand auftritt, am Kondensator 17 eine Gleichspannung erzeugt, die über den-mit der Basis desselben verbundenen Y/iderstand 15 den Basisstfoa defc Transistors 23 versorgt. Die Verbindung des Kondensators 17 mit der Diode 37 wird dann nämlich gegenüber der Ausgangsklemme 19 und folglich-

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gegenüber dem mit dem Ausgang 19 verbundenen Emitter des Transistors positiv.

Bei einem Kurzschluss der Ausgangsklemmen 19 und 31 gegenüber einander fällt die Gleichspannung am Kondensator 17 fort und der Transistor 23 wird gesperrt, und folglich auch die Reihenschaltung mit dem Transistor 21. Keiner dieser Transistoren kann nun noch überlastet werden.

Damit nach einem Kurzschluss oder beim Einschalten der Schaltungsanordnung am Transistor 23 wieder eine Vorspannung erhalten werden kann ist ein Spannungsteiler mit einem 7/iderstand 34 und einem Yfiderstand 38 zwischen den Klemmen 0 und + der Speisung vorgesehen,' an deren Anzapfung die zweite Ausgangskleiame 31 angeschlossen ist· Dadurch kann auch beim Fehlen einer Gleichspannung am Kondensator 17 der Transistor 21 einen geringen Strom ziehen, so dass über diesen Transistor eine Ausgangswechselspannung erhalten werden kann, die wieder am Kondensator 17 eine Gleichspannung erzeugen kann, so dass ein von dem in der Schaltungsanordnung vorhandenen Gegenkopplung bestimmter normaler Arbeitszustand der Schaltungsanordnung erhalten werden kann.

Bei einem Kurzschluss einer der Ausgangsklemmen 19» - 3*1 gegenüber Srde könnte nun noch der Transistor 23 überlastet werden, weil dann am Ausgang ein Gleichstromstoss geliefert wird, der sich fortsetzen kann, bis der Kondensator I7 entladen worden ist. Damit die Amplitude dieses Gleichstromstosses beschränkt wird, ist zwischen der Basis des Transistors 23 und der Verbindung der Widerstände 25 und 27 eine Gleichspannungsbegrenzungsschaltung in Porin eines spannungsabhängigen Widerstandes 39 vorgesehen, welche die Spannung am Vfiderstand 27 und dadurch den Strom durch den Transistor 23 auf einen sicheren Wert beschränkt.

Eine etwaige Speisespannungsschwankung hat keinen Einfluss

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auf den Ausgangsstrom der Schaltungsanordnung wenn die Steuerung nur konstant bleibt. Die Spannung am Kondensator 17 wird dann denselben Y/ert beibehalten und der Strom durch den Widerstand 15 wird sich nicht ändern, weil es von den Ausgangsklemmen der Schaltungsanordnung keine Verbindung zur positiven Klemme der Speisespannungsquelle gibt. Der Widerstandswert des Spannungsteilers 54» 38 ist nämlich gross und der Transistor 23 ist eine Stromquelle.

Bei einer Steuerung der Transistoren 21 und 23 nit einer während der Hinlaufzeit der Ablenkung langsam anwachsenden Sägezahnspannung, die in der .Rücklaufzeit schnell abnimmt, wird in der zweiten Hälfte der Hinlaufzeit der Transistor 23 leitend sein. Im Anfang der Hücklaufzeit wird der Strom durch diesen Transistor, der dann seinen Llaximalwert hat, plötzlich abnehmen, wodurch infolge der Induktivität der Ablenkspule 29 an der ersten Ausgangsklemme 19 ein negativer Spannungssprung entsteht, der dieser Abnahme entgegenzuwirken versucht. Dadurch entsteht am Transistor 23 eine grosse Spannung, während der Stromwert noch gross ist. Der Strom durch den Transistor wird jedoch durch Anwendung der Diode 37 in diesem Augenblick stark beschränkt, weil gerade dann diese Diode leitend ist und der Strom durch die Ablenkspule nur zu einem geringfügigen Teil vom Transistor 23 geliefert zu werden braucht. im normalen Betriebszustand der Schaltungsanordnung-wird also jeweils in den Augenblicken, wo eine .Spitzenbelastung des Transistors 23 auftritt, ein Teil dieser Spitzenbelastung durch die Diode 37 weggenommen werden, was für Ablenkschaltungen einen grossen Vorteil bedeutet.

j.n Fig. 2 sind diejenigen Teile, die denen aus Fig. 1

entsprechen, mit denselben Bezugszeichen angegeben. Die Schaltungsanordnung nach Flg. 2 weicht im wesentlichen von der nach Fig. 1 ab durch Verwendung gleicher Transistortypen statt von Komplementär-Typen in der Reihengegentaktschaltung. Weiter gibt es eine derartige Steuerung der Endstufe, dass die Spannung an den Ausgangsklemmen gegenüber denen

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in Fig. 1 gegenphasig sind.

Der Eingang 1 ist mit der Basis eines pnp-Transistors 40 verbunden, der weiter über einen einstellbaren Widerstand 41 an einer von einem Spannungsteiler 43» 45 herrührenden Einstallspannung liegt.

Der Kollektor des Transistors 40 liegt über einen Widerstand 47 ^a*i der Basis eines npn-Transistors 49 und der Emitter zum Erhalten einer Gegenkopplung an der zweiten Ausgangskieiame 3I.

Der Emitter des Transistors 49 liegt am Nullanschluss der Speisespannung- und der Kollektor über eine Reihenschaltung aus einer Siliziumdiode 51 und- dem Widerstand 27 esa. Emitter des Transistors 23· Die Diode 51 ist durch den spannungsabhängigen Ϋ/iderstand 39 überbrückt. Die Basis dee Transistors 23 liegt über eine Geriaaniumdiode 53 am Kollektor des Transistors 49· Die Verbindung des Widerstandes 15 ait der Diode 37 und dem Kondensator I7 liegt über einen Widerstand 55» der die Schaltungsanordnung anlaufen lassen muss, wie für den Widerstand in Fig. 1 beschrieben wurde, an Kollektor des Transistors 23· Dieser Kollektor ist in diesem Fall über eine Parallelschaltung einer Diode und eines Kondensators 59 an den positiven Anschluss + der Speisung gelegt.

Der 'Widerstand 35 und der Kondensator 33 haben ihren r'latz gegenüber Fig. -1 getauscht und ihr Verbindungspunkt liegt über einen Kondensator 61 am Widerstand 4I um der Basis des Transistors 40 eine Korrekturspannung zu liefern.

Die Diode 37 ist nun ait ihrer Anode an den Verbindungspunkt des Widerstandes 35 mit den Kondensator 33 gelegt.

Die Wirkungsweise der Schutzschaltung mit der Diode 37» dem Kondensator I7 und dem Widerstand 15 entspricht der nach Fig. 1. Das Anlaufen der Schaltungsanordnung nach einem .Kurzschluss oder beim Einschalten erfolgt nun mit Hilfe des Widerstandes 55» der einen kleinen Strom durch den Transistor 23 zum Kondensator J3 zur Folge hat

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und der nun wegen der Anordnung in der Basisschaltung des Transistors noch weniger Verlust gibt als der Widerstand-38- nach Pig· 1.

Die Sägezahnspannung am Eingang ist derart, dass die Spannung an der Basis des Transistors 49 während des Hinlaufes langsam zunimmt und während des Rücklaufes schnell abnimmt. .

Wahrend der ersten Hälfte der Hinlaufzeit liefert im

normalen Arbeitszustand der Transistor 23 unter dem Einfluss der Spannung am Kondensator 17 der Ablenkspule 29 Strom. Die Diode 51 ist dann gesperrt. Der Kondensator 17 entlEdt sich infolge des Stromes durch den-Widerstand 15 sehr stark. In der zweiten Hälfte der Hinlaufzeit wird der Transistor 49 leitend und der Transistor 23 wird infolge des dann . auftretenden Spannungsabfalls an der Diode 51 gesperrt. Die Spannung an '

der Ablenkspule 29 nimmt während der Hinlaufzeit immer ab. Während des letzten Teils des Hinlauies wird die Spannung an der" Ablenkspule 29 in zunehmendem Masse negativ, die Diode 37 ist leitend und lädt den Kondensator 17 zum Erhalten des Basissteuerstromes des Transistors 23 in» Anfang des nächsten Hinlaufes auf·

Im Anfang der Rücklaufzeit nimmt der Strom durch den

Transistor 49 schnell ab und die Spannung an der Ablenkspule 29 steigt plötzlich und wird positiv, wodurch die Diode 57 gesperrt wird. Der Transistor 23 ist kur2e Zeit in der umgekehrten Richtung leitend oder eine ihm parallelgeschaltete Diode 62 wird leitend und die Ablenkspule bildet mit dem Kondensator 59 einen Schwingungskreis, wodurch ein schneller rücklauf erhalten wird. Während der zweiten Hälfte des Rücklaufes ist der Transistor 23 in. der normalen Richtung leitend und der Transistor 49 liefert wegen der Sperrung der Diode 51 ^aur die Steuerung für den Transistor 23·

Weil in dieser Schaltungsanordnung-der Kondensator 17 während einer längeren Zeit als in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1

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geladen werden kann und weil' der Basisstrom des Transistors 23 dennoch während der ersten Hälfte der Hinlaufzeit abnehmen muss, kann eine starke Entladung des Kondensators 17 in der ersten Hallte der Hinlaufzeit angewandt werden und die Kapazität des Kondensators kann wesentlich kleiner sein als im Falle nach Fig. 1. Die mittlere Spannung am Widerstand 15 ist dadurch auch geringer, so dass die Verlustleistung in diesem Widerstand kleiner "ist als in dem ii'alle nach Fig. 1.

Bei einem Kurzschluss der Ausgangsklemmen wird infolge des geringeren Kapazitätswertes des Kondensators 17 die Spannung daran sehr schnell fortfallen, wodurch der Transistor 23 sehr schnell gesperrt wird.

Bei einem Kurzschluss der Ausgangsklemme 19 nach Erde wird der Transistor 23 nicht zu stark leitend werden können, weil der nicht lineare Widerstand 39 eine Begrenzung der Spannung am Widerstand 27 besorgt. Auch dann ist der kleine Kapazitatswert de3 Kondensators 17 günstig, weil der Transistor 23 nur leitend sein kann solange der Kondensator 17 Ladung hat und diese Zeit ist kleiner als im Falle nach Fig. 1.

Wenn ein schneller Rücklauf nicht erforderlich ist, kann die Parallelschaltung der Diode 57 und des Kondensators 59 fortfallen.

Fig. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung für einen derartigen Fall. Ein weiterer Unterschied mit der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist, dass die Gleichrichterschaltung zum Liefern des Basistromes des Transistors 23 derart an den Ausgang angeschlossen ist, dass im Kreis 33» 35» der hier wieder wie in Fig. 1 geschaltet worden ist, in den Hinlaufperioden kein Strom fliessen kann, der auch durch die Gleichrichterschaltung fliesst. Die Gegenkopplungsspannung, die am Widerstand 35 entsteht, ist dann nur vom Strom, durch die Ablenkspule 29 abhängig. Die Gleichrichterschaltung wird in diesem Fall durch eine mit der Ausgangsklemme 19 verbundene Diode 36 und einen Kondensator 16 zur Nullleitung gebildet. Der Yerbinduiigspunkt der Kathode der Diode 36 mit dom

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Kondensator 16 liegt am Y/iderstand 15» der andererseits an der Basis des Transistors 23 liegt· Der "Widerstand 15 ist in einen V/iderstand 15a einen Widerstand 15b aufgeteilt, zwischen die der Kondensator mit mitlaufender Ladespannung 17 angeschlossen ist.

Die den obenstehenden Figuren entsprechenden Einzelteile sind mit denselben Bezugszeichen angedeutet wie in diesen Figuren. Zur Beschreibung derselben wird auf die der betreffenden Figuren verwiesen.

Die Gleichrichterschaltung 36, 16 liefert bei einer Aussteuerung entsprechend der nach Fig. 2 eine positive Gleichspannung, weil der Kondensator 16 in den Vertikal-Rücklaufzeiten durch die positiv verlaufenden Rücklaufimpulse aufgeladen wird.

Der Schutz wirkt wie bei Fig. 2 beschrieben.

Der Kondensator 33 kann selbstverständlich auch zwischen dem Anschluss 19 und dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand 27» der Diode. 51» dem spannungsabhängigen Widerstand 39 und ^^er Diode 36 angeordnet werden oder in Reihe mit der Ablenkspule 29 zwischen den Anschlüssen 19 und 3I.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 eignet sich auch ai einer Steuerung, bei der am Ausgang ein negativ verlaufender Rücklaufimpuls vorhanden ist.

Eine Schaltungsanordnung, die ebenso wie die nach Fig. 3

zu einer Steuerung geeignet ist, bei der am Ausgang ein positiv verlaufender oder ein negativ verlaufender Rücklaufimpuls vorhanden ist, ist in Fig. 4 dargestellt.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 4 weicht von der nach Fig. 3 darin ab, dass ausser der Gleichrichterschaltung 36» 16 eine weitere Gleichrichterschaltung vorhanden ist, die durch die Diode 37» deren Anode am Verbindungspunkt der Diode 36 und des Kondensators 16 liegt, und den Rückspeisekondensator I7 gebildet wird, dessen mit dem

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Basiswiderstand 15 verbundenes Ende an der Kathode der Diode 37 liegt.

Der Kondensator 16, der ebenso wie in J?ig. 3 ^ einen der Speiseanschlus.se liegen darf, liegt hier am. positiven Anschluss.

Im positivsten Teil der Spannungswellenform an der Ausgangsklemme 19 ist die Diode 36 leitend und der Kondensator 16 wird nachgeladen, wahrend im negativsten Teil die Diode 37 leitend ist und der Kondensator I7 nachgeladen wird.

Weil immer eine der Dioden 36 oder 37 leitend ist wenn die Ausgangswechselspannung eine grosse Amplitude hat, braucht keiner der Transistoren 23» 49 mehr in unigekehrter Richtung leitend zu sein. Eine Diode parallel zu einem der Endtransistoren ist an dieser Stelle nicht mehr erforderlich. Ist dieser Vorteil nicht von Bedeutung, so kann die Diode 36 durch einen "Widerstand ersetzt werden« Obschon die Schaltungsanordnung zum Gebrauch in einer

Vertikal-Ablenkschaltung beschrieben worden ist, dürfte es einleuchten, dass in angepasster Form jede standig gesteuerte Heihengegentaktschaltung mit einer Schutzschaltung nach der Erfindung versehen werden kann.

Es dürfte weiter einleuchten, dasein Reihe mit der Diode oder 37 gewünschtenfalls beispielsweise ein »Widerstand oder eine Spule angeordnet werden kann. Auch können auf angepasste Art und Ϋ/eise Transistoren anderen Leitfähigkeitstyps in der Schaltung verwendet werden.

Der nicht-lineare 7/xderstand bzw. die Zener-Diode 39 kann in Fig. 2, 3 und 4 fortgelassen werden, wenn die Diode 51 eine ausreichend niedrige Zener-Spannung hat oder wenn der dadurch erhaltene Schutz nicht erwünscht ist·

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Claims

Patentansprüchet . . /357747

1(1 J Reihengegentaktausgangsverstärker zum Verstärken einer im Arbeitszustand standig vox'handenen Eingangsgrosse insbesondere eine Ausgangsverstärkerschaltung fur die Vertikal-Ablenkung-eines Fernsehempfängers mit einei* zwischen zwei Speisenanschliissen liegenden Reihenschaltung aus mindestens einem ersten und einem zweiten Transistor, wobei eine erste Ausgangskleimne mit einer Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Transistor gekoppelt ist und eine zweite Ausgangsklemme mindestens wechselspannungsmässig mit einem der genannten Speiseanschlüss verbunden ist und wobei ein einerseits mit der Basis eines der Transistoren verbundener Widerstand andererseits mit einem Kondensator verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbindungspunkt des Widerstandes (15) ^mit dem Kondensator (16; 17) gleichstrommässig mit einer Diode (56; 37) gekoppelt ist, wobei die Diode (36; 37) ¹¹¹¹OL der Kondensator (16; 17) für eine Ausgangsvrechs el spannung des Verstärkers eine Gleichrichterschaltung bilden, die eine für die Y/irkung des Transistors (23), dessen Basis mit dem Widerstand (15) verbunden ist, benotigte Vorspannung liefert.
2. Reihengegentaktausgangsverstärker nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass in die Basis-Emitterschaltung des Transistors (23), dessen Basis mit dem genannten Widerstand (15) verbunden ist, eine Begrenzerschaltung (27, 59) aufgenommen ist, die den Kollektorstrom des' Transistors (23) begrenzt·

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