DE2705604B2

DE2705604B2 -

Info

Publication number: DE2705604B2
Application number: DE2705604A
Authority: DE
Inventors: Nobutaka Amada; Tatsuo Baba; Harushige Yokohama Nakagaki; Tohrn Smapei
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-02-12
Filing date: 1977-02-10
Publication date: 1979-04-26
Also published as: DE2705604A1; CA1085471A; GB1571423A; US4100501A; DE2705604C3

Description

Die Erfindung betrifft einen NF-Leistungsverstärker zur Verstärkung von NF- oder Tonsignalen, um eine Last, wie z. B. einen Lautsprecher od. dgl., zu speisen.

ίο Ein B-Gegentakt-Verstärker kann als NF-Leistungsverstärker zum Verstärken eines NF-Signals verwendet werden, das auf einem Plattenspeicher bzw. einer Schallplatte oder einem Magnetband aufgezeichnet ist. Da der B-Gegentakt-Verstärker einen höheren Wirkungsgrad als ein A-Gegentakt-Verstärker aufweist, ist er als Hochleistungs-Verstärker geeignet. Jedoch nimmt selbst bei einem B-Gegc.ntakt-Verstärker dessen Wirkungsgrad für niedrige Ausgangsleistung ab, obwohl der Wirkungsgrad für hohe Ausgangsleistung relativ groß ist.

Wenn z. B. ein Emitterfolger-N F- Leistungsverstärker aus einem einzigen Transistor aufgebaut wird, kann der Wirkungsgrad η des Verstärkers ausgedrückt werden durch:

Leistungsaufnahme durch Lastwiderstand
Versorgungsleistung von Stromquelle

mit

V_n. = Stromquellen-Spannung, und
V,n = Spannung des Eingangssignals an der Basis des Transistors.

Daher nimmt der Wirkungsgrad ■;; zu, wenn sich die Spannung V,„ des Eingangssignals der Stromquellen-Spannung V«· nähert.

Ein NF-Leistungsverstärker zum Verstärken eines NF-Signa!s muß jedoch so betrieben werden, daß die Spannung des Eingangssignals niemals die Spannung der Stromquelle überschreitet. Wenn die Spannung des Eingangssignals die Spannung der Stromquelle überschreitet, wird nämlich das Signal abgeschnitten, was einen Klirrfaktor hervorruft, der die Güte des wiedergegebenen Tones verschlechtert.

Während der mittlere Pegel eines auf Schallplatte oder Magnetband aufgezeichneten Musik-Signals relativ niedrig ist, kann ein hoher Signalpegel, wie z. B. der Pegel für ein Schlaginstrument, manchmal darin enthalten sein. Um einen derart hohen Signalpegel verzerrungsfrei zu verstärken, muß die mittlere Signalspannung auf einen Signalpegel eingestellt werden, der merklich niedriger als die Stromquellen-Spannung ist. Dies bedeutet, daß der B-Gegentakt-Verstärker mit niedrigem Wirkungsgrad betrieben wird.

Um den Wirkungsgrad des Verstärkers für niedrige Ausgangsleistung zu vergrößern, ist bereits ein NF-Verstärker vorgeschlagen worden, der zwei Stromquellen unterschiedlicher Spannungen aufweist, so daß abhängig vom Pegel des Eingangssignals die Stromquellen wahlweise einschaltbar sind (vgl. DE-OS 26 47 916).

Bei einem derartigen Verstärker ist der Kollektor eines ersten Transistors eines bestimmten Leitfähigkeitstyps mit dem Emitter eines zweiten Transistors des

b5 gleichen Leitfähigkeitstyps verbunden, und eine erste Gleichstromquelle liegt über eine Diode zwischen dem Übergang des Kollektors des ersten Transistors und dem Emitter des zweiten Transistors und einer

Bezugspotentialquelle. Ein Eingangssignal liegt an den Basisanschlüssen des ersten und des zweiten Transistors, und eine Last ist zwischen dem Emitter des ersten Transistors und der Bezugspotentialquelle vorgesehen. Eine zweite Gleichstromquelle mit höherer Spannung als die erste Gleichstromquelle ist zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors und der Bezugspotentialquelle vorgesehen. Wenn so der Signalpegel des Eingangssignals niedriger als der Spannungspegel der ersten Gleichstromquelle ist, wird der zweite Transistor in Sperrichrsng durch die erste Gleichstromquelle abgeschaltet, während der erste Transistors über die erste Gleichstromquelle versorgt wird, und wenn der Signalpegel des Eingangssignals höher als der Spannungspegel der ersten Gleichstromquelle ist, wird der zweite Transistor in Durchlaßrichtung durch die Signalspannung eingeschaltet, während der erste Transistor durch die zweite Gleichstromquelle über den zweiten Transistor versorgt wird. Wenn der Signalpegel des Eingangssignals niedriger als der Spannungspegel der ersten Gleichstromquelle ist, wird die Diode in Durchlaßrichtung durch die erste Gleichstromquelle eingeschaltet und wenn der Signalpegel des Eingangssignals höher als der Spannungspegel der ersten Gleichstromquelle ist, wird die Diode in Sperrichtung durch die zweite Gleichstromquelle ausgeschaltet. Wenn der Signalpegel des Eingangssignals relativ niedrig ist, wird der erste Transistor mit der niedrigeren Spannung von der ersten Gleichstromquelle versorgt, so daß der Wirkungsgrad zunimmt, und wenn der jo Signalpegel des Eingangssignals relativ hoch ist, wrd der erste Transistor mit der höheren Spannung von der zweiten Gleichstromquelle versorgt, so daß das Eingangssignal ohne Abschneiden verstärkt wird.

Da jedoch bei diesem Verstärker der zweite Transistor zwischen seinem leitenden und sperrenden Zustand abhängig vom Signalpegel des Eingangssignals geschaltet wird, ist das Signal verzerrt, wenn der Zustand des zweiten Transistors geschaltet wird. Insbesondere liegt im Schalten des zweiten Transistors von dessen sperrendem in dessen leitenden Zustand eine Zeitverzögerung, und der erste Transistor sowie die Last werden während dieser Verzögerungsdauer nicht versorgt, was zu der Verzerrung in dem sich ergebenden Signal führt. Wenn weiterhin ein dritter und ein vierter Transistor zusätzlich in einer Vorstufe zum ersten und zum zweiten Transistor so vorgesehen sind, daß der erste und der dritte Transistor sowie der zweite und der vierte Transistor jeweils in Darlington-Schaltung angeordnet sind, um einen Hochleistungs-Verstärker zu bilden, wird Ladung in der Basis-Kollektor-Kapazität des vierten Transistors gespeichert, wenn der zweite und der vierte Transistor leiten, und die gespeicherte Ladung wird dann an den zweiten Transistor abgegeben, wenn der zweite und der vierte Transistor in Sperrichtung vorgespannt sind. Die gespeicherte Ladung kann groß genug sein, um die Sperrspannung zu löschen, so daß der zweite Transistor in Durchlaßrichtung eingeschaltet wird, was wiederum bewirkt, daß die höhere Spannung der zweiten to Gleichstromquelle an den ersten Transistor angelegt wird. Das heißt, wenn der Signalpegel des Eingangssignals auf einen derartigen Wert sinkt, daß der zweite und der vierte Transistor nicht leitend sein sollten, behält der zweite Transistor seinen leitenden Zustand b5 und gibt die höhere Spannung an den ersten Transistor ab. Als Ergebnis wird der Wirkungsgrad der Schaltung verringert. Auch muß der erste Transistor eine höhere Betriebsspannung aushalten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen NF-Leistungsverstärker mit geringem Klirrfaktor und hohem Wirkungsgrad anzugeben, der insbesondere Transistoren mit geringer Durchbruchsspanr.ung verwendet.

Erfindungsgemäß ist ein Leistungstransistor vorgesehen, bei dem der Kollektor eines ersten Transistors eines bestimmten Leitfähigkeitstyps mit dem Emitter eines zweiten Transistors des gleichen Leitfähigkeitstyps verbunden ist, und ein gemeinsames Eingangssignal liegt an den Basisanschlüssen dieser Transistoren, um ein Ausgangssignal am Emitter des ersten Transistors zu erzeugen. Der Kollektor des ersten Transistors wird von einer ersten Gleichstromquelle über eine Diode versorgt, und der Kollektor des zweiten Transistors wird von einer zweiten Gleichstromquelle mit höherer Spannung als die erste Gleichstromquelle versorgt Ein Kondensator liegt zwischen der Basis des zweiten Transistors und einer Bezugspotentialquelle, so daß bei nichtleitendem zweiten Transistor der Kondensator durch die erste Gleichstromquelle aufgeladen und zum schnellen Leitendmachen des zweiten Transistors die gespeicherte Ladung an den zweiten Transistor abgegeben wird.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft für einen Hochleistung^-Verstärker, bei dem ein dritter und ein vierter Transistor zusätzlich in einer Vorstufe zum ersten und zum zweiten Transistor so angeordnet sind, daß der erste und der dritte Transistor sowie der zweite und der vierte Transistor jeweils in Darlington-Schaltung vorgesehen sind. In diesem Fall liegt ein Kondensator zwischen der Basis des vierten Transistors und der Bezugspotentialquelle, so daß bei nichtleitendem zweiten und vierten Transistor der Kondensator durch die erste Gleichstromquelle aufgeladen und zum schnellen Leitendmachen des zweiten und vierten Transistors die gespeicherte Ladung an den vierten Transistor abgegeben wird. Zusätzlich liegt ein Widerstand zwischen der Basis des zweiten Transistors und der Bezugspotentialquelle, so daß eine in der Basis-Kollektor-Kapazität des vierten Transistors gespeicherte Ladung durch den Widerstand während des abgeschalteten Zustar.des des zweiten und vierten Transistors abgeleitet wird, um schnell den zweiten Transistor zu sperren.

Beim erfindungsgemäßen Leistungsverstärker wird seine Leistungsaufnahme verringert und daher sein Wirkungsgrad erhöht. Gleichzeitig wird der Klirrfaktor für große Eingangssignale herabgesetzt. Zusätzlich sind aber keine besonderen Vorkehrungen Für die Durchbruchsspannung des Leistungstransistors erforderlich.

Die Erfindung sieht also einen NF-Leistungsverstärker vor, bei dem ein Eingangssignal an den jeweiligen Eingangselektroden von zwei Transistoren desselben Leitfähigkeitstyps liegt, um ein Ausgangssignal an einer Ausgangselektrode des einen Transistors zu erzeugen. Eine gemeinsame Elektrode des einen Transistors ist mit einer Ausgangselektrode des anderen Transistors verbunden, und die Spannung von einer ersten Gleichstromquelle liegt an dessen Übergang über eine Diode, während eine Spannung an eine gemeinsame Elektrode des anderen Transistors von einer zweiten Gle'chstromquelle mit höherer Spannung als die erste Gleichstromquelle abgegeben wird. Der andere Transistor und die Diode werden abwechselnd abhängig vom Signalpegel des Eingangssignals ein- und ausgeschaltet. Mit der Eingangselektrode des anderen Transistors ist ein Kondensator verbunden, der während des Ausschal-

tens des anderen Transistors aufgeladen wird, wodurch die Ladung an den anderen Transistor abgegeben wird, nachdem der andere Transistor eingeschaltet wurde, um die Anstiegszeit zu verkürzen.

Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig.] ein Grundschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen NF-Leistungsverstärkers, und

Fig. 2 ein Schaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Die .^c i g. 1 zeigt ein Grundschaltbild eines erfindungsgemäßen NF-Gegentakt-Leistungsverslärkers. Ein Anschluß einer Eingangssignal-Quelle 1 für den Verstärker ist geerdet und der andere Anschluß mit den Basiselektroden von vier Transistoren 2,3,4 und 5 über Dioden 17, 18,19 bzw. 20 verbunden. Der erste und der zweite Transistor 2 und 3 sind Leistungstransistoren des gleichen Leitfähigkeitstyps, nämlich NPN beim dargestellten Ausführungsbeispiel. Der dritte und der vierte Transistor 4 und 5 sind Leistungstransistoren mit dem gleichen Leitfähigkeitstyp zueinander, der zum Leitfähigkeitstyp des ersten und des zweiten Transistors entgegengesetzt ist. nämlich PNP beim dargestellten Ausführungsbeispiel. Der Kollektor des Transistors 2 ist mit dem Emitter des Transistors 3 verbunden. Der Kollektor des Transistors 4 ist mit dem Emitter des Transistors 5 verbunden. Die Emitter des ersten und des dritten Transistors 2 und 4 sind miteinander verbunden. Ein Lautsprecher 6 liegt als Last zwischen der Verbindung der Emitter der Transistoren 2 und 4 und Masse. Ein Widerstand 7. wie z. B. eine Impedanz, liegt zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 3. E.in erster Kondensator 9 ist zwischen der Basis des Transistors 3 und dem Emitter des Transistors 2 vorgesehen. Ein Widerstand 8. wie z. B. eine Impedanz, liegt zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 5. Ein zweiter Kondensator 10 ist zwischen der Basis des Transistors 5 und dem Emitter des Transistors 4 vorgesehen. Die Widerstände 7 und 8 können durch Dioden ersetzt werden. Mit dem Kollektor des Transistors 2 ist die Kathode einer ersten Diode 11 verbunden, deren Anode an den positiven Anschluß einer ersten Gleichstromquelle 13 angeschlossen ist. Mit dem Kollektor des Transistors 4 ist die Anode einer zweiten Diode 12 verbunden, deren Kathode an den negativen Anschluß einer zweiten Gleichstromquelle 14 angeschlossen ist. Die erste und die zweite Gleichstromquelle 13 und 14 sind in ihrem Betrag gleich. Der negative Anschluß der ersten Gleichstromquelle 13 und der positive Anschluß der zweiten Gleichstromquelle 14 sind beide geerdet. Eine dritte Gleichstromquelle 15 und eine vierte Gleichstromquelle 16 sind in ihrem Betrag gleich und haben eine höhere Spannung als die erste und die zweite Gleichstromquelle 13 und 14. Der positive Anschluß der dritten Gleichstromquelle 15 ist mit dem Kollektor des Transistors 3 verbunden, während der negative Anschluß hiervon geerdet ist. Der negative Anschluß der vierten Gleichstromquelle 16 ist mit dem Kollektor des Transistors 5 verbunden, während der positive Anschluß hiervon geerdet ist.

Die Anordnung aus dem ersten und dem zweiten Transistor 2 und 3 und die Anordnung aus dem dritten und vierten Transistor 4 und 5 arbeiten als Komplementär-Schaltung zueinander, so daß ein Ausgangssignal zur Last 6 von einem einzigen Ausgangsanschluß abgegeben wird, wodurch eine Gegentakt-Schaltung mit einem Ausgang entsteht.

Im Betrieb der oben erläuterten Schaltung werden die Transistoren 2 und 3 während jeder positiven Halbperiode des von der Signal-Quelle 1 eingespeisten j NF-Signals leitend gemacht und verstärken das Signal zur Versorgung der Last 6. Die Transistoren 4 und 5 werden während jeder negativen Halbperiode des NF-Signals leitend gemacht und verstärken das Signal zur Versorgung der Last 6. Wenn der Transistor 2 leitet.

ίο ist die Diode 11 in Vorwärtsrichtung zur Leitung durch die Stromquelle 13 vorgespannt und gibt den Vorwärtsstrom hierdurch an den Kollektor des Transistors 2 als dessen Kollektorstrom ab. Wenn die Signalspannung des an den Basiselektroden der Transistoren 2 und 3 liegenden NF-Signais während der posiiiven Halbperiode niedriger als die Kollektorspannung des Transistors 2 ist, wird der Transistor 3 in Rückwärtsrichtung durch die Kollektorspannung des Transistors 2 ausgeschaltet. Wenn so der Signalpegel des NF-Signals relativ niedrig ist, wird der Transistor 2 von der Stromquelle 13 so versorgt, daß das Signal lediglich durch den Transistor 2 verstärkt wird. Da in diesem Fall die Spannung der Stromquelle 13 niedrig ist, nähert sich die in die Last 6 gespeiste Leistung der von der Stromquelle 13 abgegebenen Leistung, so daß der Verstärker mit großem Wirkungsgrad arbeitet.

Wenn der Signalpegel des an den Basiselektroden der Transistoren 2 und 3 liegenden NF-Signals während der positiven Halbperiode die Kollektorspannung des Transistors 2 überschreitet, wird der Transistor 3 in Vorwärtsrichtung durch die Signalspannung eingeschaltet, so daß der Kollektor des Transistors 2 von der Stromquelle 15 über den Transistor 3 versorgt wird. Da die Spannung der Stromquelle 15 am Kollektor des Transistors 2 liegt, überschreitet dessen Kollektorspannung die Spannung der Stromquelle 13, so daß die Diode 11 in Rückwärtsrichtung ausgeschaltet wird. Damil werden die Transistoren 2 und 3 von der Stromquelle 15 versorgt, um das Signal während der positiver Halbperiode zu verstärken.

Auf ähnliche Weise arbeiten die Transistoren 4 und 5 und die Diode 12 während jeder negativen Halbperiode des Eingangssignals, so daß die Diode 12 in Vorwärtsrichtung durch die Stromquelle 14 leitet, wenn dei Betrag der Signalspannung während der negativer Halbperiode des Eingangssignals niedriger als dei Betrag der Kollektorspannung des Transistors 4 ist Damit wird der Transistor 5 nichtleitend. Wenn dei Betrag der Signalspannung während der negativer Halbperiode des Eingangssignals den Betrag dei Kollektorspannung des Transistors 4 überschreitet, wire der Transistor 5 durch die Signalspannung leitend unc die Diode 12 wird nichtieitend.

Die mit den Basiselektroden des ersten und de; dritten Transistors 2 und 4 verbundenen Dioden 17 unc 19 sind Vordioden, um den zweiten und den dritter Transistoren 3 und 5 in den leitenden Zustanc vorzuspannen, bevor die Transistoren 2 und 4 gesättig· sind Wenn die Transistoren 2 und 4 gesättigt sind werden Ladungsträger in den Basiszonen der Transisto ren 2 und 4 gespeichert. Damit tritt eine Verzögerung auf, wenn die Transistoren 2 und 4 wieder in der ungesättigten Zustand gebracht werden. Um eine derartige Verzögerung zu vermeiden, sind die Dioder 17 und 19 jeweils mit den Basiselektroden dei Transistoren 2 und 4 verbunden. Damit werden weger der Spannungsabfälle an den Dioden 17 und 19 dif Transistoren 3 und 5 leitend gemacht, bevor jeweils die

Transistoren 2 und 4 gesättigt sind. Die mit den Basiselektroden des zweiten und des vierten Transistors 3 und 5 verbundenen Dioden 18 und 20 verhindern, daß die an den Basiselektroden der Transistoren 3 und 5 während deren ausgeschaltetem Zustand liegenden Spannungen die Basis-Emitter-Rückwärts-Durchbruchsspannung überschreiten.

Auf diese Weise werden der zweite und der vierte Transistor 3 und 5 zwischen dem leitenden und dem nichtleitenden Zustand abhängig vom Signalpegel des Eingangssignals geschaltet. Wenn die Transistoren 3 und 5 von ihrem nichtleitenden Zustand in ihren leitenden Zustand geschaltet werden, sollte dieses Schalten schnell durchgeführt werden. Die Kondensatoren 9 und iö liegen zwischen der Basis des Transistors 3 und dem Emitter des Transistors 2 bzw. zwischen der Basis des Transistors 5 und dem Emitter des Transistors 4. Die Widerstände 7 und 8 als Impedanzen liegen zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 3 bzw. zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 5. Wenn der Signalpegel des Eingangssignals niedrig ist und der Transistor 2 leitet, während der Transistor 3 nichtleitet, wird der Kondensator 9 mit der Spannung von der Stromquelle 13 über den Widerstand 7 aufgeladen, so daß das Basispotential des Transistors 3 im wesent'iichen gleich der Spannung der Stromquelle

13 ist. Wenn der Signalpegel des Eingangssignals dann über die Spannung der Stromquelle 13 hinaus steigt, fließt die im Kondensator 9 gespeicherte Ladung in die Basis des Transistors 3, um die Anstiegszeit nach dessen Einschalten zu verkürzen. Auf ähnliche Weise wird der Kondensator 10 mit der Spannung von der Stromquelle

14 über den Widersland 8 bei ausgeschaltetem Transistor 5 aufgeladen, und die gespeicherte Ladung fließt dann in die Basis des Transistors 5 nach Einschalten des Transistors 5, um dessen Anstiegszeit zu verkürzen. Auf diese Weise leiten die Transistoren 3 und 5 schnell, und der Klirrfaktor, der sonst auftritt, wenn die Transistoren 3 und 5 vom nichtleitenden Zustand in den leitenden Zustand geschaltet werden, wird ausgeschlossen.

Da die Emitter der Transistoren 2 und 4 auf Masse liegen, wenn ein Nullpegel-Eingangssignal eingespeist wird, können die Kapazitäten 9 und 10 zwischen den Basiselektroden des Transistors 3 bzw. 5 und Masse vorgesehen sein. Wenn die Widerstände 7 und 8 fehlen, bewirken Ableitungsströme zwischen dem Kollektor und der Basis des Transistors 3 bzw. 5, daß der Kondensator 9 bzw. 10 von der Stromquelle 15 bzw. 16 aufgeladen wird. Die Spannung der Stromquelle 13 wird an den Kondensator 9 durch den Sperrstrom abgegeben, der durch den Basis-Emitter-Übergang des Transistors 3 fließt, und die Spannung der Stromquelle 14 wird an den Kondensator 10 durch den Sperrstrom abgegeben, der durch den Basis-Emitter-Übergang des Transistors 5 fließt Die Kollektor-Basis-Übergänge und die Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren 3 und 5 bilden Strompfade zum Aufladen der Kondensatoren 9 und 10 durch jeweils durch diese Übergänge fließende Ableitungsströme. Demgemäß sind die Widerstände 7 und 8 nicht zwingend angeschlossen. Wenn jedoch die Ableitungsströme klein sind, liegt vorzugsweise der Widerstand 7 bzw. 8 zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 3 bzw. 5 da das Laden der Kapazitäten 9 und 10 durch Anschließen der Widerstände 7 und 8 beschleunigt werden soll, und die Rückwärts-Durchbruchsspannung der Transistoren 3 und 5 kann durch Einfügen der Widerstände in die Basis-Emitter-Strecke der Transistoren 3 und 5 erhöht werden.

Die Fig.2 zeigt ein Schaltbild eines anderen Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen NF-Leistungsverstärkers. Ein Eingangsanschluß 21 ist über einen Kondensator 22 mit der Basis eines PNP-Transistors 24 verbunden, um ein kleines Signal zu verstärken. Die Basis des Transistors 24 ist über einen Widersland 23 vorgespannt. Der Emitter des Transistors 24 ist mit

ίο dem Emitter eines anderen PNP-Transistors 25 und mit einer Stromquelle 15 über Widerstände 26 und 27 verbunden, um zusammen mit dem Transistor 25 einen Differenzverstärker zu bilden. Eine Z-Diode 28 liegt zwischen der Verbindung der Widerstände 26 und 27 und Masse, um eitle Konstanlsparinung an den Emittern der Transistoren 24 und 25 beizubehalten. Der Kollektor des Transistors 24 ist mit dem Kollektor eines Konstantstrom-Speise-NPN-Transistors 29 verbunden. Der Kollektor des Transistors 25 ist mit dem Kollektor eines diodengeschalteten N PN-Transistors 30 verbunden. Der Kollektor des Transistors 24 ist ebenfalls mit der Basis eines zweiten NPN-Transistors 31 zur Verstärkung eines kleinen Signals verbunden. Ein an den Eingangsanschluß 21 abgegebenes Signal wird durch den Transistor 24 verstärkt, und ein Ausgangssignal an dessen Kollektor wird an die Basis des Transistors 31 abgegeben. Der Emitter des Transistors 31 ist mit der Stromquelle 16 über einen Widerstand 32 verbunden und sein Kollektor ist an den Kollektor des

3C Konstantstrom-Speise-PNP-Transistors 34 über mehrere Vordioden 33 angeschlossen. Die Dioden 33 liegen in Reihe zueinander, um eine vorbestimmte Vorspannung an eine folgende Transistorstufe abzugeben. Die vorbestimmte Spannung wird an der Reihenschaltung der Dioden 33 erzeugt. Diese dient auch zur Temperaturkompensation für die folgende Stufe. Der Transistor 34 arbeitet als Konstantstromquelle, und seine Basis ist an die Stromquelle 15 über mehrere reihengeschaitete Dioden 35 und an Masse über einen Widerstand 36 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 34 ist mit der Stromquelle 15 über einen Widerstand 37 verbunden. Der Kollektor des Transistors 34 ist über mehrere reihengeschaitete Dioden 17 mit der Basis eines ersten Treiber-NPN-Transistors 38 und weiterhin mit der Basis eines zweiten Treiber-NPN-Transistors 39 über eine Diode 18 verbunden. Der Kollektor des Transistors 31 ist an die Basis eines dritten Treiber-PNP-Transistors 40 über mehrere reihengeschaitete Dioden 19 und weiterhin an die Basis eines vierten Treiber-PNP-Transistors 41 über eine Diode 20 angeschlossen. Der Emitter des Transistors 38 ist mit einem Ausgangsanschluß 42 über einen stabilisierenden Vorwiderstand 43 und weiterhin mit der Basis eines ersten Ausgangs-NPN-Transistors 2 verbunden. Der Emitter des Transistors 39 ist an den Kollektor des Transistors 38 über einen Vorwiderstand 44 und weiterhin an die Basis eines zweiten Ausgangs-NPN-Transistors 3 angeschlossen. Eine Diode 45 liegt als Impedanz zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 39. Die Diode 45 entspricht dem Widerstand 7 in F i g. 1 und kann durch einen Widerstand ersetzt werden. Der Kollektor des Transistors 39 ist mit der Stromquelle 15 verbunden. Eine Reihenschaltung aus dem Kondensator 9 und dem Widerstand 46 liegt zwischen der Basis des Transistors 39 und dem Ausgangsanschluß 42. Der Emitter des Transistors 40 ist mit dem Ausgangsanschluß 42 über einen Widerstand 47 und weiterhin mit der Basis des dritten Ausgangs-PN P-

Transistors 4 verbunden. Der Kollektor des Transistors

40 ist mit dem Emitter des Transistors 41 über einen Widerstand 48 und weiterhin direkt mit dem Kollektor des Transistors 4 verbunden. Der Emitter des Transistors 41 ist mit der Basis eines vierten Ausgangs-PNP-Transistors 5 verbunden. Eine Diode 49 liegt als Impedanz zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 41. Der Kollektor des Transistors 41 ist mit einer Stromquelle 16 verbunden. Eine Reihenschaltung aus einem Kondensator 10 und einem Widerstand 50 liegt zwischen dem Ausgangsanschluß 42 und der Basis des Transistors 41. Der Emitter des Transistors 2 ist mit dem Ausgangsanschluß 42 über einen Schutzwiderstand 51 verbunden, und der Kollektor des Transistors 2 ist direkt an den Emitter des Transistors 3 und den Kollektor des Transistors 38 angeschlossen. Der Kollektor des Transistors 2 ist weiterhin mit einer Stromquelle 13 über eine Diode 11 verbunden. Der Kollektor des Transistors 3 ist mit der Stromquelle 15 verbunden. Ein Widerstand 52 liegt zwischen der Basis des Transistors 3 und dem Ausgangsanschluß 42. Ein Widerstand 53 liegt zwischen dem Emitter des Transistors 4 und dem Ausgangsanschluß 42. Der Kollektor des Transistors 4 ist mit dem Emitter des Transistors 5 und weiterhin mit einer Stromquelle 14 über eine Diode 12 verbunden. Der Kollektor des Transistors 5 ist mit der Stromquelle 16 verbunden. Ein Widerstand 54 liegt zwischen der Basis des Transistors 5 und dem Ausgangsanschluß 42.

Der in Fig.2 dargestellte Verstärker hat vier Treiber-Transistoren 38, 39, 40 und 41, um unabhängig die vier Ausgangstransistoren 2,3,4 bzw. 5 anzusteuern. Die Basiselektroden der Ausgangstransistoren 2, 3, 4 und 5 sind jeweils direkt mit den Emittern der Treiber-Transistoren 38, 39, 40 und 41 in Darlington-Schaltung verbunden. Zum Beispiel arbeiten der Ausgangstransistor 3 und der hiermit in Darlington-Schaltung verbundene Treiber-Transistor 39 wie ein einzelner NPN-Transistor mit einem Stromverstärkungsfaktor gleich dem Produkt aus den jeweiligen Stromverstärkungsfaktoren der Transistoren 3 und 39. Diese Schaltung ist daher als Hochleistungsverstärker geeignet.

Ein verstärktes Signal am Kollektor des Kleinsignal-Verstärker-Transistors 31 wird an die vier Treiber-Transistoren 38,39,40 und 41 über die Dioden 17,18,19 und 20 abgegeben. Die Transistoren 38 und 39 leiten während jeder positiven Halbperiode des Signals, während die Transistoren 40 und 41 während jeder negativen Halbperiode des Signals leiten. Auf diese Weise wird ein Gegentakt-Betrieb durchgeführt. Ausgangssignale von den Treiber-Transistoren 38, 39, 40 und 41 werden jeweils an die Ausgangstransistoren 2,3, 4 und 5 abgegeben, wo sie weiter verstärkt und dann in den Lautsprecher 6 zwischen dem Ausgangsanschluß 42 und Masse zur Umwandlung in Schall-Signale eingespeist werden. Wenn der Betrag der Eingangssignalspannung niedriger als der Betrag der Spannung der Stromquelle 13 oder 14 ist, sind die Transistoren 39 und

41 nichtleitend, und daher sind die Transistoren 3 und 5 ebenfalls nichtleitend. Wenn der Transistor 39 nichtleitend ist, fließt ein Ladestrom von der Stromquelle 13 in die Reihenschaltung aus dem Kondensator 9 und dem Widerstand 46 über die Diode 45, um den Kondensator 9 auf eine Spannung im wesentlichen gleich der Spannung der Stromquelle 13 aufzuladen. Wenn der Transistor 39 dann leitend gemacht wird, fließt die gespeicherte Ladung in die Basis des Transistors 39, um dessen Anstiegszeit zu verkürzen. Auf ähnliche Weise fließt ein Ladestrom zur Reihenschaltung aus dem

ίο Kondensator 10 und dem Widerstand 50 durch die Diode 49, wenn der Transistor 41 nichtleitend ist, so daß Ladung im Kondensator 10 gespeichert wird. Die Widerstände 46 bzw. 50 in Reihe zu den Kondensatoren 9 bzw. 10 verhindern eine Oszillation oder Schwingung des Verstärkers. Wenn diese Widerstände nicht vorhanden sind, wirken die Kondensatoren 9 und 10 als Last für den Transistor 31, was dessen Schwingung oder Oszillator bewirkt. Daher liegen die Widerstände 46 und 50 vorzugsweise in Reihe, um die kapazitive Last zu verhindern.

Wenn der Signalpegel des Signals an der Basis des Transistors 39 während der positiven Halbperiode die Spannung der Stromquelle 13 überschreitet, werden die Transistoren 3 und 39 leitend. Während dieser Periode werden die Basis-Kollektor-Kapazitäten der Transistoren 3 und 39 mit der Stromquelle 15 aufgeladen, und wenn die Transistoren 3 und 39 dann nichtleitend gemacht werden, fließt die gespeicherte Ladung in die Basis des Transistors 3, so daß dieser wieder leitend gemacht werden kann. Durch Verbinden des Ausgangstransistors 3 und des Treiber-Transistors 39 in Darlington-Schaltung kann der Stromverstärkungsfaktor so erhöht werden, daß die in der Basis-Kollektor-Kapazität des Treiber-Transistors 39 gespeicherte Ladung selbst bei geringer Menge durch den Transistor 39 in einen großen Entladungsstrom verstärkt wird, der an die Basis des Transistors 3 als dessen Basisstrom abgegeben wird, um das Ausschalten des Transistors 3 zu verhindern. Der Widerstand 52 zwischen der Basis des Transistors 3 und dem Ausgangsanschluß 42 überbrückt die in den Basis-Kollektor-Kapazitäten der Transistoren 3 und 39 gespeicherten Ladungen. Wenn insbesondere der Signalpegel des Eingangssignals während der positiven Halbperiode unter die Spannung der Stromquelle 13 sinkt, wird die in der Basis-Kollektor-Kapazität des Transistors 39 gespeicherte Ladung über den Basis-Emitter-Übergang des Transistors 39 und den Widerstand 52 entladen. Die in der Basis-Kollektor-Kapazität des Transistors 3 gespeicherte Ladung wird ebenfalls über den Widerstand 52 entladen, so daß der Transistor 3 nichtleitend gemacht wird. Die in den Basis-Kollektor-Kapazitäten der Transistoren 5 und 41 gespeicherten Ladungen werden ebenfalls über die Widerstände 54 entladen, so daß der Transistor 5 nichtleitend gemacht wird. Daher sind der leitende Zustand und der nichtleitende Zustand der Transistoren 3 und 5 genau festgelegt, und die Zeitdauern der Hochspannungen an den Transistoren 2 und 4 werden verkürzt Damit können die Transistoren 2 und 4 ohne Verringerung des Wirkungsgrades des Verstärkers geringe Durchbruchsspannungen aufweisen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. N F-Leistungsverstärker,

bei dem ein Eingangssignal an die jeweiligen Eingangseiektroden eines ersten Transistors und eines zweiten Transistors mit zum ersten Transistor entgegengesetztem Leitungstyp anlegbar ist, wobei die jeweiligen Ausgangselektroden des ersten und des zweiten Transistors gegenseitig zusammengeschaltet sind,

bei dem eine Last zwischen dem Verbindungspunkt der Ausgangselektroden des ersten und des zweiten Transistors und einer Bezugspotentialquelle vorgesehen ist,

bei dem die Ausgangselektrode eines dritten Transistors gleichen Leitungstyps wie der erste Transistor mit einer gemeinsamen Elektrode des ersten Transistors verbunden ist, während eine erste Gleichstromquelle an den Verbindungspunkt der gemeinsamen Elektrode über eine erste Diode angeschlossen ist,

bei dem die Ausgangselektrode eines vierten Transistors gleichen Leitungstyps wie der zweite Transistor mit einer gemeinsamen Elektrode des zweiten Transistors mit einer gemeinsamen Elektrode des zweiten Transistors verbunden ist, während eine zweite Gleichstromquelle mit einer Spannung von gleichem Absolutwert und entgegengesetztem Vorzeichen wie die erste Gleichstromquelle an den Verbindungspunkt der Ausgangselektrode des vierten Transistors und der gemeinsamen Elektrode des zweiten Transistors über eine zweite Diode angeschlossen ist,

bei dem eine dritte und eine vierte Gleichstromquelle mit einer Spannung von gleichem Absolutwert und entgegengesetzter Polarität sowie höherem Spannungswert als die erste und die zweite Gleichstromquelle mit den jeweiligen Ausgangselektroden des dritten und des vierten Transistors verbunden ist, und

bei dem ein Eingangssignal in die jeweiligen Eingangselektroden des dritten und des vierten Transistors einspeisbar ist, um diese abhängig davon ein- oder auszuschalten, ob das Eingangssignal die erste und die zweite Gleichspannung überschreitet oder nicht,

gekennzeichnet durch
einen Kondensator (9) zwischen der Eingangselektrode des dritten Transistors (3; 39) und der Ausgangselektrode des ersten Transistors (2; 38),
einen weiteren Kondensator (10) zwischen der Eingangselektrode des vierten Transistors (5; 41) und der Ausgangselektrode des zweiten Transistors (4; 40), und

ein jeweils mit den Kondensatoren (9,10) verbundenes Ladeglied (7,8; 45,49) zum Laden der ersten und der zweiten Gleichstromquelle (13, 14) wenn der dritte Transistor (3; 39) bzw. der vierte Transistor (5; 41) ausgeschaltet ist (F i g. 1; 2).

2. NF-Leistungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladeglied jeweils eine Impedanz (7, 8; 45, 49) zwischen der Eingangselektrode und der Ausgangselektrode des dritten Transistors (3; 39) und zwischen der Eingangselektrode und der Ausgangselektrode des vierten Transistors (5; 41) ist.

3. NF-Leistungsverstärker nach Anspruch 1,

gekennzeichnet durch Widerstände (46, 50) jeweils in Reihe zu den Kondensatoren (9,10).