DE2705578C3

DE2705578C3 - Leistungsverstärkerschaltung

Info

Publication number: DE2705578C3
Application number: DE2705578A
Authority: DE
Inventors: Kenro Hamamatsu Shizuoka Oguri (Japan)
Original assignee: Nippon Gakki Co Ltd
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1976-02-10
Filing date: 1977-02-10
Publication date: 1980-05-08
Also published as: DE2705578B2; DE2705578A1; JPS5832801B2; JPS5296853A; US4099139A

Description

Die Erfindung betrifft einen Zwei-Betriebsarten-Leistungsverstärker mit einem Spannungsverstärker, der mit einem Stromverstärker gekoppelt ist, und mit einer Umschaltvorrichtung zur wahlweisen Änderung des Spannungsversorgungspegels und des Vorspannungszustandes des Stromverstärkers zur Einstellung der Verstärkerbetriebsart. /. B. für A- oder B-Betrieb.

Üblicherweise wird ein Tonfrequenzverstärker in der A- oder B- (oder A/B-) Betriebsart betrieben. Die Α-Betriebsart hat dabei den Vorteil kleiner Verzerrungen, jedoch den Nachteil eines niedrigen Wirkungsgrades. Bei einem Verstärker im B-Betrieb treten gerade entgegengesetzte Vorteile und Nachteile auf. Wenn ein höherer Wirkungsgrad gewünscht wird, wie dies normalerweise bei einem Leistungsverstärker der Fall ist, so wird üblicherweise eine Gegentakt-B-Schaltung verwendet, bei der jedoch in einem gewissen Umfang eine Verzerrung im Ausgangssignal unvermeidlich ist. Diese Verzerrung wird infolge des Grundprinzips des B-Betriebsverstärkers insbesondere im Kleinsignalbereich merklich. Wenn es möglich ist, die Vorspannbetriebsart vom B-Betricb zum A-Betrieb (oder umgekehrt) umzuändern, so können die Anforderungen in einem größeren Bereich befriedigt werden. Ein Leistungsverstärker kann dann nämlich,

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wenn eine höhere Ausgangsleistung erforderlich ist, im B-Betrieb arbeiten und im Α-Betrieb dann, wenn ein Ausgangssigna! mit höherer Qualität, aber verminderter maximaler Ausgangsleistung erforderlich ist. Beispiele solcher Leistungsverstärker mit änderbarer Betriebsart sind in der DE-OS 2365289 beschrieben. Dort ist in der Schaltung ein Schalter zum Umschalten der Vorspannung vorgesehen, der die Vorspannung für den Verstärkungstransistor in der Leistungsendsiufe einstellt. Der Vorspannpunkt der Endstufe wird durch diesen Umschalter geändert, wodurch sich eine Änderung der Vorspannungsbetriebsart ergibt. Bei dieser Anordnung ist jedoch eine große Länge für die Verdrahtung zwischen dem Vorspannungsumschalter und der Vorspanneinstellschaltung erforderlich, so daß das Ajisgangssignal leicht durch externes Rauschen und Störungen beeinflußt wird. Darüber hinaus kann auch der Verdrahtungsvorgang an sich kompliziert sein, und ferner muß der Vorspannungsumschalter von außen her betätigt werden und besitzt einen mechanischen Kontak', wobei sich an der Kontaktstelle eine schlechte elektrische Verbindung ergeben kann.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel einer Leistungsverstärkerschaltung gemäß DE-OS 2365289 ist ein Vorspannungsumschalter in der Vorspanneinstellschaltung für den Verstärkungstransistor vorgesehen, um die Vorspannung und somit die Betriebsart der Endstufe ähnlich wie oben beschrieben umzuschalten, wobei ferner noch ein weiterer Umschalter mit dem Vorspannungsumschalter verriegelt vorgesehen ist, um die Versorgungsspannung für die Endstufe umzuschalten. Im allgemeinen ist bei einem A-Betriebs-Verstärker der Vorspannpunkt auf einem mittleren Punkt der Last- oder Widerstandslinie eingestellt, und es kann daher ein relativ großer Leerlaufstrom durch den Transistor fließen. Es ist daher notwendig, die Versorgungsspannung für den Endstufenverstärker im Α-Betrieb auf ein Mehrfaches derjenigen im B-Betrieb zu vermindern. In Anbetracht dessen ist in dieser Schaltung ein Umschalter zur Umschaltung der Versorgungsspannung vorgesehen. Nur durch die Verriegelung des Vorspannungsumschalters und des Versorguiigsspannungsumschalters kann jedoch ein Überstrom nicht vollständig am Durchfließen des Verstärkungstransistors in der Endstufe gehindert werden, was eine Beschädigung oder Verschlechterung der Eigenschaften des Transistors zur Folge haben kann. Normalerweise ist nämlich eine Kapazität von beträchi'icher Größe mit der Versorgungsspannungsleitung und/oder der Leistungsquellenschaltung verbunden. Selbst wenn daher der Versorgungsspannungsumschalter umgeschaltet wird, ändert sich die Versorgungsspannung selbst nicht schnell. Wenn die Betriebsart des Endstufenverstärkers vom B-Betrieb auf den Α-Betrieb umgeschaltet wird, so kann die Vorspannung entsprechend dem A-Betrieb auf einen hohen Pegel umgeschaltet werden, während die Versorgungsspannung noch nicht auf den erforderlichen Wert abgesunken ist. Dann kann ein zu großer Leerlaufstrom fließen und Schädigungen am Verstärkurigstransistor der Endstufenleistungsverstäfkerschaltung hervorrufen. Zur Vermeidung solcher Nachteile kann eine Zeitverzögerung zwischen der Betätigungszeit des Vorspannungsumschalters und der Betätigung des Versorgungsspannungsumschalters vorgesehen werden. Dies führt jedoch zu einem komplizierten Schultungsaufbau. Da sich ferner die Anstiegs- oder Abfallzeit der Versorgungsspannung über einen großen Bereich hinweg abhängig von der Betriebszeitsteuerung und den aufeinanderfolgenden Betriebsvorgängen ändern kann, ist es nicht leicht, einen diese Bedingungen erfüllenden Schalter zu realisieren. Ferner sind die Nachteile des zuerst erwähnten Ausführungsbeispiels bei diesem Ausführungsbeispiel noch immer vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

IQ zwei Betriebsarten-Leistungsverstärker der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß in unkomplizierter, nicht störanfälliger Weise die Betriebsartenumschaltung erfolgen kann, ohne daß zu große schädliche Ströme im Stromverstärker auftreten.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind erfindungsgemäß die Maßnahmen des Kennzeichens des Anspruchs 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich dabei aus den Unteransprüchen. Es sei noch darauf hingewiesen, daß es aus den Literaturstellon »Funk-Technik«, 1965, Nr. 18, S. 741, Bild 1 und »radio mentor«. Heft F. :959, S. 650 bereits bekannt ist, einen Verstärker voi/> sehen, der allein durch Veränderung der Vorspannung klassenumschaltbar ist. US-PS 3683 289 beschreibt ferner bereits eine Anordnung, bei welcher eine erste sich im Α-B· trieb befindliche Stufe mit einer zweiten sich im B-Betrieb befindlichen Stufe durch eine Induktivität gekoppelt ist. Ferner beschreibt die Literaturstelle »radio mentor«, Heft 3, 1972, S. 114-118, einen umschaltbaren Leistungsverstärker, ohne aber die Verwendung eines Versorgungsspannungsdetektors vorzusehen, der seinerseits eine Änderung der Vorspannung bewirkt.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm des Grundaufbaus der Erfindung,

Fig. 2 ein Teilschaltungsdiagramm einer erfindungsgemäßen Leistungsverstärkerschaltung,

I ig. 3 ein Schaltbild einer Leistungsverstärkerschaltung, welche die Anordnung gemäß Fig. 2 verwendet,

« Fig. 4 ein Schaltbild einer Leistungsquellenschaltung zur Erzeugung der Versorgungsspannung und für die Schaltung gemäß Fig. 3,

Fig. 5 ein Teilschaltbild einer Leistungsverstärkerschaltung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 1 zeigt den Grundaufbau der erfindungsgemäßen Leistungsverstärkungsschaltung mit umschaltbarer Betriebsart. In Fig. 1 sind die Transistoren Ql und QI komplementäre Transistoren, welche die Endstufenleistungsverstärkerschaltung bilden. Das Eingangs.signal w^:rd zuerst in einem Spannungsverstärkerschalter 3 spannungsverstärkt und dann den Leistungisverstä'-kertransistoren Ql und Q2 über eine Vorspanneinste'Ischaltung 1 zugeführt. An die komplementären Transistoren Q\ und Ql sind Versorgungsspan.iungen + V. und — V₁ angelegt. Diese Versorgungsspannung V₁ wird in einer Spannungsdetektorschaltung 4 festgestellt (ausgeweitet). Die Detektorschaltung 4 vergleicht die Versorgungsspan-

nung V₂ mit einer Bezugs-' oder Referenzspannung V_rlf und steuert den Votspannungsumschaltkreis 5. Der Ausgang des Vorspannungsumschaltkreises 5 liegt ari der Vorspanneinstellschaltung 1 an, um eine

geeignete Vorspannung für die Verstärkerlransistorcn Ql und Q2 einzustellen. Im Betrieb werden die Versorgungsspannungen + V₂ und - V₂ umgeschaltet, und zwar bei der Auswahl der Vorspannungsbetriebsart durch irgendwelche Schaltmittel in einer (nicht ge^ zeigten) LeistungsqueÜenschaltung. Beispielsweise ist V₁ gleich 55 Volt für den B-Betrieb, und V₂ ist 25 Volt für den A-Betricb. Die Versorgungsspannung V₁ für den Spannungsverstärker 3 wird hier unabhängig von der Vorspannungsbetriebsart konstant eingestellt, beispielsweise auf 60 Volt. Die Bezugsspannung V_rfl kann irgendeine beliebige konstante Spannung sein. Die Spannungsdetektorschaltung 4 besitzt eine Schwellenspannung, beispielsweise 28 Volt, etwas oberhalb der Versorgungsspannung für den A-Betrieb, V₂ = 25 V, basierend auf der Bezugsspannung V_nJ. Wenn beispielsweise die Vorspannungsbetricbsärt von B-Betrieb auf Α-Betrieb umgeschaltet wurde und die Versorgungsspannung V₂ von 55 V auf ungefähr 28 V abgenommen hat, so erzeugt und liefert die Spannungsdetektorschaltung 4 ein Detektor- oder Auswert-Signal an die Vorspannungsumschaltschaltung 5. Die Vorspannungsumschaltschaltung 5 wird durch dieses Detektorsignal betätigt und steuert den Vorspannungseinstellkreis 1 zur Herstellung einer Vorspannung für den A-Betrieb.

Die Bezugsspannung V_lcf kann hier durch die Versorgungsspannung V_x für die Spannungsverstärkerschaltung 3 gebildet werden. Alternativ kann die Versorgungsspannung V₁ für die Spannungsverstärkerschaltung 3 auch so angeordnet werden, daß sie beim Umschalten der Vorspannungsbetriebsart umgeschaltet wird.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Leistungsverstärkerschaltung, wobei die gleichen Bizugszeichen wie in Fig. 1 ähnliche Teile bezeichnen. Die Spannungsdetektorschaltung 4 umfaßt einen Schalttransistor Q21 mit einem mit einem Widerstand Ä31 verbundenen Kollektor. Der Emitter des Transistors Q21 ist mit der Versorgungsspannung Vl verbunden und seine Basis liegt am Verbindungspunkt £in<*c anc WiHprctänHpn R¹K¹X iinrl /?34 pphildptf*n Spannungsteilers. Die Vorspannungsumschaltschaltung 5 weist einen Widerstand R32 in Serie geschaltet mit dem Widerstand R31 auf, und eine Diode D12 liegt parallel zum Widerstand R32, um eine Umkehrspannung am Widerstand R32 zu verhindern. Bei diesem Ausführuiigsbeispiel wird beispielsweise die Bezugsspannung V_rif aus einer Versorgungsspannung V₁ = 60 V gebildet, und die Versorgungsspannung V₂ wird zwischen 55 V (B-Betrieb) und 25 V (A-Betrieb) umgeschaltet. Das Spannungsteilerverhältnis der Spannungsteilerschaltung ist derart gewählt, daß der Transistor Q21 dann ein- (aus-)geschaltet wird, wenn die Versorgungsspannung V₂ unter einen Wert abnimmt (darüber ansteigt), der etwas oberhalb der Spannungsversorgung für den Α-Betrieb, beispielsweise bei ungefähr 28 V, eingestellt ist. Die Widerstände R31 und R32 bilden die Last für den Transistor Q21. Die Spannung am Verbindungspunkt der Wi- ^₀ derstände i?31 und R32 wird durch die Schaltwirkung des Transistors Q21 umgeschaltet und in den Vorspannungsumschaltkreis 5 eingegeben. Der Vorspannungsumschaltkreis 5 besteht aus einem veränderbaren Widerstand VR12 und einem Widerstand R3Q sowie einer Bypass-Schaltung aus einem veränderbaren Widerstand VRIl und einem Schalttransistor Q19, gesteuert durch die Ausgangsspannung der Spannungsdetektorschaltung 4. Wenn der Transistor Q19 eingeschaltet ist, so liegt die Bypass-Schaltung aus veränderbarem Widerstand VRIl und Transistor Q19 parallel zum Widerstand Λ30. Die Vorspanneinstellschaltung 1 umfaßt ein Paar Transistoren Ql8 und Ql7, Kondensatoren Cl9 und C2Ö sowie einen Widerstand Λ29, wobei die drei zuletzt genannten Elemente die Eingangskreise für die Transistoren Q17 und Q18 bilden. Eine Konstantstromquellenschaltung, gebildet aus einem Widerstand R28 und Transistor Q20, bildet eine Belastung für den Spannungsverstärker 3 in Fig. 1.

Wenn die Versorgungsspannung + V₁ die Schwellenspannung, beispielsweise 28 V, infolge der Umschaltung in den B-Betrieb übersteigt, so werden Transistoren Q21 und somit Transistor Q19 ausgeschaltet. Dann wird die Bypass-Schaltung aus veränderbarem Widerstand VRIl und Schalttransistor QIv von der Spannungsieiierschaiiung der Vurspannungswechselschaltung 5 abgeschaltet. Auf diese Weise ist die Basisvorspannung für den Transistor Q18 der Vorspanneinstellschaltung 1 durch die Widerstände VR12 und Ä30 bestimmt und wird auf einem hohen Wert gehalten. Demgemäß wird der Transistor Q18 eingeschaltet, um die Emitterbasisvorspannung des Transistors QYI zu erhöhen. Die Kollektoremitterspannung des Transistors QYl wird dadü.ch auf einen vorbestimmten niedrigen Wert reduziert, der die Vorspannung für eine (nicht gezeigte) Stromverstärkerstufe im B-Betrieb bildet.

Wenn die Versorgungsspannung V₂ unter den Schwellenwert (28 V) reduziert wird, so wird der Transistor Q21 und somit der Transistor Q19 eingeschaltet und die Basisvorspannung für den Transistor Q18 nimmt ab, und zwar infolge der Umgehungsschaltung at ■; dem veränderbaren Widerstand VRIl und dem Transistor Q19. Der Transistor Q17 erzeugt dann eine hohe Kollektoremitterspannung, welche die Vorspannung für die Leistungsverstärkerstufe im A-Betrieb bildet.

Die Vorspannungsumschaltung 5 kann als ein Teil ripr Vnrsnanminßseinstellschaltune 1 betrachtet werden, wenn die Vorspanneinstellschaltung 1 als die Schaltung zur Erzeugung einer entsprechenden Vor-. spannung angesehen wird, und zwar infolge der Spannungsänderung in der Versorgungsspannung, festgestellt in der Spannungsdetektorschaltung 4.

Fig. 3 zeigt ein vollständigeres Schaltbild einer Leistungsverstärkerschaltung, welche die Schaltung gemäß Fig. 2 verwendet. In Fig. 3 ist gestrichelt ein Block 2 dargestellt, der eine ähnliche Stellung wie die in Fig. 2 bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel liegt eine Zener-Diode ZDl in Serie mit dem Widerstand i?33, um die Versorgungsspannungsfluktuation und die Temperaturabhängigkeit des Transistors Q21 zu kompensieren. Links ist eine Differentialspannungsverstärkerstufe gezeigt, während rechts eine Stromverstärkerstufe zu sehen ist.

Die Differentialverstärkerstufe umfaßt ein Paar von pnp-Transistoren QlO und QIl, deren Emitter gemeinsam mit einer Leitungsspannung V₁ verbunden sind, und zwar über eine Konstantstromschaltung aus einem Transistor Q12, Widerständen Ä10, All und i?12, sowie einem Paar von Seriendioden DlO. Die Kollektoren der Transistoren QlO und QIl stehen mit einer anderen Leitungsspannung — F₁ über entsprechende Lasten aus Transistoren Q13 und Q14 und Widerständen R13 und R14 in Verbindung. Eine

Scficnschalfung aus einem Widerstand /?15 und einer Parallelschaltung aus einem Potentiometer VRlO und einem Paar von Dioden D18 liegt zwischen der Erdleitung E ti'fid einer Leitungsspanining - K₁. Der Gleitkontakt des Potentiometers VRlQ liegt über eineu Widerstand /?16 an der Basis des Transistors QlO. Das art Eiiigangsklernrrie IN angelegte Eingangssignal wird an die Basis des Transistors QlO über eintf Eingangsschaltung aus Widerständen /?17< /?18 und R19 und einem Kondensator ClO und einem koppelkondensatnr CIl angelegt, nie Basis des anderen Transistors QIl des Differentialverstärkers ist angelegt mit dem Ausgang der Endstufenleistungsverstärkerschaitung (noch zu beschreiben) über ein Rückkoppelnclzwerk aus Widerständen Λ20, R21 '5 und /?22 und Kondensatoren C12 und C13. Kondensatoren C14, ClS und C16 und ein Widerstand R23 sind vorgesehen, um die Phasenverschiebung zu komnpnQiPron iirirl Knnrlpncatnrpn C17 und C18 Sind Versorgungsspannung + V₂ über eine vorbestimmte Spannung (beispielsweise 28 V) ansteigt, die als etwas oberhalb der Versorgungsspannung für den A-Betricb (beispielsweise 25 V) ausgewählt ist.

Die Transistoren Q22 und Q23 bilden eine Tfcibcrstufe einer komplementären Gegentaktschaltung Und Köllektöf-Bauarl. Die Kollektoren der Transistoren Q22 und Q23 sind mit den Leitungen der Vcrsorgungsspannungen + V₂ und - V₂ verbunden, und die Emitter sind miteinander durch Widerstände R3S und /?36 und eine Diode D13 verbunden. Die beiden Elektroden der Diode D13 stehen über Widerstände R37 und R38 mit der Ausgangsleitung GUT in Verbindung. Die Emitter der komplementären Transistoren Q22 und Q23 sind mit den Basen der Transistoren Q24, Q25, Q26 und Q27 der Leistungsendverstärkerschaltung durch Widerstände R39, R40, R41 und R42 gekoppelt. Transistorpaare Q24-Q25 bzw. ΟΪ6— OTi werden naraüe! betrieber!. Die Emitter der

Entkopplungskondensatoren für die Spannungsleitungen + V₁ und - V_x.

Die Basen der Transistoren Q13 und Q14 liegen einerseits am Kollektor des Transistors QlO und andererseits an der Basis des Transistors Q15. Der Emitter dieses Transistors Q16 liegt über einen Widerstand R24 an der Leitungsspannung — V_x und der Kollektor liegt in Kaskoden-Schaltung am Transistor Qi6, der mit einer konstanten Vorspannung über Widerstände R25, R26 und R21 versorgt wird.

Wie oben in Verbindung mit Fig. 2 beschrieben tVurde, bilden die Transistoren Q17 und Q18 eine Vorspannungseinstellschaltung und ein Transistor Q19 bildet eine Vorspannungsumschaltschaltung. Der Emitter des Transistors Q17 ist mit der Leitungsspannung + K₁ über eine Konstantstromschaltung, bestehend aus einem Widerstand Λ28, dem Diodenpaar DlO und einem Transistor Q20, verbunden. Der Kollektor des Transistors Q17 und die Emitter der Transistoren Q18 und Q19 sind mit dem Kollektor eines Transistors Q16 verbunden. Die Basis des Transistors Q17 ist verbunden mit dem Emitter und Kollektor von Q19 durch einen Kondensator C19 und Widerstand H29. Der Kollektor des iransistors Q19 ist mit dem Emitter des Transistors Q17 über verär,-derbare Widerstände VRIl und VR12 verbunden. Der Verbindungspunkt der veränderbaren Widerstände VRIl und VR12 liegt an der Basis des Transistors Q18. Bezugszeichen /?30 bezeichnet einen Widerstand, während C20 einen Kondensator bezeichnet.

Die Umschaltung des die Vorspannungsumschaltschaltung bildenden Transistors Q19 wird durch einen Transistor Q21 durchgeführt, der den Pegel einer Versorgungsspannung + V₂ für die Endstufenleistungsverstärkungsschaltung feststellt. Die Basis des Transistors Q19 ist über einen Widerstand R31 mit dem Kollektor eines Transistors Q21 verbunden. Ein Widerstand R32 gestattet das Fließen eines Leckstroms von den Transistoren Q19 und Q20, und eine Diode ö 12 verhindert das Anlegen einer Gegen- oder Umkehrspannung an Basis/Emitter des Transistors Q19. Die Basis des Transistors Q21 wird durch eine Spannung vorgespannt, weiche durch Aufteilung der Spannungsdifferenz der Versorgungsspannungen + V₁ und + V₂ durch Widerstände R33 und R34 gebildet wird. Die Schweuenspannung des Umschaitens des Transistors Q21 ist derart angeordnet, daß der Transistor Q21 dann abgeschaltet wird, wenn die Transistoren Q24, Q25, Q26 und Q27 sind mit der Ausgangsleitung OUT durch Widerstände /?43, Λ44. R45 und R46 verbunden. Die Kollektoren dieser Transistoren Q24, Q25, Q26, Q27 stehen mit den Leitungen der Versorgungsspannung + V₂ und — V₁ in Verbindung. Diese Leistungsverstarkerschaltung besitzt einen komplementären, einen Eintaktausgang aufweisenden Gegentaktschaltungsaufbau in Emitterbasisschaltung (gemeinsame Emitterverbindung) auf Paaren von parallelgeschalteten komplementären Transistoren (vgl. Fig. 3). Der Kollektor und der Emitter des Transistors Q17 der Vorspannungseinstellschaltung sind durch Widerstände /?45 und /?46 mit den Basen der Treibertransistoren Q22 und Q23 verbunden, welche die Basisvorspannungen für die Verstärkungstransistoren Q24-Q27 erzeugen.

Transistoren Q28 und Q29 bilden eine Schutzschaltung für die Transistoren Q24, Q25, Q26 und Q27 der Endstufenleistungsverstärkerschaltung. Wenn das Fließen eines übergroßen Stromes durch irgendeinen der Transistoren Q24-Q27 gestattet ist, so wird der entsprechende Transistor Q28 oder Q29 eingeschaltet, um die Basis des Treibertransistors Q22 oder QZ3 zu erden. Die Emitter der Transistoren Q28 und Q29 stehen mit der Ausgangsleitung OUT in Verbindung und die Kollektoren liegen über Dioden D14 und D15 an den Basen der Transistoren Q22 und Q23. Die Basen der Transistoren Q28 und Q29 sind über entsprechende Widerstände /?47, Ä48, R49 und RSO mit den Emittern der Transistoren Q24, Q25, Q26 und Q27 und ebenfalls durch Kondensatoren C30 und C31 mit der Ausgangsleitung OUT verbunden. Die Basen der Transistoren Q28 und Q29 stehen ebenfalls über Kondensatoren C32 und C33 mit ihren Kollektoren und durch Widerstände Ä51 und RS2 und Dioden D16 und £>17 mit der Erdleitung in Verbindung. In der Zeichnung bezeichnet C34 bis C40 Kondensatoren und Ä53 einen Widerstand.

Fig. 4 zeigt eine Leistungsquellenschaltung zur Lieferung der Leitungsspannungen + V₁., — V₁, + V₂ und - V₂ für die Schaltung gemäß Fig. 3, ausgestattet mit einem Umschalter zur Auswahl der Spannung + V₂ und — V₂. Eine kommerzielle Wechselspannungsquelle ist mit der Primärwicklung Nl eines Transformators T verbunden, wobei die Sekundärwicklung N2 zwei Paare von Ausgangsklemmen besitzt. Jedes der Paare der Klemmen wird durch verriegelte Schalter Sa und Sb (Versorgungsspannungs-Wahlschalter) ausgewählt und mit einer Gleichrich-

torschaltung RECl verbunden. Der Wert der Eingangswechselspannung für den Gleichrichter RECl kann Umgeschaltet werden, und zwar durch Auswahl eines Paares von Endklcmmen oder Zsvischenklemmen der sekundären Wicklung Nl durch die Schalter Sa und Sb. Eine weitere Sekundärwicklung /V3 ist im Transformator T vorgesehen und mit einem weiteren Gleichrichter RECl verbunden, um ein weiteres Paar von Leitungsspannungen ± V₁ zu erzeugen, welche über Filterkondensatoren ClIl und C113 und einen Spannungsregler REGl geliefert werden.

Die Arbeitsweise der Schaltung gemäß Fig. 3, ausgestattet mit der Leistungsquellenschaltung der Fig. 4, wird im folgenden beschrieben.

Ein an die Eingangsklemme IN angelegtes Eingangssignal wird zuerst in dem Differentialverstärker mit den Transistoren QlO und QlI und dem Verstärker mit den Transistoren QlS und Q16 spannungsverstärkt und sodann an die Treibertransistoren QIl und Q23 geiieferi, und zwar durch die Vorspanneinstellschaltung mit den Transistoren QIl und Q18. Die Treibertransistoren QIl und Q23 steuern die Transistoren Q24, QlS, Q16, Q27 des Endstufenleistungsverstärkers an, um die Ausgangsgröße an die Ausgangsklcmme OUT zu liefern

Im folgenden wird nun die Auswahl der Gate-Vorspannung für die Transistoren Q14, Q15, Q16 und Q27 beschrieben. Wenn der Versorgungsspannungswählschalter Sa und Sb zur Hochspannungsseite (Endabgriffe) der Sekundärwicklung Nl des Transformators Tumgeschaltet wird, um die Leitungsspannungen + V₁ und - V₁ für den B-Betrieb (beispielsweise 55 V) zu liefern, so wird der Transistor QIl der Spannungsdetektorschaltung abgeschaltet. Sodann wird der Transistor Q19 der Vorspannungsumschaltung abgeschaltet. Die Transistoren QIl und Q18 der Vorspanneinstellschaltung werden durch eine Spannung vorgespannt, die gebildet wird durch Aufteilung der Emitterkollektorspannung des Transistors QIl mit einem Verhältnis gegeben durch den veränderbaren Widerstand VRIl und den Widerstand Ä30, d. h. /?30/( VRIl + R30). Hier kann der veränderbare Widerstand VR\2 Hprnrf eingestellt werden, um die an die Transistoren QIl und Q18 angelegte Spannung zu steuern, um dadurch die Vorspannung für den Endstufenleistungsverstärker einzustellen und die Transistoren Q24, QlS, QId, QIl im B-Betrieb arbeiten zu lassen. Wenn als nächstes der Versorgungsspannungswählschalter Sa und Sb zur Niederspannungsseite (Zwischenabgriffe) der Sekundärwicklung Nl des Transformators T umgeschaltet wird, so nehmen die Versorgungsspannungen + V₂ und - V₂ auf den Wert für den Α-Betrieb (beispielsweise 25 V) ab. Wenn die Schwellenspannung, beispielsweise 28 V^ gekreuzt wird, so wird der Transistor QIl der Spannungsdetektorschaltung eingeschaltet,

und demgemäß wird der Transistor Q19 der Vorspannungsumschaltschaltung eingeschaltet. Sodann wird nunmehr der Spannungsteiler aus dem veränderbaren Widerstand VR12 und der Parallelschaltung aus dem Widerstand /?30 und dem veränderbaren Widerstand VRIl gebildet. Die aufgeteilte Spannung wird an Basis-Emitter des Transistors Q18 gelegt. Infolge der Hinzufügung des veränderbaren Widerstandes VRIl wird die Vorspannung für den Transistor Q18 tiefliegend, und somit steigt die Emittcrkollektorspannung des Transistors QIl an. Sodann wird die Vorspannung für die Transistoren QU, QlS, Q26, QIl des Endstufcnleistungsverstärkcrs tiefliegend, damit diese Transistoren im A-Betricb arbeiten können. Die Vorspannung für die Transistoren Q24, QlS, Q16, QIl kann hier durch den veränderbaren Widerstand VRIl eingestellt werden.

Die Spannungsdetektorschaltung 4 und die Vorspannungsumschaltschaltung 5 können elektrisch gegenüber der Vorspannungseinstellschaltung 1 isoliert sein, beispielsweise durch Verwendung eines Foiokopplers usw. Ferner kann der Versorgungsspannungswählschalter durch eine Kombination aus einem manuellen Schalter und einem Relais gebildet sein. Ferner können die Transistoren QIl und Q18 der Vorspannungseinstellschaltung 1 solche der npn- und pnp-Typen sein.

Fig. 5 zeigt eine alternative Anordnung zu der gemäßFig. 2, wobei hier die Transistoren Q17und Q18 npn- bzw. pnp-Bauarten sind. In Fig. 5 ist ein Transistor QSO zur Phasenumkehr hinzugefügt. Andere den Fig. 2 und 3 ähnliche Teile sind ebenfalls mit Bezugszeichen ahnlich den Fig. 2 und 3 bezeichnet. Gemäß dieser Anordnung kann der Vorspannungseinstellbetrieb erfindungsgemäß in einem gewissen Abstand erhöht werden, und zwar infolge der Hinzufügung des Transistors QSO vor dem Transistor Q19.

Beim erfindungsgemäßen Leistungsverstärker mit umschaltbarer Betriebsart wird nur die Versorgungsspannung für die Endstufenverstärkerschaitung extern gemäß der ausgewählten Vorspannbetriebsart umgeschaltet, und die Vorspannung wird automatisch nach Feststellung der Änderung in der Ver orgungsspannune umgeschaltet. Daher kann die Schädigunp der Transistoren in der Endstufenverstärkerschaitung verhindert werden, und zwar ohne die Notwendigkeit, Schalter mit kompliziertem Aufbau zu verwenden. Ferner können die erfindungsgemäßen Umschaltmittel in Form einer rein elektronischen Schaltung ohne Verwendung irgendeines mechanischen Schalters ausgebildet sein. Es besteht also nicht die Gefahr eines schlechten elektrischen Kontakts in der Schaltung. Da ferner die Vorspannungsumschaltmittel integral mit anderen Schaltungen kombiniert werden können, sind lange Zuleitungen nicht erforderlich, und Fremdgeräusche und Rauschen wird daher reduziert.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

to 25 30 Patentansprüche:

1. Zwei Betriebsarten-Leistungsverstärker mit einem Spannungsverstärker, der mit einem Stromverstärker gekoppelt ist, und mit einer Umschaltvorrichtung zur wahlweisen Änderung des Spannungsversorgungspegels und des Vorspannungszustandes des Stromverstärkers zur Einstellung der Verstärkerbetriebsart, z. B. für A- oder B-Betrieb, gekennzeichnet durch eine Detektorschaltung (4) zur Feststellung des Versorgungsspannungspegels des Stromverstärkers (Ql, Q2) zur Erzeugung eines Detektorsignals entsprechend der relativen Größe des Versorgungs- ts Spannungspegels und eines Bezugsspannungspegels (V_ref) und mit einer Vorspanneinstellschaltung (1), weiche auf das erwähnte Detektorsignal anspricht und den erwähnten Vorspannungszustand derart einstellt, daß Vorspannungsänderungen erst dann bewirkt werden, wenn der Versorgungsspannungspegel sich in einer vorbestimmten Beziehung gegenüber dem Bezugspegel befindet, wodurch übermäßige Ströme im Stromverstärker vermieden werden.

2. Leistungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß <Jie Spannungsdetektorschaltung (4) einen ersten Spannungsteiler (Ä33, R34) aufweist, der ein die Versorgungispannung repräsentierendes Signal aufnimmt und daraus entsprechend einem vorbestimmten Verhältnis der Widerstände eine Teilungsspannung erzeugt, die ein erst«.s mit ',em Spannungsteiler verbundenes Schaltelement (Q21) steuert.

3. Leistungsverstärker nat' Anspruch 1 und 3S oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung (5) einen mit dem Stromverstärkereingang gekoppelten Spannungsteiler ( VR12, R30) aufweist, der eine aus einer Serienschaltung, aus einem Widerstand ( VRiI) und ei- ·*ο nem /weiten Schaltelement (ßl9) bestehende Bypass-Schaltung besitzt, wobei das Schaltelement (QVi) durch das Detektorsignal gesteuert wird, um wahlweise den Widerstand ( VRW) in den Spannungsteiler einzukoppeln. «

4. Leistungsverstärker nach einem oder mehrerren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Schaltelemente durch erste bzw. zweite Transistoren (Q21. Q19) gebildet sind, von denen jeder w eine erste und /weite Elektrode mit einem dazwischen gebildeten Strompfad besitzt, sowie eine Steuerelektrode /ur Steuerung der Leitfähigkeit dieses Pfades entsprechend der Potentialdifferen/ zwischen der /weiten Elektrode und der Steuerelektrode, daß ferner die /weite Elektrode des ersten Transistors das die Stromverstärkerversorgungsspannung anzeigende Signal empfangt und die erste Steuerelektrode die Teilerspannung aufnimmt, daß die erste Elektrode des ersten Transisturs mit einem weiteren Widerstand (Ä32) gekoppelt ist und daran in steuerbarer Weise eine Spannung erzeugt, und daß schließlich die Steuerelektrode und die zweite Elektrode des zweiten Transistors an dem erwähnten weiteren Wider' stand (Λ32) liegt, wodurch die Leitfähigkeit des zweiten Transistors durch die am Widerstand (Λ32) erzeugte Spannung gesteuert wird.

5. Leistungsverstärker nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Transistor (Q21) als Spannungsdetektor für die gewählte Betriebsspannung, dessen Basis an einer Abzweigung zweier zwischen den umschaltbaren Betriebsspannungen (Kl und Vl) angeordneten Widerstände (R33, R34) liegt, der im Kollektor (2) die Lastwiderstände (i?31 und R32) aufweist, an deren Verbindur.gspunkt die Basis eines weiteren Transistors (Q19) des Vorspannungsumschaltkreises (5) angeschlossen ist, wobei der Transistor (Q19) mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe mit den Widerständen ( KRIl und VR12) in dem Vorspannungsumschaltkreis (5) liegt, zu dem ferner ein Widerstand (Ä30) gehört, der zwischen dem Emitter des Transistors (Q19) und dem Verbindungspunkt der Widerstände (KRIl, KR12) angeordnet ist, wobei dieser Verbindungspunkt mit der Basis eines Transistors (Q19) der Vorspanneinstellschaltung (1) verbunden ist und der Kollektor des Transistors (18) mit der Basis eines weiteren Transistors (Q17) in Verbindung steht, dessen Kollektor mit dem Emitter des Transistors (Q18) verbunden ist und dessen Emitter einerseits mit einem als Konstantstromquelle fungierenden Transistor (Q2ft) und andererseits über einen Widerstand (R29) mit dem Kollektor des Transistors (Q18) verbunden ist.

6. Leistungsverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspanneinstellschaltung (1) ein Paar von in Darlington-Schaltung angeordneten Transistoren (Q17, Q18) aufweist, die auf den durch eine Last (R28, Q20) des Spannungsverstärkers fließenden Strom und auf das Ausgangssignal des zweiten Spannungsteiles anspricht.