DE2906158C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Übersteuerungsanzeige gemäß dem Ober­ begriff des ersten Patentanspruchs.

Bei der Aufnahme und Wiedergabe von NF-Signalen ist es zwecks Vermeidung von Verzerrungen mitunter erwünscht, daß die Über­ steuerung eines Endverstärkers angezeigt wird. Es kann dann im Falle einer Übersteuerung z. B. durch Verringerung der Ver­ stärkung eine unerwünschte Verzerrung vermieden werden.

Die einfachste Art einer Übersteuerungsanzeige besteht darin, durch Gleichrichtung des NF-Signales ein dem Spitzenwert des NF- Signales entsprechendes Steuersignal zu gewinnen und durch die­ se beim Überschreiten einer vorgegebenen Schwelle die Anzeige auszulösen. Eine solche Anzeige ist jedoch in der Praxis nicht brauchbar, da der Spitzenwert des NF-Signales nicht in jedem Fall ein Maß dafür ist, ob der Verstärker übersteuert ist. Bei unterschiedlicher Belastung des Verstärkers kann die Aussteuer­ barkeit sich beispielsweise ändern.

Es sind Übersteuerungsanzeigen bekannt geworden (z. B. DE-PS 12 00 365) bei denen die Tatsache ausgenutzt wird, daß das Gegenkopplungsverhalten des Verstärkers sich im Augenblick der Übersteuerung schlagartig ändert.

Da bei heute üblichen integrierten Schaltungen geeignete Schal­ tungspunkte für die zuletzt genannte Anzeige oftmals nicht zu­ gängig sind und die Schaltungen auch nicht in geeigneter Wei­ se aufgebaut sind, ist es schwierig, derartige Übersteuerungs­ anzeigen anzuwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Übersteuerungs­ anzeige zu schaffen, die ausreichend genau den Beginn einer Übersteuerung anzeigen kann und mit einem relativ geringen Aufwand realisiert werden kann. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Übersteu­ erungsanzeige,

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel eines in Fig. 1 verwendeten Schaltungsteiles,

Fig. 3 bis 5 eine Gegenüberstellung von einigen Ausführungs­ beispielen eines bei der Schaltung in Fig. 1 verwende­ ten Schaltungsteiles,

Fig. 6 zu den Fig. 3 bis 5 gehörende Spannungsverläufe und

Fig. 7 eine näher ausgeführte Schaltung mit den erfindungsge­ mäßen Merkmalen.

In Fig. 1 ist ein Netzteil mit einem Netztransformator 1, einem Brückengleichrichter 2 und einem Ladekondensator 3 dar­ gestellt. Mittels des Netzteils wird die Betriebsspannung U _B der Endstufe eines Niederfrequenzverstärkers gewonnen. Der Niederfrequenzverstärker ist in Fig. 1 nicht dargestellt. Die Betriebsspannung U _B wird bei Niederfrequenzverstärkern mit hoher Ausgangsleistung der Endstufe unstabilisiert, also direkt vom Ladekondensator 3, zugeführt. Dadurch werden Verluste, bei der Gewinnung der Betriebsspannung vermieden. Das Ausgangssi­ gnal U _NF des Niederfrequenzverstärkers wird über eine Eingangs­ klemme 4 der Schaltung zur Übersteuerungsanzeige zugeführt. Mittels einer Gleichrichterdiode 5 und eines Ladekondensators 6 wird ein dem Spitzenwert des NF-Signales entsprechendes Steuersignal U _ST erzeugt, welches einem Eingang eines Kompa­ rators 7 zugeführt wird. Dem anderen Eingang des Komparators 7 ist eine von der Betriebsspannung U _B abgeleitete Referenz­ spannung U _Ref zugeführt. Die Referenzspannung U _Ref ändert sich entsprechend dem Wert der Betriebsspannung U _B . Im dar­ gestellten Fall ist die Referenzspannung U _Ref über ein Glied 8 von der Betriebsspannung U _B abgeleitet. Im einfachsten Fall wird durch das Glied 8 die Referenzspannung U _Ref durch Multiplikation der Betriebsspannung U _B mit einem festen Pro­ portionalitätsfaktor gebildet. Das Glied 8 kann beispiels­ weise gemäß Fig. 2 aus einer Reihenschaltung zweier Wider­ stände 11 und 12 bestehen, die als Spannungsteiler geschaltet sind.

Der Ausgang des Komparators 7 in Fig. 1 steuert ein Anzeige­ element 9. Als Anzeigeelement 9 können beispielsweise eine Leuchtdiode oder eine Glühlampe dienen.

Die Aussteuerungsgrenze eines NF-Verstärkers hängt in erster Näherung von der Betriebsspannung ab und ist in etwa dieser proportional. Die Betriebsspannung U _B schwankt einerseits proportional mit der Netzspannung und andererseits, insbe­ sondere bei Gegentakt-B-Verstärkern mit unstabilisierter Be­ triebsspannung, mit der Belastung, d. h. mit der Aussteuerung und mit dem Leitwert des den Verstärkerausgang belastenden Widerstandes. Bei der Schaltung gemäß Fig. 1 wird diese Tat­ sache ausgenutzt, indem sinngemäß der Schwellenwert, bei dem die Übersteuerungsanzeige anspricht, mit der Betriebsspannung verändert wird. Beim Absinken der Betriebsspannung U _B sinkt die Aussteuergrenze des Verstärkers. Die Ausgangsspannung U _NF wird also schon bei kleineren Werten begrenzt, was zu Ver­ zerrungen des Ausgangssignales führt. Mit Absinken der Be­ triebsspannung U _B sinkt auch die von der Betriebsspannung abgeleitete Referenzspannung U _Ref , wodurch der Komparator 7 früher durchgeschaltet und die Anzeige schon bei kleineren Ausgangsspannungen erfolgt.

Bei einer Verkleinerung des Lastwiderstandes und dadurch bedingter Abnahme der Betriebsspannung (U _B ) kann die maximal erreichbare Ausgangsspannung infolge der starken inneren Ver­ luste bei großen Strömen in der Praxis gegenüber der Betriebs­ spannung U _B mehr als proportional absinken. Deshalb kann es vorteilhaft sein, das Glied 8 in Fig. 1 so auszulegen, daß mit abnehmender Betriebsspannung die durch das Glied 8 abgeleitete Spannung U _Ref überproportional abnimmt. Diese Eigenschaft kann durch die Verwendung von Bauteilen mit spezieller Charakteristik im Spannungsteiler erreicht werden.

In den Fig. 3 bis 5 sind verschiedene Ausführungsbeispiele des in Fig. 1 verwendeten Schaltungsteiles 8 gegenübergestellt. Das Schaltungsteil 8 ist jeweils als Spannungsteiler ausge­ bildet. Der untere Zweig des Spannungsteilers ist jeweils ein ohmscher Widerstand (33, 35, 38) und im oberen Zweig des Spannungsteilers befindet sich in Fig. 3 ein ohmscher Wider­ stand 32, in Fig. 4 eine Zenerdiode 34 und in Fig. 5 eine Reihenschaltung aus einer Zenerdiode 36 und einem ohmschen Widerstand 37. Am oberen Ende des Spannungsteilers liegt jeweils die Betriebsspannung U _B der Endstufe des NF-Verstär­ kers. Am Spannungsteilerabgriff wird die Referenzspannung U _{Ref 1} bis U _{Ref 3} entnommen.

In Fig. 6 sind die zu den Schaltungen gemäß Fig. 3 bis 5 ge­ hörigen Spannungsverläufe dargestellt. Während die Spannung U _{Ref 1} sich direkt proportional mit der Betriebsspannung U _B ändert, ändert sich die Spannung U _{Ref 2} des Spannungsteilers gemäß Fig. 4 stark überproportional. Beispielsweise kann ange­ nähert der Zusammenhang U _Ref = a · U ^x _B erreicht werden, wobei x beispielsweise gleich 2 ist und a ein Proportionalitäts­ faktor.

Zwischen den beiden extremen Verläufen U _{Ref 1} und U _{Ref 2} liegt der Spannungsverlauf U _{Ref 3}, der erreicht werden kann, wenn zu der Zenerdiode 36 im oberen Zweig des Spannungsteilers ge­ mäß Fig. 5 ein ohmscher Widerstand 37 geschaltet wird. Durch bestimmte Bemessungen der Zenerspannung der Zenerdiode 36 und des in Reihe geschalteten Widerstandes 37 kann vorgegeben werden, wie stark überproportional die Referenzspannung sich mit der Betriebsspannung U _B ändern soll.

In Fig. 7 ist ein praktisches Ausführungsbeispiel einer Über­ steuerungsanzeige wiedergegeben. Das NF-Signal des Verstärkers wird über eine Eingangsklemme 12 zugeführt und in einem Span­ nungsteiler aus den Widerständen 13 und 14 an den Eingang der Schaltung angepaßt. Mittels einer Diode 15 und eines Ladekon­ densators 16 wird eine Spitzenwert-Gleichrichtung durchgeführt. Dem Kondensator 16 ist ein Entladewiderstand 17 parallelge­ schaltet. Das Signal am Kondensator 16 ist einem Eingang 19 eines Komparators 18 zugeführt. Dem anderen Eingang 20 des Komparators 18 ist die Referenzspannung U _Ref zugeführt. Die Referenzspannung U _Ref ist mittels eines Spannungsteilers mit einer Reihenschaltung aus einer Zenerdiode 21 und einem Wider­ stand 22 im oberen Zweig und einem Widerstand 23 im unteren Zweig von der nichtstabilisierten Betriebsspannung U _B der End­ stufe des NF-Verstärkers abgeleitet.

Der Ausgang des Komparators 18 führt zu einer Ladeschaltung aus der Diode 24, dem Kondensator 25 und dem Widerstand 26. Das Signal am Ausgang der Ladeschaltung ist einem Verstärker 27 zugeführt, der im vorliegenden Fall ebenfalls als Kompara­ tor geschaltet ist. Als Referenzspannung für den Verstärker 27 dient eine mittels eines Spannungsteilers 30, 31 von der Versorgungsspannung ±U _V des Verstärkers 27 abgeleitete feste Spannung. Es ist auch möglich, wie gestrichelt angedeutet, die variable Referenzspannung U _Ref anstelle einer festen Span­ nung zuzuführen. Vom Ausgang des Verstärkers 27 wird über einen Widerstand 28 eine Leuchtdiode 29 angesteuert.

Das Produkt aus dem sich bei Parallelschaltung der Widerstände 13 und 14 ergebenden Widerstandswert und dem Kondensator 16 bestimmen die Ansprechzeit der Schaltung und die Bemessung der Zeitglieder Kondensator 16/Widerstand 17 und Kondensator 25/Widerstand 26 die Anzeigedauer der Leuchtdiode 29.

In der Praxis hat sich folgende Bemessung der Schaltung be­ währt:
Widerstand 13: 3,6 k
Widerstand 14: 2,2 k
Widerstand 17: 330 k
Widerstand 23: 12 k
Widerstand 22: 8,2 k
Widerstand 26: 100 k
Widerstand 28: 1,2 k
Kondensator 16: 1 m
Kondensator 25: 4,7 m
Dioden 15 und 24: Siliciumdioden
Zenerdiode 21: Zenerspannung 18 Volt
+U _V = - U _V = 17 V

Diese Werte gelten für eine Betriebsspannung der Endstufe eines NF-Verstärkers mit symmetrischer Spannungsversorgung von ±41 Volt und unter Zugrundelegung einer maximalen Sinus­ leistung von 85 W. Für den Komparator 18 und den Verstärker 27 können bekannte Operationsverstärker verwendet werden.

Die Anwendung der beschriebenen Schaltung kann auch interes­ sant sein, wenn die gleiche Übersteuerungsanzeigeschaltung in verschiedenen Verstärkern mit unterschiedlichen Betriebs­ spannungen eingesetzt werden soll. Die Schaltung paßt sich dann automatisch der jeweiligen Betriebsspannung an. In die­ sem Fall ist auch eine Anwendung sinnvoll, wenn die jeweilige Betriebsspannung stabilisiert ist.

Claims (5)

1. Übersteuerungsanzeige für einen Wechselspannungsverstär­ ker, bei der ein dem Spitzenwert des Ausgangssignales des Verstärkers entsprechendes Steuersignal gebildet und zur Anzeige ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß das den Spitzenwert wiedergebende Steuersignal (U _ST ) in einer Komparatorschaltung (7) mit einem die Betriebsspannung (U _B ) der Endstufe des Verstärkers wiedergebenden weiteren Steuersignal (U _Ref ) verglichen wird und daß in Abhängig­ keit von dem Vergleichsergebnis die Anzeige (9) gesteuert wird.

2. Anzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (7) mit zwei Eingängen vorgesehen ist, daß dem ersten Eingang das dem Spitzenwert des Ausgangssignales entsprechende Steuersignal (U _ST ) und dem zweiten Eingang ein von der Betriebsspannung (U _B ) der Endstufe des Ver­ stärkers abgeleitetes Steuersignal zugeführt ist und daß vom Ausgang des Komparators (7) ein Anzeigeelement (9) angesteuert ist.

3. Anzeige nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den zweiten Eingang des Komparators (7) die Betriebsspan­ nung unter Zwischenschaltung eines Spannungsteilers (8) angelegt ist.

4. Anzeige nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilungsverhältnis des Spannungsteilers (8) sich in Ab­ hängigkeit von der Betriebsspannung (U _B ) derart ändert, daß es mit abnehmender Betriebsspannung zunimmt.

5. Anzeige nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (8) im an die Betriebsspannung (U _B ) ange­ legten Zweig eine Reihenschaltung aus einer Zenerdiode (34, 36, 21) und mindestens einem Widerstand (35, 37, 38) enthält.