DE2361525A1 - Gegentakt-verstaerker-schaltungsanordnung - Google Patents

Description

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PHILIPS PATENTVERWALTUNG GMBH., 2 Hamburg 1, Steindamm 94,

"Gegentakt-Verstärker-Schaltungsanor.dnung"

Die Erfindung betrifft eine Verstärker-Schaltungsanordnung mit einer Endstufe, die die Reihenschaltung zweier in Gegentakt gesteuerter Transistoren enthält, an deren Verbindungspunkt eine, in einer Richtung des Belastungsstromes leitende Diode angeschlossen ist, deren belastungsseltige Elektrode mit dem Emitter eines mit seinem Kollektor an einem Pol der Speisequelle liegenden Transistors verbunden ist,, der in der anderen Richtung des Belastungsstromes leitend ist dadurch, daß seine Basis an den Verbindungspunkt der erstgenannten Transistoren angeschlossen ist, nach Patent (P 23 32 092.5).

In einer solchen Schaltungsanordnung kann so eine höhere Ausgangsleistung erhalten werden, ohne daß die in Reihens ehaltung..;. liegenden Transistoren überlastet werden. Dies ist insbesondere dann von 3edeutung, wenn diese beiden Transistoren in einer integrierten Schaltung enthalten sind, die nur eine bestimmte" maximale Verlustleistung verträgt. Zum Beispiel kann die Gegentakt-B-Ausgangsstufe mit ihren Steuerstufen in einer integrierten Schaltung für die Vertikalablenkung in einem Schwarz-¥eiß-Fernsehecipfanger eine Verlustleistung von maximal 7 ¥att betragen,

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wovon je 2,8 Watt auf die beiden Endtransistoren entfallen. ¥enn diese Schaltung für einen 11O°-Farb-Fernsehempfanger benutzt v/erden soll, muß infolge der höheren Ausgangsleistung auch die Verlustleistung entsprechend höher sein, und zwar insgesamt etwa 12 Watt, wovon je 5 Watt auf die Transistoren der Endstufe entfallen wurden.

Durch die Ausbildung nach dein Hauptpatent wird ein Gegentakt-Verstärker aus einem der in der Reihenschaltung liegenden Transistoren und dem weiteren Transistor gebildet, wobei der andere Transistor der Reihenschaltung nur noch als gering belasteter Treiber für den zusätzlichen Transistor wirksam ist. Der eine, weiter in der Endstufe wirksame Transistor der Reihenschaltung muß dann zwar für die höhere Leistung, insbesondere den höheren Strom, ausgelegt sein, und bei Verwendung des zusätzlichen Transistors wird der als Treiber wirksame Transistor der Reihenschaltung nur noch minimal belastet. Auf das Ganze gesehen wird jedoch die Anordnung mit den in Reihe liegenden Transistoren unverändert voll belastet, so daß die vorgesehenen Mittel zur Abführung der Wärme ausreichen. Nur für einen Teil der Gesamtleistung, nämlich etwa die Hälfte der Endstufenleistung, ist ein einziger zusätzlicher Transistor erforderlich und außerdem eine Diode für den von der Reihenschaltung gelieferten, in entgegengesetzter Richtung fließenden Strom. Die ursprüngliche Verstärkerschaltung ist somit auch in einer Schaltung brauchbar, die für eine fast doppelt so hohe Ausgangsleistung unter Verwendung nur eines zusätzlichen Transistors gebildet wird.

Untersuchungen haben ergeben, daß dabei Schwierigkeiten auftreten in dem Bereich, in dem der Belastungsstrom nahezu Null ist und auf den weiteren Transistor übergeht. Diese Nachteile werden vermieden, wenn gemäß der Erfindung im Bereich des Stromüberganges von einem der erstgenannten Transistoren auf den weiteren Transistor zwischen der an den Verbindungspunkt der erstgenannten Transistoren angeschlossenen Elektrode der Diode und der Basis des weiteren Transistors eine praktisch konstante Spannung wirksam ist, die der Summe aus der Durchlaß spannung an der Diode und der im leitenden Intervall auftretenden Basis-Emitter-Spannung des zusätzlichen Transistors wenigstens annähernd entspricht.

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Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

In der durch eine gestrichelte Linie 1 angedeuteten integrierten Schaltung sind zwei NPN-Transistoren 2 und3 gleichstrommäßig, in "Reihe geschaltet zwischen dem positiven Pol +U und dem geerdeten negativen Pol der Speisequelle. Ihre Basen sind mit einer Steuerschaltung 4 verbunden, die die Transistoren 2 und 3 von"einem Ruhewert minimalen Stromes im Takte des Steuersignals abwechselnd öffnet bzw. sperrt. Das Steuersignal wird der Stufe 4 von einer Klemme 5 zugeführt; für eine Vertikal-Ablenk-Stufe eines Fernsehempfängers hat es dazu einen wenigstens annähernd sägezahnförmigen Verlauf. . ■■:-.'"■,■ -"

An den Verbindungspunkt der beiden Transistoren 2 und 3 ist über eine Leitung 8 und eine in der einen Richtung des Belastungs- . stromes leitende Diode 18 die Belastung j, hier die Vertüca-ίablenkspule '9 mit einem induktiven Anteil 10 und einem Ohm'sehen Widerstand 11, angeschlossen, deren anderes Ende über einen Gleichstrom-Trennkondensator 12 von z.B. 2.200/uF an Erde liegt. Um das Potential der während des Rücklaufes an der Spule 10 auftretenden hohen positiven Spannung festzulegen, kann eine bei der Rücklaufspannung leitende Diode 13 nach +U eingeschaltet sein, die im Rücklaufintervall zur Spannung +U eine Verbindung herstellt für die Stromrichtung, für die der Transistor 2 nicht leitend sein kann.

Außerdem können weitere, an sich bekannte Schaltungsverbesserungen, ; wie z.B. eine Gegenkopplung aus dem Stromzweig des Kondensators zur Steuereinheit 4 oder eine Schaltung, die während des Rücklaufes an die Diode 13 eine gegenüber der normalen Speisespannung U ; höhere Spannung anlegt, angeschlossen sein. -"_"., ■."./.,

Die Klemme 15 an der einen Elektrode der Diode 18 steht.mit der Basis eines v/eiteren Transistors 17, z.B.der Type BD 238, in Verbindung, dessen Kollektor am negativen Pol der Speisequelle (Masse) liegt ;und dessen Emitter an die Klemme 16 an der anderen Elektrode der Diode

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angeschlossen ist. In der Halbwelle, in der der Transistor 3 des Verstärkers 1 geöffnet ist, fließt über den Transistor 3 nur noch der Basisstrom des "weiteren Transistors 17, der einen entsprechenden Strom über seine Emitter-Kollektor-Strecke in der Belastung 9 hervorruft. Der Transistor 3 niuß also entsprechend der Stromverstärkung des Transistors 17 geringer ausgesteuert werden. Das kann bereits bei dem der Klemme 5 zugeführten ansteuernden Signal berücksichtigt werden; es ist aber auch möglich, von der Belastung her eine starke Gegenkopplung, z.B. von einem Reihenwiderstand 21 über eine Leitung 22, dem Steuerverstärker 4 zuzuführen, wodurch dann die richtige Stromaussteuerung des Transistors 3 automatisch hergestellt wird.

Bei der anderen Polarität des Belastungsstromes ist der Transistor 3 und entsprechend der Transistor 17 gesperrt; der Belastungsstrom fließt in voller Größe durch den Transistor 2 und über die bei dieser Stromrichtung leitende Diode 18, die der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 17 zwischen den Klemmen 15 und 16 parallel liegt.

Während des Rückschlages ist die Diode 13 leitend und legt die hohe positive Spannung +U an die Ablenkspule 9 an.

Zur Gegenkopplung der Gleichstromeinstellung kann vom Verbindungspunkt der Ablenkeinheit 9 mit dem Kondensator 12 über eine Leitung 28 ein weiteres stabilisierendes Signal der Steuereinheit 4 zugeführt werden; zwischen der Leitung 8 und der Leitung 28 kann ein weiterer Widerstand von z.B. 560 Ohm angeschlossen sein, der ein Signal von der Klemme 15 auf die Leitung 28 überträgt.

Wenn die integrierte Schaltung 1 ohne den weiteren Transistor betrieben wird, können die Transistoren 2 und 3 Je eine Verlustleistung von 2,8 Watt vertragen und eine entsprechende nutzbare Leistung an die Belastung 9 abgeben. Durch den weiteren

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Transistor 17 und die Diode 18 wird erreicht, daß der Transistor 2 und der Transistor 17 je mit 5 Watt belastet werden, so daß insgesamt eine fast doppelt so hohe Leistung der Belastung 9 zugeführt werden kann. Zwar wird der Transistor 2 höher belastet; da jedoch der Transistor 3 entsprechend niedriger belastet; wird, bleibt die Verlustleistung in' der integrierten Schaltung innerhalb der zulässigen Grenzen.

Es hat sich gezeigt, daß dann, wenn der Transistor 2 und der Transistor 17 nahezu stromlos sind und dementsprechend auch die Belastung 9 keinen Strom führt, der lineare^ Zusammenhang zwischen dem steuernden Signal 5 und dem Belastungsstrom nicht mehr gewahrt ist. Beide Transistoren sind dann nämlich in.einem etwa 0,5 bis 1,5 V umfassenden Bereich der Steuerspannung praktisch gleichzeitig gesperrt, so daß eine Steuerwirkung zum Ausgang hin nicht auftritt.

Nach der Erfindung wird dies dadurch vermieden, daß die Klemme nicht, wie beim Ausführungsbeispiel des Hauptpatentes_r unmittel- -bar mit der Basis des weiteren Transistors 15 verbunden ist, sondern daß dafür gesorgt wird, daß zwischen diesen beiden Punkten eine Spannungsdifferenz besteht, die etwa dem Spannungsabfall bei Stromfluß durch die Diode 18 und dem Anfangswert der Emitter-Bas is- Spannung des Transistors 17 entspricht, die beide etwa 0,6 V betragen. Dann ist sichergestellt, daß beide Transistoren 2 und 17 am Anfang ihrer Kennlinie gleichzeitig ein wenig leitend sind, so daß beim Durchsteuern ein einwandfreier Übergang der Stromleitung vom einen zum anderen Transistor erreicht wird.

Die Spannungsdifferenz kann erhalten werden, durch einen Stabistor (bzw. zwei in Durchlaßrichtung in Reihe geschaltete Dioden) 24, dem vom positiven Pol der Speisequelle über den Widerstand 25 und einen Widerstand 27 zum negativen Pol der Speisequelle Ström zugeführt wird. Beträgt die Speisespannung U +30 V, so erhält man einen Querstrom von 10 mA, wenn die Widerstände 25 und 27 je 1,5 kOhm betragen. ,

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Wenn der Transistor 17 Emitter-Kollektor-Strom führt, muß ihm ein Basisstrom zufließen, der dem Vorstrom durch den Stabistor 24 entgegengesetzt ist. Für diesen Basisstrom ist dem StaMstor ein Widerstand 26 parallelgeschaltet. Dieser muß so groß sein, daß er die Stabilisierungswirkung des Stabistors 24 nicht beeinträchtigt; andererseits muß er so klein sein, daß er den Basisstrom für den Transistor 17, der für einen Emitter-Kollektor-Strom von 1,2 A z.B. 35 mA betragen kann, ohne störenden Spannungsabfall führen kann. Ein Wert von 220 Ohm hat sich in der dargestellten Schaltung bewährt.

Wenn Basisstrom für den v/eiteren Transistor 17 fließt, wird die Spannungsdifferenz zwischen dem Ausgang 8 und der Basis des Transistors 17 dann aufrechterhalten, wenn der -Vorstrom, der durch die Widerstände 25 und 27 oder andere geeignete Stromquellen zugeführt wird, grosser ist als der maximale Basis-Steuerstrom des Transistors 17. Anderenfalls fließt ein Teil des Basis-Steuerstromes durch den Widerstand 26. Der an diesem auftretende Spannungsabfall kann begrenzt werden dadurch, daß ihm eine Diode 30 parallel liegt, die für diesen Basisstrom leitend ist und somit gegenüber dem Stabistor 24 für die entgegengesetzte Stromrichtung durchlässig ist. Der Basisstrom ■ · für den Transistor 17 kann auch über einen dem Stabistor 24 parallelgeschalteten Kondensator von z.B. 2000/uF geliefert werden; in diesem Falle ist der Widerstand 26 nicht erforderlich.

Da durch den Stabistor 24 der Stromübergang von der einen Polarität (durch den Transistor 2) zur anderen Polarität (durch den Transistor 17) egalisiert werden soll, braucht die erwähnte Stabilisierung der Spannung zwischen der Leitung 8 und der Basis des Transistors 17 nur in der Umgebung des Belastungsstromes Null wirksam zu sein. Wenn bei einem grösseren Belastungsstrom durch den Transistor 17 infolge eines grösseren. Basisstromes durch den Widerstand 26 eine Verschiebung der Kennlinie eintritt, ist das kaum von Bedeutung, da es durch eine entsprechende Formgebung des Ansteuersignals an der Klemme 5 oder durch die Wirkung der Gegenkopplungen 22 und/oder 28 ohne Schwierigkeiten in ausreichendem Maße ausgeglichen werden kann.

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Es ist auch möglich, den weiteren Transistor 17 nicht gegenüber dem negativen, sondern gegenüber dem positiven Pol der Speisequelle einzuschalten. Es muß dann ein NPN-Transistor verwendet werden und die Diode 18 ist umzupolen. In diesem Falle wird . durch den zusätzlichen Transistor 17 der■-obere- Transistor 2 entlastet und nur noch als Treiber verwendet, während der Transistor 3 dann eine entsprechend höhere. Leistung verarbeitet. Dabei ist natürlich das steuernde Signal, ggf. über eine Gegenkopplung, entsprechend anzupassen.

Patentansprüche

ORlGiHAL INSPECTED

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Claims (5)

Patentansprüche

1. Verstärker-Schaltungsanordnung mit einer Endstufe, die die Reihenschaltung zweier in Gegentakt gesteuerter Transistoren enthält, an deren Verbindungspunkt eine in einer Richtung des Belastungsstromes leitende Diode angeschlossen ist, deren belastungsseitige Elektrode mit dem Emitter eines mit seinem Kollektor an einem Pol der Speisequelle liegenden Transistors verbunden ist, der in der anderen Richtung des Belastungsstromes leitend ist dadurch, daß seine Basis an den Verbindungspunkt der erstgenannten Transistoren angeschlossen ist, nach Patent (P 23 32 092.5), dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Stromüberganges von einem der erstgenannten Transistoren (2) auf den weiteren Transistor (17) zwischen der an den Verbindungspunkt (8) der erstgenannten Transistoren (2,3) angeschlossenen Elektrode der Diode (18) und der Basis des weiteren Transistors (17) eine praktisch konstante Spannung wirksam ist, die der Summe aus der Durchlaßspannung an der Diode (13) und der im leitenden Intervall auftretenden Basis-Emitter-Spannung des zusätzlichen Transistors (17) wenigstens annähernd entspricht.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die praktisch konstante Spannung, erhalten wird durch einen Stabistor (24), dem, z.B. über Widerstände (25 und 27) von den Polen der Speisequelle, ein Vorstrom zugeführt wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorstrom grosser ist als der maximale Basis-Steuerstrom des weiteren Transistors (17).

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stabistor (24) ein den Basisstrom des weiteren Transistors (17) übernehmender Widerstand (26) parallel liegt, dem gegebenenfalls zur Begrenzung des Spannungsabfalles eine für den Basisstrom leitende weitere Diode parallel geschaltet ist.

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5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Stabistor ein großer Kondensator parallel liegt*

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