DE2902711A1

DE2902711A1 - Leistungsverstaerker

Info

Publication number: DE2902711A1
Application number: DE19792902711
Authority: DE
Inventors: Keizo Tsukada
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1978-01-24
Filing date: 1979-01-24
Publication date: 1979-07-26
Also published as: FR2415389A1; FR2415389B1; NL7900567A; CA1124652A; GB2014008B; GB2014008A; US4205274A; DE2902711C2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsverstärker und insbesondere auf einen solchen_r bei dem der Leistungsverbrauch durch Einstellen einer Einstelleinrichtung verringert werden kann.

Bei einem bekannten Leistungsverstärker z.B. eines Rundfunkempfängers mit im Gegentakt geschalteten Verstärkertransistoren wird die Primärseite eines Ausgangstransformators entsprechend der Lautstärkeregelung des Rundfunkempfängers eingestellt, um seine Ausgangsimpedanz zu ändern, so daß der Wirkungsgrad des Leistungsverstärkers so eingestellt werden kann, daß sein Leistungsverbrauch verringert wird. Dabei ist die Vorspannung der Verstärkertransistoren stets im wesentlichen konstant, so daß der sich auf diese Vorspannung beziehende Leistungsverbrauch nicht wesentlich verringert werden kann.

Wegen der Verwendung der im Gegentakt geschalteten Verstärkertransistoren müssen, wenn die Primärseite des Ausgangstransformators eingestellt wird, beide Transistoren in ähnlicher Weise eingestellt werden, so daß eine besondere Konstruktion und Steuerung erforderlich sind, durch die die Schaltung kompliziert wird.

Bei dem Leistungsverstärker der Erfindung wird die Vorspannung eines Verstärkertransistors in Verbindung mit einer Einstelleinrichtung zur Reduzierung seines Leistungsverbrauchs eingestellt.

Durch die Erfindung wird unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik ein Verstärker geschaffen, bei dem eine Einstelleinrichtung mit dem Emitter eines Treibertransistors verbunden ist, um den Kollektorstrom dieses Transistors zu reduzieren, so daß sein Leistungsverbrauch verringert werden kann.

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Die Erfindung schafft weiterhin einen Leistungsverstärker, bei dem ein Verstärkertransistor mit einer Vorspannung von einem Strompfad eines Treibertransistors beaufschlagt wird, um den Kollektorstrom des Verstärkertransistors so zu verringern, daß sein Leistungsverbrauch reduziert werden kann.

Außerdem schafft die Erfindung einen Leistungsverstärker, bei dem eine Ausgangsimpedanz-Einstelleinrichtung aus einem Umschalter auf der Sekundärseite des Ausgangstransformators vorgesehen ist, so daß der Kollektorstrom eines Verstärkertransistors reduziert und auch die Einstelleinrichtung einfach ausgebildet werden kann.

Bei diesem Leistungsverstärker werden, selbst wenn der Leistungsverbrauch reduziert wird, seine Eigenschaften nicht oder nur unbedeutend verschlechtert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 3 beispielsweise erläutert, die Schaltbilder dreier Ausführungsformen zeigen.

Figur 1 zeigt ein Schaltbild einer Ausführungsform des Leistungsverstärkers, bei dem die Eingangsstufe aus einem Antennenabstimmkreis 1, der auf ein HF-Signal abgestimmt ist, einem Mischer 2, einem Überlagerungsoszillator 3 mit einem Resonanzkreis 4, einem ZF-Verstärker 5 und einem Demodulator 6 besteht. Ein von dem Demodulator 6 demoduliertes Audiosignal wird über einen Einstellwiderstand 31 zur Lautstärkenregulierung der Basis eines Eingangstransistors 11 eines Verstärkerkreises 10 zugeführt.

Der Kollektor des Transistors 11 ist mit einem Lastwiderstand 32 verbunden und sein Emitter ist über einen Widerstand 33 geerdet. Der Transistor 11 ist somit in Emitterschaltung angeordnet. Der Kollektor des Transistors 11

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ist auch mit der Basis eines Treibertransistors 12 verbunden. Der Kollektor des Transistors 12 ist mit der Primärwicklung eines Treibertransformators 51 verbunden, während dessen Emitter über einen Widerstand 34 direkt mit einer Einstelleinrichtung verbunden ist, z.B. mit dem normalen Kontakt N und über einen Widerstand 35 mit dem Sparkontakt E eines leistungssparenden Schalters 81, dessen Arbeitskontakt über einen Kondensator 41 und auch über einen Widerstand 36 und z.B. eine Diode 21 geerdet ist. Die Widerstände, der Kondensator und die Diode bilden den Emitterkreis des Transistors 12.

Beide Enden der Sekundärwicklung des Transformators 51 sind mit den Basen von Ausgangstransistoren 13 und 14 verbunden, und der Mittelabgriff dieser Sekundärwicklung ist mit dem Verbindungspunkt des Widerstandes 36 und der Diode 21 verbunden. Die Emitter der Transistoren 13 und 14 sind geerdet und ihre Kollektoren sind mit den beiden Enden der Primärwicklung eines Ausgangstransformators 52 verbunden, dessen Mittelabgriff mit einer Netzleitung verbunden ist. Die Transistoren 13 und 14 bilden somit einen B-Gegentaktverstärker.

Die Sekundärwicklung des Transformators 52 ist am einen Ende geerdet und am anderen Ende mit dem normalen Kontakt N einer Einstelleinrichtung bzw. einem leistungssparenden Schalter 62 verbunden, der mit dem Schalter 61 gekoppelt ist. Der Mittelabgriff der Sekundärwicklung ist mit dem leistungssparenden Kontakt E des Schalters 62 verbunden. Zwischen den Arbeitskontakt des Schalters 62 und Erde ist ein Lautsprecher 71 geschaltet. Der Wert der gesamten Impedanz der Sekundärwicklung des Transformators 52 ist so gewählt, daß er dem Lautsprecher 71 angepaßt ist, und auch sein Mittelabgriff ist an einer Stelle angeordnet, die z.B. bei einem Drittel der Windungen der Sekundärwicklung von der Erdseite aus liegt.

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Ein Gegenkopplungswiderstand 37 ist zwischen die heiße Seite der Sekundärwicklung des Transformators 52 und den Emitter des Transistors 11 geschaltet. 81 bezeichnet einen Netzschalter und 82 eine Batterie zur Energiezufuhr.

Bei der obigen Anordnung wird ein normaler Betrieb durchgeführt, wenn die Schalter 61 und 62 auf den Kontakt N geschaltet sind. Dies bedeutet, daß die Widerstände und 36 und die Diode 21 als Emitterwiderstand des Transistors 12^arbeiten und der Kondensator 41 als Bypass-Kondensator arbeitet. Ein Audiosignal des Einstellwiderstandes 31 wird daher von den Transistoren 11 und 12 verstärkt und dann über den Transformator 51 den Transistoren 13 und 14 zugeführt. Eine an der Diode 21 gehaltene Gleichspannung wird über die Sekundärwicklung des Transformators 51 den Transistoren 13 und 14 als Vorspannung zugeführt, so daß die Transistoren 13 und 14 als D-Gegentaktverstärker arbeiten. Das Audiosignal des Transformators 51 wird außerdem verstärkt und über den Transformator 52 dem Lautsprecher 71 zugeführt.

Wenn die Schalter 61 und 62 mit dem Kontakt E verbunden sind, wird eine Leistungseinsparung erzielt. Dies bedeutet, daß das Audiosignal in gleicher Weise verstärkt und dann dem Lautsprecher 71 zugeführt wird. Da jedoch der Lautsprecher 71 mit dem Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Transformators 52 verbunden ist, wird die Lastimpedanz der Transistoren 13 und 14 hoch und damit werden deren Kollektorströme verringert und deren Leistung verbessert, so daß der Stromverbrauch der Batterie 82 abnimmt.

Der Widerstand 35 ist dabei in Reihe zu den Emitterwiderständen des Transistors 12 geschaltet, so daß die Kollektorströme der Transistoren 11 und 12 verringert werden und der Stromverbrauch der Batterie 82 in gleicher Weise

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verringert wird. Die Verringerung des Kollektorstroms des Transistors 12 bewirkt eine Verringerung der Spannung über der Diode 21, so daß die Kollektorströme der Transistoren 13 und 14 verringert werden und dadurch der Stromverbrauch der Batterie 82 verringert wird.

Wenn der Kollektorstrom des Transistors 12 verringert wird, wird das Ausgangssignal des Transistors 12 zur Ansteuerung der Transistoren 13 und 14 klein. Die Lastimpedanz der Transistoren 13 und 14 wird jedoch große, so daß das maximale Ausgangssignal der Transistoren 13 und 14 verringert wird und das verringerte Ausgangssignal des Transistors 12 kein Problem darstellt. Wenn die Kollektorströme der Transistoren 13 und 14 verringert werden, wird die Übersprechverzerrung erhöht. Die Lastimpedanz der Transistoren 13 und 14 wird jedoch zu diesem Zeitpunkt groß, so daß die übersprechverzerrung nicht erhöht wird bzw. ihre Erhöhung unwesentlich ist.

Bei- der Leistungseinsparung wird die Lastimpedanz der Transistoren 13 und 14 groß, wie zuvor erwähnt, so daß die reine Verstärkung der Transistoren 13 und 14 erhöht wird. Die Gegenkopplungsspannung wird von der Sekundärwicklung des Transformators 52 aufwärtstransformiert, so daß die Größe der Gegenkopplung hoch wird und damit die Schaltung unstabil werden könnte. Da jedoch der Widerstand 35 in Reihe zu dem Emitter des Transistors 12 geschaltet ist, so daß er mit einem Gegenkopplungsstrom beaufschlagt wird, wird die Verstärkung des Transistors 12 verringert und damit wird die Schaltung nicht instabil. Dagegen werden verschiedene Eigenschaften entsprechend der Zunahme der Stromgegenkopplung verbessert.

Fig. 2 ist ein Schaltbild einer Ausführungsform, das für einen Kompaktrundfunkempfänger oder ein Bandgerät mit hoher Tonqualität geeignet ist. Elemente in Fig. 2, die denen in Fig. 1 entsprechen, sind mit den gleichen

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Bezugsziffern versehen und werden nicht mehr beschrieben.

In Fig. 2 ist die Ausgangsseite des Demodulators 6, der in anderer Form gezeigt ist, über einen Kondensator 45 mit einer relativ großen Kapazität mit dem normalen Kontakt N einer Toneinstelleinrichtung verbunden, z.B. einem Schalter 63, und über einen Kondensator 64 mit relativ geringer Kapazität mit dem Sparkontakt E des Schalters 63. Der Arbeitskontakt des Schalters 63 ist über den Lautstärkeeinstellwiderstand 31 mit der Basis des Transistors 11 verbunden. Der Schalter 63 ist mit den Schaltern 61 und 62 gekuppelt.

Bei dieser Ausführungsform ist eine Parallelschaltung eines Gegenkopplungswiderstandes 38 und eines Kondensators 44 in Reihe zu dem Widerstand 37 in der Gegenkopplungsschleife zwischen der heißen Seite der Sekundärwicklung des Transformators 52 und dem Emitter des Transistors 11 geschaltet. Wenn die Werte dieser Elemente 37, 38 und 44 richtig gewählt sind, wird die Frequenzkennlinie des Verstärkers 10 im niedrigen Frequenzbereich gesteigert.

Wenn bei dem obigen Aufbau die Schalter 61, 62 und 63 mit dem Kontakt N verbunden sind, ist der Betrieb des Verstärkers 10 normal, d.h. gleich dem Betrieb der Ausführungsform der Fig. 1, wobei die Schalter 61 und 62 jeweils mit dem Kontakt N verbunden sind. Da das Audiosignal des Demodulators 6 über den Kondensator 45, der eine relativ große Kapazität hat, dem Verstärker 10 zugeführt wird, enthält dieses Audiosignal, das dem Verstärker 10 zuzuführen ist, nicht nur eine mittlere und hohe Frequenzkomponente, sondern auch eine niedrige Frequenzkomponente. Die untere Frequenzcharakteristik des Verstärkers 10 wird somit durch die Widerstände 37 und 38 und den Kondensator 44 angehoben. Der Lautsprecher 71

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erhält ein Audiosignal, dessen unterer Frequenzbereich angehoben ist, so daß der Lautsprecher 71 normalen Schall abgibt bzw. einen Schall, der in der Tonqualität trotz der geringen Größe des Lautsprechers bzw. des Empfängers relativ ausgeglichen ist.

Wenn dagegen die Schalter 61, 62 und 63 auf den Kontakt E geschaltet sind, arbeitet der Verstärker 10 im Sparbetrieb, so daß sein Leistungsverbrauch in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform der Fig. 1 verringert wird, bei der die Schalter 61 und 62 mit dem Kontakt E verbunden sind. Da bei dieser Ausführungsform jedoch das Audiosignal des Demodulators 6 dem Verstärker 10 über den Kondensator 46, der eine relativ kleine Kapazität hat, zugeführt wird, enthält das dem Verstärker 10 zugeführte Signal nur eine mittlere und hohe Frequenzkomponente ohne eine niedrige Frequenzkomponente. Selbst wenn der Verstärker 10 die Eigenschaft hat, den unteren Frequenzbereich anzuheben, hat ein Audiosignal, das dem Lautsprecher 71 zugeführt wird, eine flache bzw. gedämpfte untere Frequenzcharakteristik, und dieses Signal wird vom Lautsprecher 71 als Schall wiedergegeben. Der von dem Lautsprecher wiedergegebene Schall enthält keine untere Frequenzkomponente. Da die Lautstärke hauptsächlich von dem Pegel des mittleren und hohen Frequenzbereichs bestimmt wird, wird die Lautstärkenverringerung nicht festgestellt, selbst wenn der untere Frequenzbereich nicht wiedergegeben wird. Da das dem Verstärker 10 zugeführte Audiosignal keinen unteren Frequenzbereich enthält, wird der Leistungsverbrauch im Verstärker 10 verringert und auch in diesem Falle wird keine Leistung unnütz verbraucht.

Fig. 3 zeigt ein Schaltbild einer weiteren Ausführungsform für einen Rundfunkempfänger mit einer Abstimmanzeige; gleiche Teile wie in Fig. 1 sind wiederum mit den gleichen Bezugsziffern versehen und werden nicht mehr beschrieben.

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Bei der Schaltung der Fig. 3 ist ein Gleichrichter 9 zur Demodulation eines Abstiinmanzeigesignals mit dem ZF-Verstärker 5 verbunden, so daß diesem ein ZF-Signal zugeführt wird. Das gleichgerichtete Ausgangssignal des Gleichrichters 9 wird der Basis eines Transistors zugeführt. Ein Schalter 64 wirkt als Ein- und Ausschalter der Anzeigeeinrichtung und ist mit den Schaltern 61 und 62 gekuppelt. Der normale Kontakt N dieses Schalters 64 ist über einen Widerstand 91 mit der Anode einer Lichtemissionsdiode 92 zur Abstimmanzeige verbunden, während dessen Kontakt E unbeschaltet ist. Die Kathode der LED ist mit dem Kollektor des Transistors 93 verbunden, während dessen Emitter geerdet ist. Ein von dem Demodulator 6 demoduliertes Ausgangssignal kann über den Lautstärkeneinstellwiderstand 31 dem Verstärker 10 zugeführt werden.

Wenn bei dieser Anordnung die Schalter 61, 62 und 64 mit dem Kontakt N verbunden sind, ist der Betrieb des Verstärkers 10 normal, d.h. gleich dem Betrieb der Ausführungsform der Fig. 1, wenn die Schalter 61 und 62 mit dem Kontakt N verbunden sind. Wenn bei dieser Ausführungsform jedoch der Abstimmkreis 1 und der Resonanzkreis 4 nicht richtig abgestimmt sind, wird von dem ZF-Verstärker 5 kein ZF-Signal erzeugt, so daß der Gleichrichter 9 kein gleichgerichtetes Ausgangssignal erzeugt, so daß der Transistor 93 gesperrt ist. Die LED 9 leuchtet daher nicht auf. Wenn jedoch der Abstimmkreis 1 und der Resonanzkreis 4 richtig abgestimmt sind, gibt der ZF-Verstärker 5 ein ZF-Signal an den Gleichrichter 9 ab, um daraus ein gleichgerichtetes Ausgangssignal zu erzeugen. Dieses Ausgangssignal wird auf die Basis des Transistors 93 gegeben, um diesen zu öffnen, so daß die LED 92 aufleuchtet und den abgestimmten Zustand anzeigt.

Wenn dagegen die Schalter 61, 62 und 64 mit dem Kontakt E verbunden sind, arbeitet der Verstärker 10 im Sparbetrieb

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in der gleichen Weise wie bei der Ausführungsform der Fig. 1, wenn die Schalter 61 und 62 mit dem Kontakt E verbunden sind« Selbst wenn bei dieser Ausführungsform der richtige Abstiimazustand erreicht istj, wird die LED infolge des neutralen Zustandes des Schalters 64 nicht erregt, so daß der Stromverbrauch der Batterie 82 bei der Abstimmung als Null angesehen werden kann.

Wie zuvor erwähnt, kann, wenn kein großes Ausgangssignal erforderlich ist, wobei wenigstens die Schalter 61 und 62 auf den Kontakt E umgeschaltet sind, eine Leistungseinsparung erzielt t/erden bzw. die Batterie 82 kann langzeitig verwendet werden. Ein großes Ausgangssignal kann durch Umschalten der Schalter 61 und 62 auf den Kontakt N erreicht werden, wenn dies erforderlich ist« In beiden Fällen kann der Leistungsverstärker eine höhere Verstärkung ohne Verschlechterung der Eigenschaften erzielen.

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Leerseite

Claims

Ansprüche

j) Leistungsverstärker, bestehend aus einem Verstärker- - kreis mit einem Eingangstransistor, einem Treibertransistor mit einem Widerstand in dessen Emitterkreis und einem Leistungsverstärkertransistor, einem Lautsprecher und einem Ausgangstransformator zwischen dem Leistungsverstärkertransistor und dem Lautsprecher, gekennzeichnet durch eine erste Einstelleinrichtung, die mit dem Ausgangstransformator zur Einstellung dessen Ausgangsimpedanz verbunden ist, eine zweite Einstelleinrichtung zur Einstellung der Größe des Emitterwiderstandes des Treibertransistors, die mit der ersten Einstelleinrichtung gekuppelt ist, und eine Vorspannungseinrichtung, die mit dem Emitterwiderstand des Treibertransistors verbunden ist, um eine Vorspannung für den Leistungsverstärkertransistor zu erzeugen.

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2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er batteriebetrieben ist.
3. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einstelleinrichtung auf der Sekundärseite des Ausgangstransformators angeordnet ist.
4. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Einstelleinrichtung jeweils aus einem Umschalter bestehen.
5. Verstärker nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Toneinstelleinrichtung, die mit der ersten und zweiten Einstelleinrichtung gekuppelt ist.
6. Leistungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der LeistungsVerstärkertransistor in Gegentaktschaltung angeordnet ist.
7. Verstärker nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Abstimmanzeigeeinrichtung und eine Schalteinrichtung zur Ein- und Ausschaltung der Abstimmanzeigeeinrichtung, wobei die Schalteinrichtung mit der ersten und zweiten Einstelleinrichtung gekuppelt ist.
8. Leistungsverstärker, bestehend aus einer Eingangsstufe, einer Verstärkerstufe, die mit der Eingangsstufe verbunden ist und einen Eingangs-Treiber- und Ausgangs- ' transistor aufweist, eine Batterie zur Abgabe einer Gleichspannung an die Transistoren, einer mit dem Ausgangstransistor verbundenen Last und einem Ausgangstransformator der zwischen den Ausgangstransistor und die Last geschaltet ist, gekennzeichnet durch eine erste Einstelleinrichtung, die mit dem Ausgangstransformator verbunden ist, um die Ausgangs-

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impedanz des Ausgangstransformators zu ändern, einen Emitterkreis, der mit dem Emitter des Treibertransistors verbunden ist und eine Widerstandseinrichtung aufweist, eine Vorspannungseinrichtung, die mit dem Emitterkreis verbunden ist, um eine Vorspannung für die Basis des Ausgangstransistors zu erzeugen, und eine zweite Einstelleinrichtung zur Änderung der Größe der Widerstandseinrichtung des Emitterkreises, wobei die zweite Einstelleinrichtung mit der ersten gekuppelt ist.
9. Verstärker nach Anspruch 8, dadurch g e k e η η ζ e i c h η et , daß der Ausgangstransformator eine Primärwicklung aufweist, die mit dem Ausgangstransistor verbunden ist, und eine Sekundärwicklung, die einen ersten und zweiten Abgriff zur wahlweisen Verbindung mit der Last über die erste Einstelleinrichtung aufweist, wobei der erste Abgriff mit dem Eingangstransistor über einen Widerstand verbunden ist, um eine Gegenkopplungsschleife zu bilden.
10. Verstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe einen Tonsteuerkreis aufweist, der mit der Basis des Eingangstransistors verbunden ist und aus einem ersten und einem zweiten, dazu parallelgeschalteten Kondensator besteht, wobei eine dritte Einstelleinrichtung den ersten und zweiten Kondensator wahlweise mit dem Eingangstransistor verbindet und mit der ersten und zweiten Einstelleinrichtung gekuppelt ist.
11. Verstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsstufe einen ZF-Verstärker zur Verstärkung eines von einem HF-Kreis empfangenen Signal, einen Demodulator zur Demodulation eines Audiosignals, das dem Eingangstransistor zugeführt wird, und einen Abstimmanzeigekreis, der mit dem ZF-

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Verstärker verbunden ist, aufweist, daß der Abstimmanzeigekreis aus einem Gleichrichter, einem aktiven Element, dem ein gleichgerichtetes Signal zugeführt wird, das von dem Gleichrichter erzeugt wird, und einer Anzeigeeinrichtung besteht, die mit dem aktiven Element verbunden ist, wobei die Anzeigeeinrichtung wahlweise eine Gleichspannung von der Batterie über einen Schalter erhält, der mit der ersten und zweiten Anzeigeeinrichtung gekuppelt ist.

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