DE2808562C3 - Schaltung zur Erfassung des Auftretens einer Gleichstromkomponente im Ausgangssignal eines Hörfrequenzverstärkers - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung entsprechend den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

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 0 Volt-Gleichspannungspegel gehalten werden muß. Jedoch weist das Ausgangssignal des Gleichspannungsverstärkers 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 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 DE-OS 2156 557 beschriebene Schaltung ist in F i g. 1 gezeigt, wo ein Gleichspannungsverstärker 1 ein Hörfrequenzsignal über einen Eingangsanschluß la erhält Der Ausgangsanschluß lodes Verstärkers ist mit einem Lautsprecher SP über einen Relaisschalter Li, mit einem aus Widerständen R 1, R2 und einem Kondensator Cl bestehenden Tiefpaßfilter 2 und über das Filter 2 mit einer Differenzverstärkerschaltung 3 verbunden, um positive oder negative Gleichspannungen zu erfassen. Die Differenzverstärkerschaltung 3 weist Transistoren Qi und Q2, Vorspannungs-Widerstände R 3 und R 4, Belastungs-Widerstände RS, R6, eine Konstantstromquelle /1, die mit den gemeinsamen Emittern der Transistoren Ql und Q 2 verbunden ist, und Dioden Di und D 2 auf, deren Kathoden mit den Kollektoren der Transistoren Ql und Q 2 verbunden sind, um ein ODER-Glied zu bilden. Die Anoden der Dioden Di und D 2 sind zusammen mit der Basis eines Transistors Q3 in einer Relaistreiberschaltung 4 verbunden. Eine Relaiswicklung L ist mit dem Kollektor des Transistors Q 3 verbunden und hält den federbeaufschlagten Schalter L\ bei ihrer Erregung geschlossen.

Wird während des Betriebs eine Gleichspannung an dem Ausgangsanschluß lodes Gleichspannungsverstärkers 1 erzeugt, so gelangt ein Gleichstrom an die Basis des Transistors Q1 über das Tiefpaßfilter 2. Die Differenz-Eingangsspannung-Ausgangsspannung-Änderungscharakteristik der Differenzverstärkerschaltung 3 ist in Fig.2 gezeigt. Wenn keine Gleichspannungs-Eingangsspannung über das Tiefpaßfilter 2 zugeführt wird, ist die Spannungsdifferenz zwischen den Basen der Transistoren Ql und Q 2 gleich null. Die Kollektorpotentiale dieser Transistoren werden daher auf dem gleichen Wert gehalten, wie dieses mit dem Punkt A in F i g. 2 angegeben ist. Wird eine Gleichspannung über das Tiefpaßfilter 2 jedoch zugeführt, so ändern sich die Potentiale an den Kollektoren der Transistoren Q 1 und Q 2 in zueinander komplementärer Weise, wie dieses ge/eigt ist. Erreicht das Potential an einem der Kollektoren den Punkt B oder C, so wird eine der Dioden Di oder D 2 leitend, wodurch wiederum der Transistor Q 3 gesperrt wird, um die Relaiswicklung L abzuerregen und den Schalter U zu öffnen, wodurch der Lautsprecher SPvon dem Gleichspannungsverstärker 1 abgetrennt wird.

Die Betriebseigenschaften des Differenzverstärkers 3 ändern sich jedoch mit der Temperatur, wie dieses in Fig. 2 gezeigt ist. Ändert sich z.B. die Umgebungsoder 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 Ql oder Q 2 schnell den Punkt B oder C, wodurch eine der Dioden Dl und D 2 leitend wird und die Relaiswicklung 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 Aufgabe der Erfindung, die zuvor erwähnten Schwierigkeiten bei der herkömmlichen Schaltung durch Schaffung einer Gleichspannungserfassungs- und Schutzschaltung zu beseitigen, deren Empfindlichkeit gegenüber Temperaturänderungen immun isL

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.

Im einzelnen weist eine Schaltung zum Erfassen eines Gleichspannungssignals 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 £Ί, Ez nicht abgeglichen sind. Die Differenzverstärker sind unmittelbar mit den jeweiligen Stromspiegelungsschaltungen verbunden, deren Kollektorausgangssignale an der Seite hoher Impedanz an die Eingänge eines ODER-Gliedes 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 SPm Abhängigkeit davon ein Tiefpaßfilter 2 auf, dissen Ausgang mit einem Eingang von Differenzverstärkern 5, 6 verbunden ist, deren andere Eingänge durch jeweilige positive und negative Schwellwert-Vorspannungspotentiale Ei, E₂ nicht abgeglichen sind. Die Differenzverstärker sind unmittelbar mit jeweiligen Stromspiegelungsschaltungen 7, 8 verbunden, deren Kollektorausgangssignale an ihrer Seite hoher Impedanz an die Eingänge eines ODER-Gliedes gegeben werden, dessen Ausgangssignal wiederum das Abtrennen des Lautsprechers steuert.

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

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

Fig.2 eine Darstellung der Betriebseigenschaftskurven der Schaltung in F i g. 1,

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

Fig.4a und 4b Darstellungen der Betriebseigen-Schaftskurven der Schaltung der F i g. 3.

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

Die Beschreibung der mit den in F i g. 1 gezeigten Bauelementen identischen Bauelemente wurde der Einfachheit halber fortgelassen. Das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 2 wird an einen ersten Differenzverstärker 5, der Transistoren Q 4 und Q 5 aufweist, deren gemeinsame Emitter mit einer Konstantstromquelle h verbunden sind, und an einen 'weiten Differenzverstärker 6 gegeben, der Transom! Q6 und Ql aufweist, deren gemeinsame Emitter mit einer Konstantstromquelle /3 verbunden sind. Die Basis des Transistors Q5 ist mit einer negativen Vorspannungsquelle Ei verbunden, während die Basis des Transistors Q 7 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 QZ und ζ>9 besteht, während die Kollektoren der Transistoren in dem zweiten Differenzverstärker 6 mit einer aktiven Belastung verbunden sind, die eine aus Transistoren (?10 und ζ) 11 bestehende zweite Stromspiegelungsschaltung 8 aufweist Die Kollektoren der Transistoren (?9 und QS und die Kollektoren der Transistoren Q10 und Q 6, 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.

Die letztere weist die Transistoren Q 12 und Q13 auf, dessen Emitter und Kollektoren zusammengeschaltet sind, sowie Reihenwiderstände R 5 und R 6 und einen Ausgangstransistor Q 14. Tritt keine Gleichspannung in dem Ausgangssignal des Gleichspannungsverstärkers 1 auf, so werden die Transistoren Q 12 und Q13 gesperrt, wodurch keine Spannung über den Widerständen R 5 und R 6 auftritt. Erscheint eine Gleichspannung am Ausgang des Gleichspannungsverstärkers, so wird entweder der Transistor Q12 oder Q13 nach Maßgabe der Polarität dieser Gleichspannung leitend, wodurch der Transistor Q 14 leitend wird, um den Transistor Q 3 zu sperren und die Relaiswicklung 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 F i g. 3 gezeigten Schaltung wird jetzt erläutert. Tritt keine Gleichspannung am Ausgang des Tiefpaßfilters 2 auf, so ist gewöhnlich der Transistor Q 5 gesperrt, während der Transistor Q4 infolge der negativen Vorspannungsquelle £1 leitend ist, die mit der Basis des Transistors Q 5 verbunden ist. In gleicher Weise ist der Transistor Q 8 leitend, während der Transistor ζ) 9 in der ersten Stromspiegelungsschaltung 7 ebenfalls leitend ist. Infolge der mit der Basis des Transistors Q7 in dem zweiten Differenzverstärker 6 verbundenen positiven Vorspannungsquelle £2 ist der Transistor Ql leitend, während der Transistor Q 6 gesperrt ist. Der Transistor QW in der zweiten Stromspiegelungsschaltung 8 ist leitend, während der Transistor Q10 ebenfalls leitend ist. F i g. 4(a) zeigt die Kollektorpotential-Eigenschaften von Q 4, QS (D') und Q 5, Q 9 (D) in bezug auf die Basisspannung von ζ)4 in dem ersten Differenzverstärker 5. Erscheint eine ausreichend negative Gleichspannung am Ausgang des Tiefpaßfilters 2, so daß die Basisspannung von Q4 niedriger als —El wird, so wird Q 5 leitend und sein Kollektorpotential D behält einen Wert bei, der durch die Basis-Emitter-Spannung Vbe von Q12 festgelegt ist, der ebenfalls leitend wird. Andererseits steigt das Kollektorpotential D' allmählich an und nähert sich der Speisespannung + B, wenn der Transistor Q4 gesperrt wird.

Fig.4(b) zeigt die Kollektorpotential-Eigenschaften von Q 6, ClO (E) und Q 7, Q11 (E') in bezug auf die Basisspannung von Q 6 in dem zweiten Differenzverstärker 6. Die in F i g. 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 Q 6 ein höheres Potential als + E2 annimmt, (?6 leitend und ebenfalls (?13. 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 Vbe von Q 13 begrenzt ist. Als Folge davon wird C? 13 leitend, Ströme fließen durch R 5 und R 6, C? 14 wird leitend und Q 3 in der Relaistreiberschaltung 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 C? 4 oder QS-EX oder +£2 jeweils überschreitet, wie dieses in den F i g. 4(a) und 4(b) zu erkennen ist. Auf diese Weise können die positiven und negativen Schwellwertspan-

auf irgendeine Gleichspannung im Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 1 in gewünschter Weise durch geeignete Einstellung der Werte der positiven und negativen Vorspannungsquellen Ei und £2 gew.ählt 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 werden. 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 halten,
ίο Da außerdem die Basen und Emitter der angepaßten Transistoren Q\ 2 und C? 13 zwischen die Kollektoren und Emitter von Q 9 und Q10 in den ersten und zweiten Stromspiegelungsschaltungen zusammengeschaltet sind, wird, selbst wenn eine positive oder negative Γ,ΙαΙπΙ,ΐηοηι,,,η.· η ™ Anraonr, Jsr V^rHSrUrr smkoml

^J VJ IVIUIIOpUIIIIUllg Ulli / IUJgUlIg UV*O T ifldlUI IV V.1 J V, I Ot-I It'll I t, 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Erfassung des Auftretens einer Gleichstromkomponente im Ausgangssignal eines Hörfrequenzverstärkers, mit einem Tiefpaßfilter, dessen Eingang mit dem Verstärkerausgang verbunden ist, einem Differenzverstärker, dessen einer Eingang an den Filterausgang angeschlossen ist, und einem ODER-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), deren Eingänge jeweils mit dem Filterausgang (2) verbunden sind, positive und negative Vorspannungsquellen (Ei, E2), die individuell mit den anderen Eingängen der Differenzverstärker verbunden sind, 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, und durch mit diesen Ausgangsseiten verbundene Schaltungseinrichtungen (Q3, Q12, Q13, Q 14) zum Erzeugen eines Ausgangssignals, wenn eine positive oder negative Gleichstromkomponente im Ausgangssignal des Hörfrequenzverstärkers (1) auftritt, die eine über einem von den Vorspannungsquellen (Ei, E2) bestimmten Pegel liegende Größe hat, wodurch die Erfassungsfunktion unempfindlich gegenüber Temperaturänderungen ist.

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

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die das Ausgangssignal erzeugenden Schaltungseinrichtungen (Q3, ζ) 12, ζ) 13, ίο Q14) ein Paar von Transistoren (Q 12, ζ) 13) aufweist, deren Emitter und Kollektoren gemeinsam verbunden sind und deren Basen und Emitter individuell und parallel zwischen den Emitter und Kollektor eines Transistors (Q9, ζ) 10) in jeder der Stromspiegelungsschaltungen (7,8) geschaltet sind.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Schaltungseinrichtungen (Q3, Q12, Q 13, Q 14) 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.