DE2424812B2 - Verstärker mit Überstromschutz - Google Patents

Description

Transistors herauf- oder herabgesetzt wird Dadurch wird erreicht, daß der Verstärker bei günstigen Betriebsbedingungen eine höhere Leistung abgeben kann als der bekannte Verstärker, ohne bei ungünstigen Verhältnissen, d. h. vor altern bei hoher Temperatur, stärker gefährdet zu sein.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung an einem Ausfühnmgsheispiel eriäutert

Die Figur stellt ein Schaltbild eines als integrierte Schaltung aufgebauten Audioverstärkers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindnng dar.

Die Elemente des in der Figur dargestellten Verstärkers werden typischerweise mit Ausnahme einer Last 45, die ein Lautsprecher sein kann, innerhalb einer monolithischen integrierten Schaltung hergestellt. Widerstandsymbole, neben denen sich ein Strich befindet, bezeichnen Widerstände, die vorzugsweise als Pinch-Widerstände hergestellt sied (Pinch-Widerstände sind Widerstände die im Gegensatz tu normalen Widerständen nicht durch emc sondern durch zwei Diffusionsschritte gebildet sind}.

Die Arbeitsweise des Verstärkers wird zuerst generell und dann in Einzelheiten erläutert werden. Die integrierte Schaltung wird mit einer positiven Betriebsspannung B + und Massepotential über Klemmen 7*5 und 7"6 versorgt Eine Klemme Tt dient zur Zuführung von Eingangssignalen, die nacheinander in einer emittergekoppelten Differenzverstärker-Eingangsstufe 10, von in Kollektorschaltung arbeitenden Transistoren U und 12, die als Darlington-Kaskade geschaltet sind, und in einem als Verstärker in Emitterschaltung arbeitenden Transistor 13 verstärkt werden. Die verstärkten Signalströme werden einer Begrenzerschaltung 15 zugeführt, die eine gesteuerte symmetrische Begrenzung der beidseitigen Spitzenwerte der Signal-Stromauswanderungen bewirkt Die Arbeitsweise dieser symmetrischen Begrenzerschaitung i5 und einer Betriebsspannungsregelschaltung 70 ist hinsichtlich bestimmter Gesichtspunkte der vorliegenden Erfindung von besonderem Interesse und wird daher weiter unten noch im einzelnen erläutert

Der Ausgangssignalstrom von der Begrenzerschaltung 15 wird auf die Eingangskreise von Phasenteilerverstärkera 20 und 25 aufgeteilt Jeder Phasenteilerverstärker liefert unter Steuerung durch die Absolutwerte der positiven bzw. negativen Teile eines Eingangssignals zwei Klasse-ß-Signale.

Als Ausgangistransistoren sind jeweils pnp-Verbundtransistoren 41 bis 44 mit einem pnp-Eingangstransistor dargestellt dessen Basiselektrode die effektive Basiselektrode des Verbundtransistors bildet und mehreren parallelgeschalteten npn-Ausgangstransistoren, deren miteinander verbundene Emitterelektroden: die effektive Kollektorelektrode des Verbundtransistors bilden. Die effektive Emitterelektrode des Verbundtransistors 5^r> ist der Verbindungspunkt zwischen dem Emitter des pnp-Eingangstransistors und den Kollektorelektroden der npn-Ausgangstransistoren. Die Kollektorelektrode des pnp-Transistors ist mit der Basiselektrode der npn-Ausgangstransistoren gekoppelt jeder Verbund- eo transistor (41, 42, 43, 44) verhält sich wie ein pnp-Transistor mit einem effektiven ß, das im wesentlichen gleich dem β seines pnp-Eingangstransistors multipliziert mit dem β eines seiner npn-Ausgangstransistoren ist wobei angenommen ist daß die ß- Werte der npn-Teiltransistoren gleich sind. Die effektiven Basis-, Emitter- und Kollektorelektrode eines Verbundtransistors wird in der Beschreibung und in den Ansprüchen durchgehend gmfiwh als die Basis-, Emitter- und Kollektorelektrode dieses Transistors bezeichnet Verbundtransistoren werden in integrierten Schaltungen zur Realisierung von pnp-Transistoren verwende», da die npn-Tefltransistorea bei Realisierung mit Vertikalstruktur hinsichtlich des Raumbedarfs auf dem Schaltungsplättchen oder Substrat der integrierten Schaltung wirtschaftlicher sind und im allgemeinen höhere ß-Werte haben als ein pnp-Transistor, der in Lateralstruktur aufgebaut ist

Die Verbundtransistoren 41 und 43 sind jeweils als kotlektorbelastete Verstärker in Emitterschaltung geschaltet. Die Verbundtransistoren 42 und 44 sind jeweils als emitterbelasteter Verstärker in Emitterschaltung geschaltet ihre Kollektorelektroden Degen über Klemmen 7*10 bzw. TU an Masse.

Die Verbundtransistoren 41 und 42 arbeiten signalmäßig in Gegentakt, während sie für den KoUektor-Emitter-Ruhestrom in Reihe geschaltet oder »aufeinandergesetzt« sind. Die Verbundtransistoren 43 und 44 sind in entsprechender Weise miteinander verbunden. Der Phasenteilerverstärker 20 ist mit den Bastselektroden der Verbundtransistoren 41 und 42 so verbunden, daß das Ausgangssignal an der Klemme TI im entgegengesetzten Sinne auswandert wie das Eingangssignal an der Klemme Tl. Der Phasenteilerverstärker 25 ist mit den Basiselektroden der Verbundtransistoren 43 und 44 so verbunden, daß das Ausgangssignal an der Klemme T3 im gleichen Sinne auswandert wie das Eingangssignal an der Klemme 7*1.

Mittels Differenzverstärkern 50 und 60 werden Gegenkopplungssignale erzeugt Die Kollektorströme der verschiedenen npn-Teiltransistoren bilden jeweils gleiche Anteile des Emitterstromes des pnp-Verbundtransistors 41 (der Beitrag des Emitterstromes des pnp-Teiltransistors411 kann normalerweise vernachlässigt werden, da er um den Faktor β der npn-Teiltransistoren kleiner ist). Durch einen Strommeßwiderstand 82 fließt nur der Strom vom Kollektorstromweg eines der Transistoren 412, 413, 414 oder 415. Gegenüber dem Fall, daß die Kollektorströme aller Transistoren 412 bis 415 durch den Widerstand 82 fließen, kann der Widerstandswert des Widerstandes 82 um einen Faktor, der gleich dem Verhältnis der Ströme in den anderen Kollektorstromwegen zu dem betreffenden Strom selbst größer gemacht werden, trotzdem erhält man die gleiche Spannung am Widerstand 82 wie unter den zuerst angenommenen Verhältnissen.

Die Basiselektrode des Transistors 411, die die Basiselektrode des Verbundtransistors 41 bildet, wird durch eine als Diode 82 dargestellte Einrichtung mit asymmetrischen Eigenschaften immer dann auf einer temperaturabhängigen Spannung an einem Widerstand 81 festgehalten, wenn der Emitterstrom des Verbundtransistors 41 sich einem übermäßigen Wert nähert d. h. wenn der Spannungsabfall am Strommeßwiderstand 82 einen vorgegebenen Wert überschreitet. Dies begrenzt die Zuführung zusätzlichen Basisstroms zum Verbundtransistor 41 und verringert dementsprechend die Verfügbarkeit an überhöhtem Kollektorstrom von diesem Transistor. Die Begrenzung arbeitet ohne hochverstärkende Gegenkopplungsschleife, so daß die bti einer hochverstärkenden Gegenkopplungsschleife bestehende Gefahr von Selbsterregungs- oder Schwingungserscheinungen bei bestimmten Verhältnissen vermieden wird.

Der Verbundtransistor 43 wird auf ähnliche Weise gegen übermäßige Kollektorströme geschützt. Die

diesem Verbundtransistor zugeordneten Elemente 431, 432,433,434,435,84 und 85 entsprechen den Elementen 411, 412, 413, 414, 415, 82 bzw. 83, die dem Verbundtransistor 41 zugeordnet sind.

Die Verbindung der Dioden 83 und 85 kann mit einer Spannungsquelle konstanter Spannung und niedriger Innenimpedanz verbunden sein. Dies ist jedoch bei der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung nicht der Fall, da hier das dieser Verbindung zugeführte Potential gesteuert werden soll. Das Vorhandensein des Widerstandes 81 hat zur Folge, daß die Begrenzungswirkung an den Basiselektroden der Verbundtransistoren 41 und 43 Basisströmen erheblicher Größe nachgibt Solche großen Ströme kennen den Basiselektroden der Verbundtransistoren 41 und 43 von den Phasenteilerverstärkern 20,25 z. B. dann zugeführt werden, wenn die örtliche oder die Gesamtgegenkopplung ausfallen. Es sind daher Vorkehrungen getroffen, die Spitzenwerte dieser Basisströme zu begrenzen. Diese Begrenzung erfolgt in der Begrenzerschaltung 15 durch Begrenzung der maximalen von Spitze zu Spitze gerechneten Auswanderungen der Signale, die den Eingangskreisen der Phasenteilerverstärker 20 und 25 zugeführt werden. Diese zweiteilige Spitzenwertbegrenzung der Eingangssignalströme für die Phasenteilerverstärker 20 und 25 erfolgt vorzugsweise mit im wesentlichen vollkommener Symmetrie. Dies gewährleistet einen praktisch gleichen Schutz für jeden der Verbundtransistoren 41, 42, 43 und 44 gegen das Anliegen von Strömen, die einen Durchbruch zweiter Art hervorrufen könnten. Gleichzeitig wird die von den Endstufen unverzerrt erhältliche Ausgangssignalleistung für einen vorgegebenen Grad von Schutz gegen den zweiten Durchbruch in dem am schlechtesten geschützten der Verbundtransistoren 41,42,43 und 44 optimiert

In den Perioden, während deren keine Begrenzung stattfindet, ist der Ausgangssignalstrom von der Begrenzerschaltung 15 proportional zu ihrem Eingangssignalstrom, der von der Kollektorelektrode des Transistors 13 geliefert wird Die Werte, bei denen eine Begrenzung der Signalstromspitzen stattfindet werden in im wesentlichen linearen Verhältnis zu der Spannung V(T) gesteuert die an der Emitterelektrode eines einen Steuerverstärker darstellenden Transistors 700 liegt wie nun erläutert werden solL Der Transistor 151 erhält seine Basis-Emitter-Vorspannung von seiner eigenen Kollektorelektrode über eine Gegenkopplungsschaltung, die seine Kollektor-Emitter-Spannung auf einen Wert regelt der gleich der Basis-Emitter-Spannung Vbe (bei einem Siliciumtransistor etwa 65OmV) zuzüglich des Spannungsabfalls, der durch den Basisstrom an einem Widerstand 152 erzeugt wird. Dieser SpannungsabfaD ist klein (etwa 50 bis 100 mV) im Vergleich zaFüK da der Widerstandswert des Widerstandes 152 entsprechend idem gewählt ist Die Spannung an einer Reihenschaltung ans Widerständen 153 und 154 ist daher mit güter Näherung V(T)-V_x. Der Widerstandswert dieser Reihenschaltung 153—154 wird aufgrund des ohmscben Gesetzes so gewählt, daß der Strom durch diese Reihenschahung in Abwesenheit eines Stromfhsses über die Kouektordektrode des Transistors 13 im wesentBchen gleich dem Doppehen des Koflektorrohestromes ist, welcher für den Transistor 13 gewünscht wird, der im Α-Betrieb arbeiten sofL IMe Ruhespammng auf emer ι *iti*"c MO, mit der die KoOektoreJektrode eines Transistors 155 verbanden ist, wird gleich den Basis-Emhter-Spsnnungen τοπ Transistoren 201 und 251 gehalten, so daß die Spannung an einer Reihenschaltung aus einem Widerstand 156 und einer Diode 157 ebenfalls mit guter Näherung gleich V(T)-Vbe ist Der Widerstand dieser Reihenschaltung wird so gewählt, daß der sie durchfließende Strom gleich dem Kollektorruhestrom des Transistors 13 ist

Wenn die Signalspannung an der Basiselektrode des Transistors 13 genügend positiv ist, um einen Kollektorstrom fließen zu lassen, der im wesentlichen gleich dem Doppelten des Ruhewertes ist, wird Strom, der durch den Widerstand 153 fließt, vom Transistor 151 abgeleitet Die Basis-Emitter-Spannungen der Transistoren 151 und 155 werden kleiner, wodurch ihr Kollektor-Emitter-Strom im wesentlichen auf Null herabgesetzt wird. Der ganze Strom, der den Wider stand 156 durchfließt und gleich dem Kollektorruhe strom des Transistors 13 ist, fließt über die Leitung 160 zu den Eingangskreisen der Phasenteilerverstärker 20 und 25. Dies bestimmt den maximalen Stromfluß zu den Phasenteilerverstärkern 20 und 25.

Wenn die positive Signalspannung, die an einer Basiselektrode des Transistors 13 liegt, soweit herabgesetzt wird, daß der Kollektor-Emitter-Strom im wesentlichen auf Null zurückgeht, beträgt der Kollektorstrom des Transistors 151, wie erwähnt, das Doppelte des Kollektorruhestroms des Transistors 13. Da die Basiselektroden der Transistoren 151 und 155 über die Widerstände 152 und 158 gleichen Wertes von der Kollektorelektrode des Transistors 151 gleich vorgespannt werden, werden auch ihre Kollektorströme gleich sein. (Die Widerstände 152 und 158 gleicher Widerstandswerte helfen, diese Obereinstimmung zu gewährleisten und erlauben gleichzeitig die Transistoren 151 und 155 in Emitterschaltung zu betreiben). Der Kollektorstrom des Transistors 155 ist nun das Doppelte des Kollektorruhestroms des Transistors 13. Der durch den Widerstand 156 fließende Strom ist nur gleich dem Einfachen des Koflektornmestromes des Transistors 13. Der restliche TeQ des Kollektorstroms 155, der gleich dem Kollektorruhestromes des Transi stors 13 ist, muß von den Eingangskreisen der Phasenteilerverstärker 20 und 25 über die Leitung 160 aufgenommen werden. Dies bestimmt den maximalen Stromnuß von den Fhassnteiierverstärkern 20 und 25, da wenn der Transistor 13 einmal durch die Herabset zung seiner Basis-Emitter-Spannung gestärkt worden ist eine noch negativere Vorspannung an seiner Basiselektrode ohne Einfluß auf die nachfolgenden Schaltungen ist Die Auswanderungen des der Basiselektrode des Transistors 13 zugeführten Signales, die

so nicht groß genug sind, um den Strom aus der Leitung 160 seinen Maximalwert erreichen zu lassen, werden in der Begrenzerschaltung 15 linear verstärkt und rscheien als Signalströme auf der ianmg 160. (Der Transistor 13, der ab A-rsrer in iterschaltung arbeitet, Befert einen KoDek, der linear von den Schwankungen seiner Basis-rSpamnmg abhängt und über einen Widerstand 154 als ßngangssignalstrom einer StiomspiegelersüfaisdnMnmg zugeführt wird, diedie Transistoren 151 and 155 enthält)

Die Koflddorbdastnog des Transistors 151 besteht ans einem angezapften Bdasnmgswiderstand, der die Widerstände 153 und 154 enthält Wenn die Koflektorekktrode des Transistors 13 direkt mit der des Transistors 151 verbunden wäre, könnten die Schwanes lcungen des KoHektorstroeis des Transistors 13, die auf die niedrige Impedanz, die durch den als Diode geschalteten Transistor 451 keine besonders

ι wird, wirken,

gen erzeugen. Verschiebt man den Anschluß der Kollektorelektrode des Transistors 13 jedoch zu einem Abgriff am Kollektorwiderstand des Transistors 151, so entstehen ausreichende Spannungsschwankungen entsprechend den Änderungen des Kollektorstroms des Transistors 13 an der Klemme Γ9.

Diese Spannungsschwankungen werden von der Klemme Γ9 über ein außerhalb der integrierten Schaltung angeordnetes und in Fig. 1 nicht dargestelltes /?C-Glied (z. B. aus einem Widerstand von 18 kQ in Reihe mit einem Kondensator von 22 pF) zurück zur Klemme Γ8 gekoppelt, um eine Phasenkompensation zur Stabilisierung der Gesamtgegenkopplungsschleife zu bewirken. Die Gesamtgegenkopplungsschleife, die die Eingangsstufe iO, die als Verstärker in Kollektorschaltung arbeitenden Transistoren 11 und 12, den als Verstärker in Emitterschaltung arbeitenden Transistor 13, die Begrenzerschaltung 15, die Phasenteilerverstärker 20 und 25, die Ausgangstransistoren 41 bis 44 sowie den Differenzverstärker 60 enthält, wird so betrieben, daß sich der gewünschte Wert für den Kollektorruhestrom des Transistors 13 ergeben wird.

Stromwerte, bei denen die Begrenzung in der Begrenzerschaltung 15 eintritt, sind, wie oben erwähnt, im wesentlichen linear proportional zu V(T)-Vbe- Diese Stromwerte können ferner durch Änderung der Spannung V(T), die von der Emitterelektrode des Transistors 700 zugeführt werden, eingestellt werden. Eine solche Änderung erfolgt durch die Betriebsspannungsregelschaltung 70, die außerdem eine stabilisierte Spannung V₇ an einer Lawinendiode 701 für die Eingangsstufe 10 und die Phasenteiler-Vorspannungsschaltung 30 erzeugt.

Ein Spannungsabfall von 2 Vbe vom Potential B + an der Klemme Γ5 wird zwischen der Kollektor- und der Emitterelektrode des Transistors 702 aufrechterhalten, der mit einem Transistor 703 in einer Dariington-Diodenschaltung liegt. Dieser Spannungsabfall spannt den effektiven Basis-Emitter-Kreis eines pnp-Verbundtransistors vor, der aus einem pnp-Transistor 704 und einem npn-Transistor 705 besteht.

Zur Einstellung des Emitterstromes des Verbundtransistors wird an einem Widerstand 706 eine Spannung von 1 Vbe aufrechterhalten, dadurch ergibt sich ein entsprechender Kollektorstrom. Dieser Kollektorstrom des Verbundtransistors wird von der Emitterelektrode des npn-Transistors 705 der Lawinendiode 701 zugeführt, um diese in den Durchbruchsbereich vorzuspannen.

Die stabilisierte Spannung V_z an der Lawinendiode 701 wird über einen Widerstand 707 der Basiselektrode des Transistors 700 zugeführt. Wenn durch den Widerstand 707 kein anderer Strom fließt als der Basisstrom des Transistors 700, ist die Spannung V(T) an der Emitterelektrode des Transistors 700 im wesentlichen gleich V_z abzüglich des Spannungsabfalls Vbe am Basis-Emitter-Obergang dieses Transistors. Der Kollektorstrom eines Transistors 710 fließt ebenfalls durch den Widerstand 707 und erzeugt an diesem einen proportionalen Spannungsabfall. Die Basisspannung des Transistors 700 wird dadurch herabgesetzt, wenn die Temperatur Ober einen Schwellwert ansteigt Diese Spannung vermindert um den Var-Spannungsabfall am Basis-Emitter-Obergang des Transistors 700 erscheint als V(T) an der Emitterelektrode dieses Transistors. V(T) nimmt mit einem Anstieg der Temperatur über den Schwellwert ab und die Werte, auf die die Begrenzerschaltung 15 die Auswanderungen des Ausgangssignalstroms begrenzt, werden entsprechend herabgesetzt.

Die Spannung V, wird in Reihe geschalteten Widerständen 711 und 712 zugeführt, die einen Widerstandsspannungsteiler bilden und eine im wesentliehen temperaturunabhängige Spannung von 0,5 Volt an den einen Widerstand 713 enthaltenden Basis-Emitter-Kreis des Transistors 710 liefern. Der Widerstand 713 setzt die Steilheit g_m des Transistors 713 mit zunehmenden Stromwerten herab und verhindert dadurch die Gefahr von thermischen Schwingungen in der Temperaturfühlschaltung. Für einen festen Wert der Basis-Emitter-Spannung nimmt der Kollektorstrom des Transistors 710 wie bei jedem Transistor jenseits eines bestimmten Temperaturschwellwertes der Temperatur der integrierten Schaltung in Abhängigkeit von der Temperatur merklich zu. Eine Zunahme des Kollektorstroms des Transistors 710 hat einen entsprechend größeren Spannungsabfall am Widerstand 707 zur Folge. Die Basisspannung des Transistors 700 und seine Emitterspannung V(T) werden entsprechend verringert.

Die Begrenzerschaltung 15 reagiert hierauf mit einer Verringerung der Maximalwerte der beidseitigen Auswanderungen ihres Ausgangssignalstromes.

Da die Gesamtrückkopplungsschleife bei diesen Bedingungen den Kollektorruhestrom des Transistors 13 herabsetzt, wird auch die Steilheit des Transistors 13 verringert. Dies bewirkt sowohl eine Verringerung des Pegels oder der Amplitude der Ausgangssignalströme von der Begrenzerschaltung 15 als auch eine Begrenzung ihrer maximalen, von Spitze zu Spitze gerechneten Auswanderungen, wenn auch die gesamte elektrische Gesamtrückkopplung diesem Effekt zum Teil entgegenwirkt.
Die Diode 157 wird nicht-leitend, wenn V(T) unter 2 VZ₈Jr fällt. Dies verhindert, daß Strom über die Leitung 160 von den Basis-Emitter-Übergängen der Transistoren 202 und 252 bezogen wird und die Brückenverstärkerschaltung 40 durch die Transistoren 13,151 und 171 unsymmetrisch macht, wenn die Emitterelektrode des Transistors 700 keine niedrige Quellenimpedanz mehr darstellt. Dies ist notwendig, um einen Durchgriff der Kollektorstromschwankungen des Transistors 13 zu den Phasenteilerverstärkern zu verhindern, wenn die Begrenzerschaltung 15 ihren Ausgangssignalstrom auf Null herabsetzen soll. Durch die Verwendung der Diode 157 und der angezapften Kollektorlast 153—154 des Transistors 151 entsteht also das Problem einen Gleichlauf der von der Emitterelektrode des Transistors 700 durch die Widerstände 153 und 156 fließenden

so gegenphasigen Signal Ströme zu gewährleisten, so daß sie sich bei allen Werten von V(T) aufheben. Der Emitterstrom des Transistors 700 soll sich in Abhängigkeit vom Signal so wenig wie möglich ändern, da der Kollektorstrom des Transistors 700, der unmittelbar von seinem Emitterstrom abhängt, zur Festlegung der Gleichspannung am Widerstand 81 verwendet wird. Die Gleichspannung am Widerstand 81 ist dementsprechend über die Verstärkerwirkung des in Emitterschaltung betriebenen Transistors 700 proportional zu V(T).

Da V(T) mit zunehmender Temperatur abnimmt, nimmt auch der Spannungsabfall am Widerstand 81 ab. Dies hat zur Folge, daß die Wirkung der Dioden 83 und 85 auf die Basiselektroden der Verbundtransistoren 41 bzw. 43 bei niedrigeren Oberstromwerten eintritt Mit zuneh-

mender Temperatur wird also die unter Überstrombedingungen zugelassene Verlustleistung der Verbundtransistoren 41 und 43 herabgesetzt Wenn eine Sperrspannung oder eine niedrigere Speisespannung

anliegt und V(T) gleich Null ist, verhindern die Dioden 83 und 85 daß den Verbundtransistoren 41 und 43 nennenswerte Basisströme zugeführt werden.

Der in Emitterschaltung arbeitende Transistor 171 ist mit seiner Basiselektrode über einen Widerstand 172 mit der Kollektorelektrode des Transistors 151 gekoppelt. Der Kollektorstrom des Transistors 171 wird der Emitterelektrode des Transistors 700 zugeführt und vereinigt sich mit den Strömen, die durch die Widerstände 153 und 156 gezogen werden, um bei allen Werten von V(T)und allen Pegeln des Signalstroms von der Kollektorelektrode des Transistors 13 die Signalschwankungen im Emiltersirom des Transistors 700 zu kompensieren.

V(T) wird außerdem von der an der Klemme T5 liegenden Betriebsspannung B + gesteuert und ist im wesentlichen Null, wenn B + unter 7,5 Volt absinkt. Unter diesen Bedingungen fließt Strom durch die Transistoren 701 und 703 sowie den Widerstand 721 zum Basisemitterübergang des Transistors 722, der dadurch in den Flußbereich vorgespannt wird und die Basiselektrode des Transistors 700 auf Massepotential hält. Der Basis-Emitterübergang des Transistors 700 wird nicht in Flußrichtung vorgespannt. Für die Basis-Emitterübergänge der Transistoren 151 und 155 ist keine Flußvorspannung vorhanden. Die Diode 157 ist in Sperrichtung vorgespannt. Die Begrenzerschaltung 15 liefert keine Ausgangssignalströme an die Phasenteilerverstärker 20 und 25. Unter diesen Verhältnissen wird die Vorspannung der Endstufen mit den Verbundtransistoren 41 bis 44 durch die Phasenteilerverstärker 22 und 25 von der örtlichen Rückkopplungsschleife geregelt, die den Differenzverstärker 50 enthält.

Wenn die Spannung B + über etwa 7,5 Volt ansteigt, wird die Schwellwertspannung überschritten, die erforderlich ist, um einen Strom durch eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 723, einer Lawinendiode 724 und den Basis-Emitterübergang eines Transistors 725 fließen zu lassen. Die dem Basis-Emitterübergang des Transistors 725 zugeführte Flußvorspannung bewirkt, daß die Basiselektrode des Transistors 722 auf Massepotential gehalten wird. Der Transistor 722 wird dadurch gesperrt und verursacht dann keinen Spannungsabfall mehr am Widerstand 707. V(T) wird streng in Abhängigkeit vom Kollektorstrom des Transistors 710 gesteuert, der sich, wie erwähnt, in Abhängigkeit von der Temperatur ändert.

Die in Fig. 1 als Dioden dargestellten Einrichtungen 83 und 85 mit asymmetrischen Leitungseigenschaften können die Basis-Emitter-Übergänge von Transistoren enthalten. Ihre Kollektorelektroden können mit der positiven Betriebsspannung an der Klemme T5 gekoppelt sein. Die effektive Quellenimpedanz, die durch den Widerstand 81 den Basiselektroden der Transistoren 411 und 431 dargeboten wird, wird für diese Schaltung durch den Emitterschaltungs-Vorwärtsstromverstärkungsfaktor dieser Transistoren, der gewöhnlich größer als 30 ist, herabgesetzt. Die Kollektorelektroden dieser Transistoren können stattdessen auch mit ihren Basiselektroden verbunden werden, dabei erhält man jedoch nicht den Effekt der Herabsetzung der effektiven Quellenimpedanz, der sich bei der vorher erwähnten Kollektorschaltung ergibt. Die Verwendung von Halbleiterübergängen in den Einrichtungen 83 und 85 asymmetrischer Leitfähigkeit hat den Vorteil, daß sie eine Kompensation für die Basis-Em'üter-Spannungen der Transistoren 411 und 413 bewirken.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. Patentansprüche:

   I. Verstärker mit Überstromschutz mit einem an seiner Basis über wehere Elemente an eiae Signalstromquelle angeschlossenen Ausgangs-Transistor, dessen Emitter mit dem einen Pol eines Strommeßwiderstands verbunden ist, mit einem zwischen dem anderen Pol des Strommeßwiderstands und der Basis des Ausgangs-Transistors geschalteten pn-Obergang eines Halbleiterelements, der bei einem vorgegebenen Spannungsabfall am Strommeßwiderstand leitend ist, und mit einer in Reihe mit dem pn-Obergang geschalteten Spannungsquelle, deren Spannung den leitenden Zustand des pn-Obergangs so lange verhindert, bis der Spannungsabfall am StrommeÖwiderstand den vorgegebenen, sich bei Oberstrom einstellenden Wert annimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelle (70, 700, 81) einen zweiten Transistor (700) enthält dessen Lastwiderstand (81) mit dem pn-Obergang des Halbleiterelements (83) in Reihe geschaltet ist und dessen Basis mit einer Temperaturfühlschaltung (701,710—713) verbunden ist, welche einen gut wärmeleitend mit dem Verstärker (40—44) verbundenen dritten Transistor (710) aufweist, dessen Basis-Emitterstrecke an eine stabilisierte Spannungsquelle (701, 711, 712) angeschlossen ist und dessen Kollektor mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist
2. 2 Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß der zweite Transistor (700) über einen Basiswiderstand (707) mit einer den zweiten Transistor (700) in den Leiizustand vorspannenden Basis-Spannungsquelle (701—706) verbunden ist daß der dritte Transistor (710) denselben Leitungstyp wie der zweite Transistor (700) hat und daß die stabilisierte Spannungsquelle (707, 711, 712) den dritten Transistor (710) nur dann in einen wesentlichen Leitzustand vorspannt wenn die Temperatur von erstem und zweitem Transistor über einen bestimmten Wert ansteigt wobei die Leitfähigkeit des zweiten Transistors (700) bei gesperrtem dritten Transistor (710) zunimmt und den Wert der Spannung am Lastwiderstand des zweiten Transistors (700) erhöht
3. 3. Verstärker nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Spannungs-Überwachungsschaltung (702, 703, 721, 723-725), welche den zweiten Transistor (700) so lange sperrt, solange die Versorgungsspannung unterhalb eines Minimalwerts bleibt, und die einen mit der Basis des zweiten Transistors (700) verbundenen Stelltransistor (722) sowie eine mit der Versorgungsspannung beaufschlagte Schwellspannungsschaltung (723, 724, 725) aufweist.
4. 4. Verstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Begrenzerschaltung (15) zwischen der Signalstromquelle (13) und dem Ausgangstransistor (41 bis 44), die mit dem Emitter des zweiten Transistors (700) verbunden ist und die Signalstromspitzen in einem im wesentlichen linearen Verhältnis zu einer temperaturabhängigen Spannung der Spannungsquelle (700,701, 710—713) begrenzt.

   Die Erfindung betrifft einen Verstärker mit Überstromschutz nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs

   1-Em Verstärker mit Oberstromschutz dieser Artistaus der US-PS 35 26 845 bekannt Wenn bei einem solchen Verstärker der Emitterstrom des Ausgangstransistors infolge erhöhten Basissteuerstroms ansteigt kann an dem Strommeßwiderstand eine entsprechende Spannung festgestellt werden. Wenn diese Spannung einen

   Ό Oberstromwert erreicht, wird durch Festhalten der Basisspannung des Ausgangstransistors die Größe des verfügbaren Basisstroms beschränkt so daß auch der Emitterstrom nicht weiter ansteigen kann. Damit kann die Leistung des Transistors ohne die sonst erforderii-

   '5 eben, unter Umständen zu Schwingungen neigenden Gegenkopplungskreise auf eine sichere Höhe begrenzt wenden.

   Bei dem bekannten Verstärker ist der Wert des Spannungsabfalls-am Strommeßwiderstand, bei dem ein weiteres Ansteigen des Emitterstroms verhindert wird, fest vorgegeben, wobei selbstverständlich der temperaturmäßig ungünstigste Fall angenommen werden muß. Praktisch bedeutet dies, daß die maximal mögliche Ausgangsleistung wesentlich niedriger angesetzt werden muß, als es im Betrieb meistens nötig ist

   Aus der DE-AS 15 13 057 ist eine Schaltungsanordnung zurr selbsttätigen Abschalten der Betriebsspannung beim Auftreten von Oberströmen bei elektrischen Geräten bekannt Die Schaltungsanordnung besitzt im Längszweig zwischen einer Stromquelle und einem Verbraucher eine Serienschaltung bestehend aus einem Strommeßwiderstand und der Emitter-Kollektorstrecke eines Steiltransistors. Der Basisstrom des Stelltransistors hängt vom Betriebszustand eines Steuertransistors ab, dessen Emitter-Kollektorstrecke der Serienschaltung aus dem Strommeßwiderstand und der Emitter-Basisstrecke des Stelltransistors parallelgeschaltet ist und in dessen Emitter-Basiskreis der Strommeßwiderstand in Reihe mit einem Kaltleiter liegt Der Steuertransistor

   to weist einen ausgeprägten Schwellwert in der Basis-Emitter-Kennlinie auf. Die Basis-Emitterspannung des Steuertransistors ist gleich der Summenspannung aus dem Spannungsabfall am Strommeßwiderstand und demjenigen am Kaltleiter, welcher Teil eines Spannungsteilers im Querzweig der Schaltung ist Der Kaltleiter ist mit dem Stelltransistor gut wärmeleitend verbunden und erhöht bei unverändertem Spannungsabfall am Strommeßwiderstand mit steigender Temperatur die Basis-Emitterspannung des Steuertransistors.

   so Der völlige Sperrzustand des Stelltransistors wird bei der bekannten Schaltungsanordnung daher bei höheren Temperaturen bei geringerem Laststrom erreicht als bei niedrigeren Temperaturen.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Verstärker der eingangs genannten Gattung zu schaffen, dessen Überstromschutz in Abhängigkeit von der Temperatur des Verstärkers so steuerbar ist daß die Begrenzung mit zunehmender Temperatur zu niedrigeren Ausgangsströmen des Verstärkers verschoben wird.

   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.

   Die Erfindung löst die angegebene Aufgabe im wesentlichen dadurch, daß die Spannung, auf die die Basisvorspannung des Ausgangstransistors bei Erreichen des Überstromwertes seines Emitterstroms festgehalten wird, in Abhängigkeit von der Temperatur dieses