DE2808562A1

DE2808562A1 - Schaltung zur erfassung des auftretens einer gleichstromkomponente im ausgangssignal eines hoerfrequenzverstaerkers

Info

Publication number: DE2808562A1
Application number: DE19782808562
Authority: DE
Inventors: Hideo Ito; Susumu Sueyoshi
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1977-02-28
Filing date: 1978-02-28
Publication date: 1978-08-31
Also published as: CA1091162A; DE2808562B2; US4150339A; JPS53106176A; DE2808562C3

Description

PATENTANWÄLTE A. GRUNECKER

H.

OR-ΐΝα

W. STOCKMAIR

Da-INa - A«? iCAOTCH)

K. SCHUMANN

DRRSRNAT-DIPu-PHYS.

P. H. JAKOB

DlPL-ING.

G. BEZOLD

DR RER NAT- DPU-OSSA.

8 MÜNCHEN 22

MAXlMlLlANSTFiASSE 43

Patentanmeldung - 28. Februar 197s

P 12452-52/B

PIOHEER EIEGTROITIC CORPORATION
No. 4-1, Meguro 1-chome,
Meguro-ku, Tokyo, Japan

Schaltung zur Erfassung des Auftretens einer
Gleichstromkomponente im Ausgangssignal eines
Hörfrequenzverstärkers

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gleichspannungs-Erfassungschaltung zum Schutz von Lautsprechern od.dgl., die unempfindlich gegenüber der Temperatur und der Speisespannung ist.

Ein herkömmlicher Gleichspannungsverstärker, wie ein am Ausgang kondensatorloser (OCL) -Verstärker benutzt negative und positive Gleichspannungsspeisequellen, wobei das Potential an seinem Ausgangsanschluß, mit dem eine Belastung, wie ein Lautsprecher, verbunden ist, auf einem O Volt-Gleichspannungspegel gehalten werden muß. Jedoch weist das Ausgangssignal des Gleichspannungsverstärker s manchmal eine Gleichspannungskomponente infolge von Änderungen in der Vorspannung od.dgl. auf, die durch Temperaturänderungen oder Schwankungen der Speisespannung gegeben sind. Das Auftreten einer solchen Gleichspannung

809835/0892

TELEFON (Ο89) 22 2862 TELEX Ο5-3Θ38Ο TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

"beeinflußt die Lautsprecherbelastung ungünstig» so daß eine Schutzschaltung vorgeschlagen wurde, die das Auftreten einer Gleichspannungs-Ausgangsspannung erfaßt und die Belastung von dem Verstärker in Abhängigkeit davon abtrennt.

Eine solche in der DS-OS 21 56 557 beschriebene Schaltung ist in Pig. 1 gezeigt, wo ein Gleichspannungsverstärker 1 ein Hörfrequenzsignal über einen Eingangsanschluß 1a erhält. Der Ausgangsanschluß 1b des Verstärkers ist mit einem Lautsprecher SP über einen Eelaisschalter L_x., mit einem aus Widerständen R1, R2 und einem Kondensator C1 bestehenden Tiefpaßfilter 2 und über das PiIter 2 mit einer Differenzverstärkerschaltung 3 verbunden, um positive oder negative Gleichspannungen zu erfassen. Die Differenzverstärkerschaltung 3 weist Transistoren 0/1 und Q2, Vorspannungs-Widerstände R3 und R4-, Belastungs-Widerstände R5 und E.6, eine Konstant stromquelle I^, die mit den gemeinsamen Emittern der Transistoren Q1 und Q2 verbunden ist, und Dioden D1 und D2 auf, deren Kathoden mit den Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 verbunden sind, um ein ODER-Glied zu bilden. Die Anoden der Dioden D1 und D2 sind zusammen mit der Basis eines Transistors Q3 in einer Relaistreiberschaltung 4- verbunden. Eine Relaiswicklung L ist mit dem Kollektor des Transistors Q3 verbunden und hält den federbeaufschlagten Schalter L. bei ihrer Erregung geschlossen.

Wird während des Betriebs eine Gleichspannung an dem Ausgangsanschluß 1b des Gleichspannungsverstärkers 1 erzeugt, so gelangt ein Gleichstrom an die Basis des Transistors 0/1 über das Tiefpaßfilter 2. Die Differenz-Eingangsspannung-Ausgangsspannung-Änderungscharakteristik der Differenzverstärkerschaltung ist in Fig. 2 gezeigt. Wenn keine Gleichspannungs-Eingangsspannung über das Tiefpaßfilter 2 zugeführt wird, ist die Spannungsdifferenz zwischen den Basen der Transistoren Q1

809835/0892

und Q2 gleich null. Die Kollektorpotentiale dieser Transistoren werden daher auf dem gleichen Wert gehalten, wie dieses mit dem Punkt A in Fig. 2 angegeben ist. Wird eine Gleichspannung über das Tiefpaßfilter 2 jedoch zugeführt, so ändern sich die Potentiale an den Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 in zueinander komplementärer Weise, wie dieses gezeigt ist. Erreicht das Potential an einem der Kollektoren den Punkt B oder C₇ so wird eine der Dioden D1 oder D2 leitend, wodurch wiederum der Transistor Q3 gesperrt wird, um die Relaiswicklung L abzuerregen und den Schalter L. zu öffnen, wodurch der Lautsprecher SP von dem Gleichspannungsverstärker 1 abgetrennt wird.

Die Betriebseigenschaften des Differenzverstärkers 3 ändern sich jedoch mit der Temperatur, wie dieses in !"ig. 2 gezeigt ist. Ändert sich z.B. die Umgebungs- oder unmittelbar benachbarte Temperatur, so schnüren sich die Betriebseigenschaften mit steileren Steigungen ein, wie dieses in Fig. 2 durch die gestrichelten Linien dargestellt ist. Unter diesen Bedingungen erreicht bei der Zuführung einer kleinen, jedoch annehmbaren oder tolerierbaren Gleichspannung über das Tiefpaßfilter das Kollektorpotential der Transistoren Q1 oder Q2 schnell den Punkt B oder C, wodurch eine der Dioden D1 und D2 leitend wird und die Eelaiswicklung L abgeschaltet wird. Bei einem solchen bisherigen Differenzverstärker ändert sich also die Empfindlichkeit in unerwünschter Weise nach Maßgabe von selbst kleinen Temperaturänderungen.

Es ist daher ein Ziel der Erfindung, die zuvor erwähnten Schwierigkeiten bei der herkömmlichen Schaltung durch Schaffung einer Gleichspannungserfassungs— und Schutzschaltung zu beseitigen, deren Empfindlichkeit gegenüber Temperaturänderungen immun ist.

80983 5/0892

Im einzelnen weist eine Schaltung zum Erfassen eines Gleichspannung s signals in dem Ausgangssignal eines Hörfrequenzverstärkers und zum Abtrennen eines Lautsprechers in. Abhängigkeit davon ein Tiefpaßfilter auf, dessen Ausgang getrennt mit einem Eingang von zwei Differenzverstärkern verbunden ist, deren andere Eingänge durch jeweilige positive und negative Schwellwert-Vorspannungspotentiale E^., E~ nicht abgeglichen sind. Die Differenzverstärker sind unmittelbar mit den jeweiligen Stromspiegelungsschaltungen verbunden, deren Kollektorausgangssignale an der Seite hoher Impedanz an die Eingänge eines ODER-Glieds gegeben sind, dessen Ausgangssignal wiederum das Abtrennen des Lautsprechers steuert.

Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung weist also die Schaltung zum Erfassen eines Gleichspannungssignals in dem Ausgangssignal eines Hörfrequenzverstärkers 1 und zum Abtrennen eines Lautsprechers SP in Abhängigkeit davon ein Tiefpaßfilter 2 auf, dessen Ausgang mit einem Eingang von Differenzverstärkern 5,6 verbunden ist, deren andere Eingänge durch jeweilige positive und negative Schwellwert-Vorspannungspotentiale E , E„ nicht abgeglichen sind. Die Differenzverstärker sind unmittelbar mit jeweiligen Stromspiegelungsschal bung en 7>8 verbunden, deren Kollektorausgangssignale an ihrer Seite hoher Impedanz an die Eingänge eines ODER-Glieds gegeben werden, dessen Ausgangssignal wiederum das Abtrennen des Lautsprechers steuert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Stromlaufplan einer herkömmlichen Gleichspannungs-Erfassungsschaltung,

Fig. 2 eine Darstellung der Betriebseigenschaftskurven der Schaltung in Fig. 1,

809835/0892

Fig. 3 eine Gleichspannungserfassungs- und Schutzschaltung gemäß der Erfindung und

Fig. 4a und 4b Darstellungen der Betriebseigenschaftskurven der Schaltung der Fig. 3·

Ein "bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird jetzt im einzelnen anhand der Fig. 3 und 4 erläutert.

Die Beschreibung der mit den in Fig. 1 gezeigten Bauelementen identischen Bauelemente wurde der Einfachheit halber fortgelassen. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 2 wird an einen ersten Differenzverstärker 5» der Transistoren Q4 und Q5 aufweist, deren gemeinsame Emitter mit einer Konstantstromquelle Ip verbunden sind, und an einen zweiten Differenzverstärker 6 gegeben, der Transistoren Q6 und Q7 aufweist, deren gemeinsame Emitter mit einer Konstantstromquelle I₇. verbunden sind. Die Basis des Transistors Q5 ist mit einer negativen Vorspannungsquelle E1 verbunden, während die Basis des Transistors Q7 mit einer positiven Vorspannungsquelle E2 verbunden ist. Die Kollektoren der Transistoren in dem ersten Differenzverstärker 5 sind mit einer aktiven Belastung verbunden, die eine erste Stromspiegelungsschaltung 7 aufweist, die aus Transistoren Q8 und Q9 besteht, während die Kollektoren der Transistoren in dem zweiten Differenzverstärker 6 mit einer aktiven Belastung verbunden sind, die eine aus Transistoren Q1O und Q11 bestehende zweite Stromspiegelungsschaltung 8 aufweist. Die Kollektoren der Transistoren Q9 und Q5 und die Kollektoren der Transistoren Q1O und Q6, das sind die Ausgangsseiten hoher Impedanz der aktiven Belastungen, sind jeweils mit den Basen von Transistoren Q12 und Q13 verbunden, die eine Generatorschaltung 9 für eine Steuerspannung bilden.

809835/0892

Die letztere weist die Transistoren Q12 und Q13 auf, dessen Emitter und Kollektoren zusammengeschaltet sind, sowie Reihenwiderstände R5 und E6 und einen Ausgangstransistor Q14. Tritt keine Gleichspannung in dem Ausgangssignal des Gleichspannungsverstärkers 1 auf, so werden die Transistoren Q12 und Q13 gesperrt, wodurch keine Spannung über den Widerständen R5 und R6 auftritt. Erscheint eine Gleichspannung am Ausgang des Gleichspannungsverstärkers, so wird entweder der Transistor QI2 oder Q13 nach Maßgabe der Polarität dieser Gleichspannung leitend, wodurch der Transistor Q14· leitend wird, um den Transistor Q3> zu sperren und die Heiaiswicklung L abzuschalten. Das heißt, die Transistoren Q12 und Q13 in der Generatorschaltung 9 für die Steuerspannung bilden ein ODER-Glied in bezug auf die Ausgänge der ersten und zweiten Stromspiegelungsschaltungen.

Die vollständige Arbeitsweise der in Fig. 3 gezeigten Schaltung wird jetzt erläutert. Tritt keine Gleichspannung am Ausgang des Tiefpaßfilters 2 auf, so ist gewöhnlich der Transistor Q5 gesperrt, während der Transistor Qß- infolge der negativen Vorspannung squelle E1 leitend ist, die mit der Basis des Transistors Q5 verbunden ist. In gleicher Weise ist der Transistor QS leitend, während der Transistor Q9 in der ersten Stromspiegelungsschaltung 7 ebenfalls leitend ist. Infolge der mit der Basis des Transistors Q7 in dem zweiten Differenzverstärker 6 verbundenen positiven Vorspannungsquelle E2 ist der Transistor Q7 leitend, während der Transistor Qß gesperrt ist. Der Transistor Q11 in der zweiten Stromspiegelungsschaltung 8 ist leitend, während der Transistor Q1O ebenfalls leitend ist. Fig. 4- (a) zeigt die Kollektorpotential-Eigenschaften von Q4-, Q8 (D¹) und Q5> Q9 (D) in bezug auf die Basisspannung von Q4- in dem ersten Differenzverstärker 5· Erscheint eine ausreichend negative Gleichspannung am Ausgang des Tiefpaßfilters 2,

809835/0892

so daß die Basisspannung von Q4- niedriger als -E1 wird, so wird Q5 leitend und sein Kollektorpotential D behält einen Wert bei, der durch die Basis-Emitter-Spannung V-n-g von Q12 festgelegt ist, der ebenfalls leitend wird. Andererseits steigt das Kollektorpotential D¹ allmählich an und nähert sich der Speisespannung +B, wenn der Transistor Q4- gesperrt

Fig. 4-(b) zeigt die Kollektorpdtential-Eigenschaften von Q6, Q1O (E) und Q7, Q11 (E¹) in bezug auf die Basisspannung von Q6 in dem zweiten Differenzverstärker 6. Die in !ig. 4-(b) gezeigten Eigenschaften sind ähnlich denen der Fig. 4-(a). In diesem Fall wird, wenn das Tiefpaßfilter 2 eine positive Gleichspannung erzeugt und die Basis von Q6 ein höheres Potential als +E2 annimmt, Q6 leitend und ebenfalls Q13· Selbst wenn eine höhere positive Gleichspannung an Q6 gegeben wird, kann das Kollektorpotential E einen maximalen Wert nicht überschreiten, da es durch die Basis-Emitter-Spannung Vg_V von QI3 begrenzt ist. Als Folge davon wird Q13 leitend, Ströme fließen durch R5 und S6, Q14- wird leitend und Q3 in der Eelaistreiberschaltung 4- wird gesperrt, um damit die Relaiswicklung L abzuschalten.

Wie zuvor beschrieben, sind die Verstärkungen der ersten und zweiten Differenzverstärker 5 und 6 groß, da sie mit den aktiven Belastungen ihrer jeweiligen Stromspiegelungsschaltungen 7 und 8 verbunden sind, und einer der Differenzverstärker invertiert seinen Schaltzustand, wenn er die Basisspannung von Q4- oder Q6 -E1 oder +E2 jeweils überschreitet, wie dieses in den Fig. 4-(a) und 4(b) zu erkennen ist. Auf diese Weise können die positiven und negativen Schwellwertspannungen, bei denen die Schutzwirkung eintritt, in bezug auf irgendeine Gleichspannung im Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 1 in

809835/0 892

gewünschter Weise durch geeignete Einstellung der Werte der positiven und negativen YorSpannungsquellen E1 und E2 gewählt werden.

Aus der vorstehenden Beschreibung wird klar, daß positive und negative Gleichspannungen im wesentlichen am Schnittpunkt der Kennlinienkurven für die Eingangsbasisspannung über der Kollektorausgangsspannung der Differenzverstärker erfaßt wird. .Änderungen in der Gleichspannungs-Erfassungsempfindlichkeit, was ein Hauptnachteil der herkömmlichen Schaltung ist, werden daher wirksam beseitigt. Es ist auch möglich, eine konstante Gleichspannungs~Erfassungsempfindlichkeit von dem Wert der Vorspannungsquelle für jeden einzelnen der beiden Differenzverstärker unabhängig von der Temperatur zu erhalten.

Da außerdem die Basen und Emitter der angepaßten Transistoren Q12 und Q13 zwischen die Kollektoren und Emitter von Q9 und Q1O in den ersten und zweiten Stromspiegelungsschaltungen zusammengeschaltet sind, wird, selbst wenn eine positive oder negative Gleichspannung am Ausgangssignal des Verstärkers erscheint, um dadurch den leitenden Zustand der ersten oder zweiten Differenzverstärker umzukehren, der Transistor auf der leitenden Seite niemals gesättigt und die Eingangsimpedanz auf der leitenden Seite nicht vermindert. Selbst, wenn eine Gleichspannung nahe dem Schwellwert zugeführt wird, wird daher eine stabile Gleichspannungserfassung und Schutzwirkung immer noch erreicht.

809835/0892

-ΛΑ-Leerse ite

Claims

PATENTANWÄLTE A. GRÜNECKER

DlPL- ING.

H. KlNKELDEY

OR-INC*

2808562 ^W· STOCKMAlR

AeEtCALTECH)

K. SCHUMANN

DR RER NAT - OPL-PHYa

P. H. JAKOB G. BEZOLD

DR BER MAT:· OPL-CHEM.

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE 43

28. Februar 1978 P Λ 2452-52/B

Patentansprüche

Schaltung zur Erfassung des Auftretens einer'Gleichstromkomponente im Ausgangssignal eines Hörfrequenzverstärkers mit einem Tiefpaßfilter, dessen Eingang mit dem Verstärkerausgang verbunden ist, einem Differenzverstärker, einer Einrichtung zum Verbinden des Eilterausgangs mit einem Eingang des Differenzverstärkers und einem ODEE-Glied, dessen Eingänge mit den Ausgängen des Differenzverstärkers verbunden sind, wodurch ein Ausgangssignal vom ODER-Glied das Auftreten einer Gleichstromkomponente angibt, gekennzeichnet durch ein Paar von Differenzverstärkern (5,6), durch eine Einrichtung zum individuellen Verbinden des Eilterausgangs (2) mit einem Eingang eines jeden Differenzverstärkers (5?6), durch positive und negative Vorspannungsquellen (E1,E2), die individuell mit den anderen Eingängen der Differenzverstärker (5,6) verbunden sind, durch ein Paar von Stromspiegelungsschaltungen (7,8), die individuell als aktive Belastungen mit den Ausgängen der Differenzverstärker (5,6) verbunden sind, wobei jede Stromspiegelungsschaltung (7,8) eine Ausgangsseite hoher Impedanz hat,

80983 5/0892

TELEFON (089) aa 28S3 TELEX O5-Ü93SO TELEGRAMME MONAPAT TELEKOPIERER

' - ■ ORIGINAL INSPECTED

und durch mit diesen Ausgangsseiten verbundene Schaltungseinrichtungen (Q5>,QIS₅QIJjQI^-) zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn eine positive oder negative Gleichstromkomponente im Ausgangssignal des Hörfrequenzver— stärkers (Ό auftritt, die eine über einen von den Vorspannungsquellen (E1,E2) bestimmten Pegel liegende Größe hat, wodurch die Erfassungsfunktion unempfindlich gegenüber Temperaturänderungen ist.

. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorspannungsquellen (E1,E2) mit den Eingängen der Differenzverstärker (5,6) an den Seiten hoher Impedanz der Stromspiegelungsschaltungen (7,8) verbunden sind.

- Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die das Ausgangssignal erzeugenden Schaltungseinrichtungen (Q3,Q12,Q13,Q14-) ein Paar von Transistoren (Q"12,Q13) aufweist, deren Emitter und Kollektoren gemeinsam verbunden sind und deren Basen und Emitter individuell und parallel zwischen den Emitter und Kollektor eines Transistors (Q9,Q1O) in jeder der Stromspiegelungsschaltungen (7>8) geschaltet sind.

. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 3» dadurch gekennzeichnet , daß das Ausgangssignal der Schaltungseinrichtungen (Q-,Q12,Q13,Q14·) an einen Schalter (L,L1) zum Abtrennen des Ausgangs des Hörfrequenzverstärkers (1) von einer Belastung (SP), wie einem Lautsprecher, gebbar ist, um damit eine Schutzfunktion zu bewirken.

809835/0892