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Der Elektrolytkondensator weist außerdem infolge seines bekannten
Aufbaus Halbleitereigenschaft auf und
zeigt deshalb eine nichtlineare
Übertragungscharakteristik (Spannung zu Strom) wie eine Diode. Durchläuft somit
ein Wechselstromsignal bzw. ein Tonsignal den elektrolytischen Kondensator, an den
eine Gleichspannung angelegt ist, dann werden Harmonische dieses Wechselstromsignals
erzeugt Ein wegen seiner großen Kapazität und seiner verhältnismäßig geringen Kosten
in einem Transistorverstärker verwendeter Aluminium-Elektrolytkondensator weist,
wie in F i g. 1 dargestellt, eine nichtlineare Verlustcharakteristik auf, wobei
die inneren Verluste, die den Anteil der dielektrischen Verluste tan ö und den Anteil
der Elektrodenverluste zufolge des Elektrodenaufbaus umfassen, nicht linear und
schnell über einen Bereich von einer mittleren Frequenz bis zu hohen Frequenzbereichen
ansteigt Wenn die an den Elektrolytkondensator angelegte Spannung erhöht wird, nehmen
die inneren Verluste zu.
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Die Tatsache, daß die inneren Verluste des Elektrolytkondensators
mit zunehmender Frequenz ansteigen, bedeutet, daß der Verlustwiderstand mit zunehmender
Frequenz ansteigt. Somit kann die Tatsache, daß der Elektrolytkondensator abhängig
von seiner nichtlinearen Übertragungscharakteristik Harmonische eines durch ihn
hindurchgeleiteten Tonfrequenzsignals erzeugt, und daß der Verlustwiderstand des
Kondensators mit zunehmender Frequenz zunimmt, als ein ausreichender Grund dafür
angesehen werden, daß der Elektrolytkondensator eine Quelle von Geräuschen bzw.
Rauschen mit relativ hoher Frequenz darstellt, die in vorliegender Anmeldung als
»Harmonischen-Geräusche« bezeichnet werden.
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Außerdem bedeutet die Tatsache, daß bei zunehmen der, an den Elektrolytkondensator
angelegter Spannung auch die inneren Verluste des Kondensators ansteigen, daß in
dem Transistorverstärker ein Elektrolytkondensator, falls er in einem Schaltungsteil
verwendet wird, an den eine relativ hohe Spannung angelegt wird, einen großen Einfluß
auf die Verbesserung der Güte des Verstärkers hat. Demgemäß wird angenommen, daß
das Vorhandensein eines Entkopplungs-Elektrolytkondensators in einer Speisespannungsschaltung
die Qualität des Transistorverstarkers wesentlich beeinflußt. Eine Beseitigung bzw.
eine Verminderung der Harmonischen-Geräusche, die durch Elektrolytkondensatoren
in der Speisespannungsschaltung erzeugt werden, ist in der älteren deutschen Patentanmeldung
P 25 50 146.6 des gleichen Anmelders beschrieben. Andererseits hat der Erfinder
noch festgestellt, daß bei Vorhandensein eines Elektrolytkondensators in einem Gegenkopplungskreis
eines Transistorverstärkers, der dazu dient, eine Gegenkopplung von der Ausgangsverstärkerstufe
zu einer vorhergehenden Verstärkungsstufe zu bewirken, ebenfalls einen großen Einfluß
auf die Qualität des reproduzierten Tones bzw. Klangs hat. Wenn man unterstellt,
daß durch den Gegenkopplungskreis unerwünschte Harmonischen-Geräusche erzeugt werden,
dann werden diese zu einer vorhergehenden Verstärkerstufe zuruckgekoppelt, und rufen
insofern eine ungünstige Wirkung hervor, als in der darauffolgenden Ausgangsverstärkerstufe
diese Geräusche verstärkt werden. Die Erfindung kam zustande durch Untersuchung
des Gegenkopplungs-Elektrolytkondensators.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Tonfrequenz-Transistorverstärker
verfügbar zu machen, mit dem die durch einen in einem Gegenkopplungskreis bzw.
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Gegenkopplungszweig verwendeten Elektrolytkondensator erzeugten Geräusche
von Harmonischen elimi-
niert oder wenigstens verringert werden können.
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Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Elektrolytkondensator
ein erster unpolarisierter Kondensator parallel geschaltet ist. Weitere Ausgestaltungen
der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
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Es ist bekannt, daß ein unpolarisierter Kondensator wesentlich kleinere
Verluste als ein Elektrolytkondensator aufweist, und dieser unpolarisierte Kondensator
kann so gewählt werden, daß sein Kapazitätswert ausreichend groß ist, um die Harmonischen-Geräusche
kurzzuschließen bzw. zu shunten, d. h. der Kapazitätswert kann kleiner als der des
Elektrolytkondensators gewählt werden. Als unpolarisierter Kondensator kann ein
Papierkondensator, ein aus metallisiertem Papier aufgebauter Kondensator oder ein
Plastikfolienkondensator verwendet werden.
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Das Prinzip der Erfindung zur Beseitigung bzw.
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Verringerung der durch den Elektrolytkondensator verursachten Harmonischen-Geräusche
ist in der Aufnahme bzw. im Kurzschluß der durch den Elektrolytkondensator hervorgerufenen
Harmonischen-Geräusche beim Durchleiten eines zu verstärkenden Signals zu sehen,
die am Verlustwiderstand auftreten, wobei die Aufnahme bzw. der Kurzschluß durch
den unpolarisierten Kondensator mit kleinem Verlustwiderstand und im Hinblick auf
die Harmonischen-Geräusche ausreichend geringer Reaktanz erfolgt.
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Der unpolarisierte Kondensator weist ebenfalls nichtlineare Eigenschaften,
wie sie oben erwähnt worden sind, auf, wenngleich diese ein wesentlich kleineres
Ausmaß haben, als bei einem Elektrolytkondensator. Damit können durch den unpolarisierten
Kondensator ebenfalls Harmonischen-Geräusche, deren niedrigste Frequenz höher liegt
als die durch den Elektrolytkondensator erzeugten Harmonischen-Geräusche, erzeugt
werden. Um auch die durch den ersten unpolarisierten Kondensator erzeugten Harmonischen-Geräusche
zu eliminieren bzw. zu verringern, kann parallel zu diesem Kondensator ein zweiter
unpolarisierter Kondensator mit kleineren Verlusten und kleinerem Kapazitätswert
angeordnet werden. Außerdem kann ein dritter unpolarisierter Kondensator, dessen
Verluste und Kapazitätswert kleiner als die des zweiten unpolarisierten Kondensators
sind, zu diesem parallel geschaltet werden.
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Die Erfindung besteht nicht etwa in der Verwendung einer kostspieligen
Spezialschaltung, sondern in der einfachen Parallelschaltung wenigstens eines unpolarisierten
Kondensators zum Elektrolytkondensator eines Gegenkopplungskreises zu dem Zweck,
die Harmonischen-Geräusche zu eliminieren bzw. zu verringern. Es entstehen jedoch
leider Schwierigkeiten beim quantitativen Nachweis der Auswirkung der Erfindung,
da zu diesen Zwecken bisher noch keine zufriedenstellende Meßtechnik entwickelt
worden ist.
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Es wird jedoch angenommen, daß ein erfahrener Toningenieur in der
Lage ist, mit Leichtigkeit den durch die Erfindung hervorgerufenen Effekt gehörmäßig
zu bestätigen, indem er einfach zu dem Elektrolytkondensator des Gegenkopplungskreises
in einem vorhandenen Transistorverstärker einen unpolarisierten Kondensator parallel
schaltet.
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Die Erfindung wird durch Ausführungsbeispiele anhand von drei Figuren
näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 ein Diagramm, das den Frequenzgang der inneren
Verluste eines Elektrolytkondensators darstellt, F i g. 2 einen Transistorverstärker
gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung, wobei dem Gegenkopplungs-Elektrolytkondensator
ein unpolarisierter Kondensator parallel geschaltet ist, um die Harmonischen-Geräusche
zu eliminieren, und F i g: 3 eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der
dem Gegenkopplungs-Elektrolytkondensator mehrere unpolarisierte Kondensatoren parallel
geschaltet sind, um die Beseitigung bzw. Verringerung der Harmonischen-Geräusche
zu verbessern.
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F i g. 2 zeigt den Fall, bei dem die erfindungsgemäße Maßnahme bei
einem gleichstromsperrenden Gegenkopplungs-Elektrolytkondensator angewandt wird,
der in einer bekannten Transistorverstärkerschaltung, welche einen quasi komplementären
unsymmetrischen Gegentakt-Ausgangskreis umfaßt, eingebaut ist Eine detaillierte
Beschreibung des bekannten Transistorverstärkers dürfte sich erübrigen.
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Der Transistorverstärker nach Fig 2 enthält einen Vorverstärkerkreis
10 mit einem Transistor Q 1, der so geschaltet ist, daß er das zu verstärkende und
zu reproduzierende Eingangssignal aufnehmen kann, ferner einen Treiberverstärkerkreis
20 mit einem Transistor Q 2, der mit dem Ausgang des dem Treiberverstärkerkreis
20 vorgeschalteten Vorverstärkerkreises 10 gekoppelt ist und einem quasi komplementären
Gegentaktausgangskreis 50, der eine komplementäre Verstärkerstufe 30 mit zwei komplementären
Transistoren Q3 und Q4 und eine Ausgangsverstärkerstufe 40 mit Transistoren Q5 und
Q 6 umfaßt Die Ausgangsverstärkerstufe 40 kann mit einer Last wie einem Lautsprecher
60 verbunden werden.
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Wie üblich weist der Transistorverstärker nach F i g. 2 einen Gegenkopplungskreis
auf, der einen Widerstand R1 und einen gleichstromsperrenden Elektrolytkondensator
C1 mit einer Kapazität von 100 bis 200pF enthält und das Ausgangssignal der Stärkerstufe
40 oder des Ausgangskreises 50 zum Vorverstärkerkreis 10, der an der Eingangsseite
des Ausgangskreises 50 angeordnet ist, um eine Vorverstärkerstufe zu bilden, gegensinnig
zurückführt.
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Der Transistorverstärker nach F i g. 2 enthält ferner zusätzlich
zu dem gleichstromsperrenden Gegenkopplungs-Elektrolytkondensator C1 einen Kopplungselektrolytkondensator
C2 mit einer Kapazität von z B.
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etwa 10 pF, um das Eingangssignal in die Vorverstärkerstufe 10 einzukoppeln,
einen Emitternebenschluß-Elektrolytkondensator C3 des Transistors Q 1, einen Kopplungselektrolytkondensator
C4 mit einer Kapazität von z. B. 10 po, um das Ausgangssignal der Vorverstärkerstufe
10 in den Treiberverstärkerkreis 20 einzukoppeln, einen Bootstrap-Elektrolytkondensator
C5 mit einer Kapazität von z. B. 1OCLF, einen Emitternebenschluß-Elektrolytkondensator
C6 des Transistors Q 2, einen Koppelelektrolytkondensator C7 mit einer Kapazität
von z. B. 1000LF, um den Ausgangskreis 50 mit dem Lautsprecher 60 zu verbinden und
Entkopplungskondensatoren C8 und C9, die an einen Speisespannungskreis angeschlossen
sind.
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Der gleichstromsperrende Gegenkopplungs-Elektrolytkondensator C1
wird vom Ausgangskreis 50 mit einer verhältnismäßig hohen Spannung beaufschlagt
und die Harmonischen-Geräusche, die durch den Elektrolytkondensator C 1 erzeugt
werden, werden durch die Vorverstärker- und Treiberverstärkerkreise 10 und 20 verstärkt,
wovon der letztere wiederum mit dem Ausgangskreis 50 verbunden ist Im Hinblick hierauf
hat der Erfinder festgestellt, daß es zur
Verbesserung der Qualität des Verstärkers
wesentlich ist, speziell die Harmonischen-Geräusche, die durch den Elektrolytkondensator
C 1 erzeugt werden, zu eliminieren bzw. zu vermindern. Erfindungsgemäß ist zu diesem
Zweck dem Elektrolytkondensator C 1 ein unpolarisierter Kondensator C 10 wie ein
Papierkondensator, ein aus metallisiertem Papier aufgebauter Kondensator oder ein
Plastikfolienkondensator parallel geschaltet.
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Jeder dieser unpolarisierten Kondensatoren weist wesentlich kleinere
Verluste als der Elektrolytkondensator C1 auf, und falls er so ausgewählt wird,
daß seine Kapazität einige I1F beträgt, erlaubt er einen wirksamen Kurzschluß bzw.
eine Aufnahme der im Elektrolytkondensator C1 beim Durchlauf eines Tonsignals erzeugten
Harmonischen-Geräusche.
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Der unpolarisierte Kondensator weist nichtlineare Eigenschaften auf,
wenngleich diese, verglichen zum Elektrolytkondensator, sehr klein sind. Aus diesem
Grund werden auch im unpolarisierten Kondensator Harmonischen-Geräusche erzeugt,
die einen im Vergleich zum Elektrolytkondensator niedrigen Pegel aufweisen, wenn
ein Tonsignal den unpolarisierten Kondensator durchläuft. Eine Beseitigung bzw.
Verminderung der durch diesen ersten unpolarisierten Kondensator erzeugten Harmonischen-Geräusche
ist ebenfalls erwunscht, um die Deutlichkeit und das Auflösungsvermögen des reproduzierten
Tones bzw. Klangs zu verbessenL Vorzugsweise ist deshalb dem ersten unpolarisierten
Kondensator ein zweiter unpolarisierter Kondensator mit kleineren Verlusten, als
sie der erste unpolarisierte Kondensator aufweist, und mit einer genugend großen
Kapazität (die kleiner sein kann als die des ersten unpolarisierten Kondensators)
parallel geschaltet, um die durch den ersten unpolarisierten Kondensator verursachten
Harmonischen-Geräusche kurzzuschließen. Ferner kann zum ersten und zum zweiten unpolarisierten
Kondensator noch ein dritter unpolarisierter Kondensator parallel geschaltet sein,
um die durch den zweiten unpolarisierten Kondensator erzeugen Harmonischen-Geräusche
zu eliminieren bzw.
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zu vermindern.
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Es ist vorteilhaft, wenn auf diese Weise, wie in F i g. 3 dargestellt,
dem Elektrolytkondensator mehrere unpolarisierte Kondensatoren parallel geschaltet
werden, um den Effekt der Beseitigung bzw. der Verringerung der Harmonischen-Geräusche
zu vergrößern. So werden z B. bei einer Ausführungsform, bei der als erster zum
Elektrolytkondensator C 1 parallel geschalteter unpolarisierter Kondensator C 10
ein Polyäthylenterephthalat-Folienkondensator mit einer Kapazität von etwa 2,2 I1F
benutzt wird, weitere durch den Gehörsinn erfaßbare Verbesserungen erzielt, wenn
ein Polypropylen-Folienkondensator mit einer Kapazität von etwa 0,15 I1F, der kleinere
Verluste als der Polyäthylenterephthalat-Folienkondensator aufweist, als zweiter
parallel zum Elektrolytkondensator C 1 geschalteter unpolarisierter Kondensator
CII benutzt wird und ferner ein Polystyrol-Folienkondensator mit einer Kapazität
von etwa 0,01 pF und mit kleineren Verlusten, als ihn die beiden anderen Kondensatoren
aufweisen, als dritter unpolarisierter Kondensator C 12 benutzt wird, der parallel
zum Elektrolytkondensator C 1 geschaltet ist.
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Wie beschrieben, kann gemäß der Erfindung lediglich durch Parallelschalten
von wenigstens einem unpolarisierten Kondensator zum gleichstromsperrenden Elektrolytkondensator
im Gegenkopplungszweig eine Vergrößerung der Deutlichkeit und des Auflösungsvermögens
eines reproduzierbaren Tones und damit ein
wesentlicher wirtschaftlicher
Vorteil erzielt werden.
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Selbstverständlich ist die Erfindung nicht nur auf Verstärker mit
bipolaren Transistoren, sondern auch auf Verstärker mit unipolaren Transistoren
anwendbar, wenn bei diesen ein Elektrolytkondensator verwendet wird. Ferner ist
die Erfindung auch anwendbar bei einem Verstärker mit einer komplementären symmetrischen
Gegentaktausgangsschaltung, und sie kann außerdem in gleicher Weise, wie bei einem
Verstärker, zum Steuern eines Lautsprechers bei einem Verstärker eingesetzt werden,
der dazu dient, Tonsignale auf ein Aufnahmemedium aufzunehmen.