-
Anlage zur
-
Patentanmeldung Gegentakt-B-Leistungsverstärker Die Erfindung betrifft
einen Gegentakt-B-Leistungsverstärker zur Verstärkung von Wechselspannungen, mit
zwei komplementären Transistor-Verstärkerstufen für die positiven und negativen
Halbwellen der Wechselspannung.
-
Ein Verstärker wird als Gegentakt-B-Verstärker bezeichnet, wenn er
zwei Verstärkerstufen aufweist, die abwechselnd je eine halbe Periode lang in Betrieb
sind und die für eine Eingangsspannung von Null Volt beide gesperrt sind. Die Schaltung
nimmt daher keinen Ruhestrom auf.
-
Solche Gegentakt-B-Verstärker sind an sich bekannt.
-
Folgende Schaltungsausführungen stellen den Stand der Technik dar:
1. Zwei gleichartige Transistoren steuern einen Trafo mit einer Primärwicklung,
die eine Mittelanzapfung aufweist.
-
2. Zwei komplementäre Endtransistoren steuern über einen großen Auskoppelkondensator
einen Trafo mit einfacher Primärwicklung.
-
3. Eine Brückenschaltung mit vier komplementären Endtransistoren steuert
einen Trafo mit einfacher Primärwicklung.
-
Bei der 1. und 3. Alternative sind zur Ansteuerung der Endtransistoren
phasenumgekehrte Signale erforderlich.
-
Die Schaltung nach 2) benötigt einen großen und teuren Auskoppelkondensator.
Bei der zweiten und dritten Schaltung sind bei sonst gleichen Daten die Ströme in
den Endstufentransistoren doppelt so groß wie bei der ersten Alternative. Für Schaltungen,
die zwei phasenumgekehrte Signale benötigensist darüber hinaus ein teurer und aufwendiger
Treibertransformator erforderlich.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gegentakt-B-Verstärker
zu entwickeln, zu dessen Ansteuerung keine phasenumgekehrten Spannungen, kein Koppelkondensator
großer Kapazität und kein Treibertransformator erforderlich sind
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Ausgangsübertrager mit zwei
Primärwicklungen vorgesehen ist und daß jede Primärwicklung mit einer der beiden
komplementären Transistorstufen je eine Reihenschaltung bildet.
-
Eine bevorzugte Ausführungsform ergibt sich in weiterer Ausgestaltung
der Erfindung dadurch, daß jede der beiden komplementären Transistorstufen wenigstens
einen zweistufigen Verstärker darstellt, dessen Ausgangstransistor in Reihe zu je
einer Primärwicklung des Ausgangsübertragers geschaltet ist und daß in jeder der
beiden komplementären Transistorstufen ein Differenzverstärker vorgesehen ist.
-
Um unkontrollierte Schwingungen des Verstärkers zu verhindern, wird
in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Verstärkung bei höheren Frequenzen dadurch
herabgesetzt, daß einmal die Basis des Eingangs transistors jedes Differenzverstärkers
über einen Kondensator mit seiner Schaltstrecke verbunden ist und daß zum anderen,
bei Vorliegen einer Gegenkopplung, parallel zu den Gegenkopplungswiderständen Kondensatoren
vorgesehen sind.
-
Die Vorteile der Erfindung bestehen insbesondere darin, daß mit wenig
Aufwand und billigen Bauteilen ein Verstärker entwickelt wurde, der trotzdem vergleichbare
Leistungen gegenüber dem Stand der Technik hervorbringt.
-
Im einzelnen sind keine phasenumgekehrten Spannungen, kein Koppelkondensator
großer Kapazität und kein Treibertransformator mehr erforderlich, und es wird eine
gute strommäßige Ausnutzung der Endstufentransistoren erzielt, d.h., ein relativ
geringer Strom erbringt eine hohe Ausgangsleistung.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
-
Da der dargestellte Gegentakt-B-Leistungsverstärker vollkommen komplementär-symmetrisch
aufgebaut ist, soll im folgenden nur ein Verstärkerteil für eine Halbwelle beschrieben
werden. Die Bezugszahlen der entsprechenden Bauteile des Verstärkerteils für die
andere Halbwelle sind jeweils um hundert erhöht. An die Stelle von PNP-Transistoren
treten NPN-Transistoren oder umgekehrt.
-
Anschlüsse am positiven Pol 10 einer Versorgungsspannungsquelle und
Anschlüsse an Masse sind bei den beiden Verstärkerteilen ebenfalls umgekehrt.
-
Die Emitter zweirPNP-Transistoren 11, 12 sind über einen gemeinsamen
Emitterwiderstand 13 mit dem positiven Pol 10 verbunden. Der Kollektor des Transistors
12 ist sowohl mit Masse, wie auch über einen Kondensator 14 mit der Basis desselben
Transistors verbunden. Der Kollektor des Transistors 11 ist sowohl mit der Basis
eines weiteren NPN-Transistors 15, wie auch über einen Widerstand 16 mit Masse verbunden.
Die Basis des Transistors 11 ist an den Verknüpfungspunkt zwischen zwei Widerständen
17, 18 angeschlossen, die einen Spannungsteiler bilden, an dem die Versorgungsspannung
angelegt ist. Der Kollektor des Transistors 15 ist über eine erste Primärwicklung
19 eines Ausgangsübertragers 19, 119, 20 an den positiven Pol 10 angeschlossen.
Der Ausgangsübertrager besteht aus den beiden Primärwicklungen 19, 119 und der Sekundärwicklung
-20, deren Anschlüsse mit zwei Ausgangsklemmen 21, 22 verbunden sind. Der Kollektor
des Transistors 15 ist weiterhin über einen Gegenkopplungswiderstand 23 mit der
Basis des Transistors 12 verbunden. Parallel zum Gegenkopplungswiderstand 23 ist
ein Kondensator 24 geschaltet. Der-Emitter des Transistors 15 ist mit Masse verbunden.
-
Der Mittelabgriff eines an die Versorgungsspannung angeschlossenen
Spannungsteilers, der aus drei Widerständen 25, 26, 27 besteht, ist jeweils an die
Basis der Transistoren
12, 112 angeschlossen. Dadurch liegt an
der Basis die halbe Versrogungsspannung. An einem weiteren Abgriff des Spannungsteilers
25, 26, 27 ist über eine Eingangsklemme 28 und einen Eingangs-Koppelkondensator
29 die Eingangsspannung gelegt.
-
Die Wirkungsweise der dargestellten Schaltungsanordnung besteht darin,
daß eine an der Klemme 28 und somit an der Basis der Transistoren 12, 112 anliegende
Wechselspannung abwechselnd über die Transistor-Verstärkerstufen 11, 12, 15 bzw.
111, 112, 115 verstärkt wird. Die negative Halbwelle wird dabei über die Transistoren
111, 112, 115 verstärkt, indem der Transistor 112 mehr sperrt.und dadurch die Transistoren
111 und 115 mehr leitend werden.
-
Dasselbe geschieht bei einer positiven Halbwelle bei den Transistoren
11, 12, 15, bei der dann der Transistor 12 mehr sperrt und die Transistoren 11,
15 mehr leitend werden. Die beiden verstärkten Halbwellen, die an den beiden Primärwicklungen
19, 119 anliegen, werden in der Sekundärwicklung 20 wieder zu einer vollständigen
Schwingung zusammengesetzt.
-
Der Spannungsteiler 23, 25, 26, 27, 123 ist so dimensioniert, daß
am Verknüpfungspunkt zwischen den Widerständen 25, 26, d.h. an der Basis der Transistoren
12, 112, die halbe Versorgungsspannung anliegt. Die Spannungsteiler 17, 18 bzw.
117, 118 an der Basis des Ausgangstransistors 11 bzw. 111 der Differenzverstärker
11, 12 bzw. 111 112 bestehen ebenfalls aus ungefähr gleich großen Widerständen,
17, 18, 117, 118 und sind exakt so eingestellt, daß an den Widerständen 16 bzw.
116 eine Spannung anliegt, durch die die Transistoren 15, 115 gerade noch nicht
leiten bzw. einen sehr kleinen Ruhestrom aufweisen.
-
Das Verhältnis R16/R13, bzw. R116/R113, bestimmt die Spannungsverstärkung
des Transistors 11 bzw. 111.
-
Um einen geringen Klirrfaktor zu erhalten, sind beide Halbwellenverstärker
über die Gegenkopplungswiderstände 23 und 123 stark spannungsgegengekoppelt. Die
Verstärkung wird dabei wie bei einem gegengekoppelten Operationsverstärker durch
das Verhältnis R23/R26, bzw. R123/R126 festgelegt.
-
Die parallel zu den Gegenkopplungswiderständen 23, 123 geschalteten
Kondensatoren 24, 124 verstärken die Gegenkopplung bei höheren Frequenzen und setzen
dadurch bei diesen Frequenzen die Verstärkung herab. Dadurch werden unerwünschte
Schwingungen des Verstärkers vermieden.
-
Dem gleichen Zweck dienen die Kondensatoren 14, 114, die durch Überbrückung
jeweils der Basis-Kollektor-Strecke der Transistoren 12, 112 deren Verstärkung ebenfalls
herabsetzen.
-
Die durch die Spannungsteiler 17, 18, bzw. 117, 118, bzw.
-
25, 26, 27 eingestellten, im wesentlichen gleichen Basisspannungen
der Transistoren 11, 12, 111, 112 erzeugen eine gute Gleichtakt-Unterdrückung.
-
Als äquivalente Lösung zu der beschriebenen Schaltungsanordnung können
statt der Differenzverstärker auch Operationsverstärker eingesetzt sein.
-
Leerseite