DE2912433A1

DE2912433A1 - Linearer verstaerker

Info

Publication number: DE2912433A1
Application number: DE19792912433
Authority: DE
Inventors: Sergio Palara
Original assignee: ATES Componenti Elettronici SpA
Current assignee: STMicroelectronics SRL
Priority date: 1978-03-30
Filing date: 1979-03-29
Publication date: 1979-10-04
Also published as: DE2912433C3; GB2022952B; FR2421509B1; IT7821744A0; GB2022952A; JPS54145464A; DE2912433B2; IT1093723B; SE432858B; SE7902774L; BR7901838A; FR2421509A1; US4268796A

Description

Die Erfindung betrifft lineare Verstärker mit mehreren irJt Ti'cs.nsistören bestückten Stufen für Frequenzen einschließlich deö Tori frequenz band es_} v/obei die Endstufen als symmetrisch koH;plemeiitärc oder quasi komplementäre Ab- und B-Endßlufen bet rieben werde η.

Es int bekannt, daß diese Verstärker an die Last eine Auogangsloiritunr; liefern, die hinsichtlich der Strom- und Spannungs-' Worte begrenzt ist, und daß die aktiven Elemente immer einen Spannungoc-bfall aufweisen, 'der zumindest gleich der eigenen SUttiguri^b;:pannuric ist, wenn sie übersteuert werden und die Grpnzspannuns erreichen« Der übersteuerunrszustand erscheint am Au; ί;.'<'·; =.; wie eine Beschneidur.g odea Bvrrenr:ui]g einer oder beider op: iron der beiden !UnbV'C.' 1«;η₅ weicht die verstärkte

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BAD ORIGINAL

Eingangswechselspannung bilden. Die Beschneidung ist symmetrisch, d.h. die Begrenzung erfolgt bei gleichen Werten einer maximalen Ausgangsamplitude, wenn die aktiven Elemente der Endstufe symmetrisch arbeiten. Bei gleichzeitiger Sättigung des aktiven Elements einer der Endstufe vorgeschalteten Vorstufe kann dies jedoch anders sein.

Bekanntlich speichern alle aktiven Elemente elektrische Ladungen, deren Abfluß Zeit erfordert, was im Sättigungszustand besonders gravierend ist und sich sowohl auf die Verlustleistung auswirkt als auch auf die Form der Ausgangswechselspannung, je nach deren Frequenz. Vie gen dieser Verzögerungszeit nimmt die Verzerrung mit zunehmender Frequenz zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beim Begrenzungspegel einer Halbwelle der Ausgangswechselspannung auftretenden Formänderungen zu kompensieren, welche von den Ladungen abhängen, die gleichzeitig im Sättigungszustand für diese Halbwelle vorhanden sind, sowohl in der aktiven Ausgangsstufe als auch in einer Vorstufe des Verstärkers.

Die Erfüllung dieser Aufgabe führt, wie nachstehend in Verbindung mit Fig. 1 näher erläutert wird, zur Ausschaltung parasitärer Schwingungen, welche die Verzerrung einer Halbwelle begleiten, Vielehe bei den von einer einzigen Batterie gespeisten Verstärkern der Speise- oder Versorgungsleitung näher ist und von dem oberen Abschnitt, der Endstufe hervorgerufen wird. Solche Schwingungen werden leicht abgestrahlt und können

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gegebenenfalls mit hoher Frequenz arbeitende Geräte stören.

Erfindungsgemäß ist es erforderlich, daß vom Beginn bis zum Ende der Begrenzung (nachfolgend als Begrenzungsintervall bezeichnet) der Spitze der Ausgangshalbwelle, bei der die Blokkierung der Steuerstufe auftritt, die Steuerspannung dieser Stufe fest auf dem Schwellenwert des Leitungszustandes gehalten wird. Dies geschieht, indem die Gesamteingangskapazität der Steuerstufe durch einen Ladegenerator gespeist wird, welcher im wesentlichen eine Hilfsstromquelle oder eine Hilfsspannungsquelle ist, die so geschaltet ist, daß die Spannung an der erwähnten Gesamtkapaaität konstant gehalten wird, wobei die eine oder die andere nur in dem Begrenzungsintervall leitend gehalten wird und zwar mit einem beliebigen von der Ausgangsspannung abgeleiteten Wert. Die Lieferung der Ladungen kann unmittelbar an die Gesamtkapazität erfolgen oder indirekt über eine Stelle der Schaltung, die der Steuerstufe vorgeschaltet ist. was bei der Gesamtkapazität das gleiche Ergebnis herbeiführt. Im Rahmen der Erfindung sind viele verschiedene Ausführungsformen möglich, von denen einige beispielsweise in den nachfolgenden Figuren 1 bis 6 dargestellt sind, und zwar zeigen:

Fig. 1 in schematischer Darstellung, nicht maßstabgerecht, den Verlauf der Ausgangsspannung bei der Begrenzung der Spitze der betreffenden Halbwelle mit und ohne Anwendung der Erfindung;

Fig. 2 teilweise als Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung mit einer Stromquelle, die in einer

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ersten Art gesteuert und mit dem Eingang der Steuerstufe unmittelbar verbunden ist;

Fig. 3 teilweise als Blockschaltbild eine Schaltungsanordnung zur Durchführung der Erfindung mittels einer Stromquelle, die in einer zweiten Art gesteuert und mit dein Eingang der Steuerstufe indirekt verbunden ist;

Pig. H teilweise als Blockschaltbild eine Schaltungsanordnuni-: zur Durchführung der Erfindung mittels einer Spannungsquelle, die mit dem Eingang der Steuerstufε direkt verbunden ist;

Fig. 5 teilweise das Schaltbild einer integrierten Schaltung zur Anwendung der Erfindung in ähnlicher V/eise wie in Fig. 2 dargestellt;

Fig. 6 ein teilweises Schaltbild einer integrierten Schaltung, bei welcher die Erfindung in ähnlicher Weise wie in Fig. 3 angegeben angewendet ist.

Fig. 1 zeigt eine nicht maßstabgerechte Darstellung der oberen Halbwelle am Ausgang des Verstärkers. Der ebene Abschnitt mit dem Pegel T stellt zwischen den Augenblicken 1 und 2 das Begrenzungsintervall der Sinusform dar. Die voll ausgezogene Linie stellt den Verlauf der Spannung dar, wenn die Hilfsquelle nicht eingeschaltet ist. Beim Einschalten der Hilfsquelle gemäß der Erfindung ist der Verlauf der Spannung zwischen den Zeitpunkten 2 und 3 gestrichelt dargestellt und bleibt die Fora sinusförmig für die Zeitpunkte, die 1 vorausgehen und 2 folgen. Es

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ist klar ersichtlich, daß die Schwingung in der Nähe des Zeitpunktes 3 verschwunden ist und die Sinuslinie in den Anstiegsund Abstiegsflanken vollständig symmetrisch ist.

Pig. 2 seigt das Prinzipschaltbild für eine Anwendung der Erfindung mittels einer Stromquelle G. Es ist am einfachsten, G durch einen einzigen Transistor zu bilden, dessen Kollektor C unmittelbar mit der Basis der Steuerstufe Qo₅ Q^ verbunden ist. G benutzt aur Steuerung die Potentialdifferenz zwischen der Boototrap-Leitung VB und der konstanten Speisespannung VS. Für die in der Schaltungsanordnung angegebenen Polaritäten soll G ein pnp-Transistor sein. Die Gesamtkapazität Cc des Steuerstufeneinganco ist wie in den folgenden Figuren 3 und k gestrichelt gezeichnet.

Fig. 3 zeigt ein Prinzipschaltbild einer anderen Ausführungsforni der Erfindung bei Verwendung einer Stromquelle G. G ist wieder ein einziger Transistor; der zur Steuerung zwei Punkte benutzt, die von den in Fig. 2 angegebenen verschieden sind. Wie in Fig. 2 nimmt der Punkt B mit Bezug auf den Punkt A ein Potential an, das G in dem Augenblick in ö.en Leitungszustand versetzt, in welchem die Spitzenbegrenzung erfolgt (Zeitpunkt in Fig. 1). Im Zeitpunkt 2 hört G zu leiten auf. Außerdem ist bei diesen Beispiel eine indirekte Art der Regelung der Eingangs spannung der Steuerstufe zu sehen. Die über C von G kommendöü Ladungen, die über R abfließen, bewirken eine Herabset- zvr-.i"; ce:-; Lid Lrncs-Standes des T ran si s tors Q¹ und damit des 'ι'?ί-:Γ·ΰί.;y'covz Q₁ „ was die mit der Bauis des Transistors Qp ver-

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bundene Konstantstromquelle U veranlaßt, die Gesamt kapazität Cc während des ganzen Begrensungsintervalls aufzuladen.

Fig. k zeigt das Prinzipschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und zwar mit einer Spannungsquelle H. Die Spannungsquelle H ist so bemessen, daß sie Strom an die Last (die Kapazität Cc) nur liefert, wenn die Spannung an deren Anschlüssen unter die Schwellenspannung für den Leitungssustand von Q₂, Q-z abfällt. Diese Lieferung geschieht, wenn die Spannung am Kollektor von Q₁ unter diesen Schwellenwert absinkt., was entweder durch die Sättigung von Q^ herbeigeführt wird oder durch eine Rückkopplung zwischen dem Ausgang und. dem Emitter von Q^.

Fig. 5 zeigt einen Teil einer praktisch ausgeführten monolithisch integrierten Schaltung aus Silicium, die alle Elemente zur Ausführung der Erfindung gemäß dem Prinzipschaltbild der Fig. 2 zeigt.

Der Transistor T85 ist eine Hilfsstromquelle wie G in den Fig. 2_f 3 und hat analog die Bezugszeichen A, B, C, um die gleichen Funktionen anzuzeigen.

Fig. 6 zeigt einen Teil einer praktisch ausgeführten monolithisch integrierten Schaltung aus Silicium, die einen Stromgenerator T39 enthält, dessen Kollektor mit dem der Steuerstufe T27, T28, T32 vorgeschalteten Schaltungsteil verbunden ist, analog dem Prinzipsohaltbild der Fig. 3· Das Steuersignal für T39 wird zwischen

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dem SpeisungBpunkt 2 und einem Punkt (Basis von T^O) entnommen, der unter der Wirkung des bei k angegeschlossenen Bootstrap-Kondensators mittels V,,_T, . Von Tl*!, V₁₃₇, von T38, R35, R36 auf eine Spannung gebracht wird, die positiver als die Speisespannung am Speisungspunkt 2 ist, und derart, daß T39 zu leiten beginnt, v/enn die Spxtzenbeschneidung stattfindet. Der Transistor T39 ist wie in den Fig. 2, 3_S 5 ein Stromgenerator und hat analog die Bezugszeichen A, B, C₅ um die gleichen Punktionen anzuzeigen.

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Claims

Patentansprüche

(ly Linearer, mit Transistoren bestückter Wechselstromver— stärk ei-, bei iveloiitMii die Endstufe irri B- oder im AB-Betrieb arbeitet, durch einen oberen und einen unteren Abschnitt mit komplementärer oder quasi komplementärer- Symmetrie gebildet wird und durch eine im Α-Betrieb arbeitende Steuerstufe gesteuert wird, welche eine Sperrung durch Sättigung des oberen Abschnitt s erroicht ₃
gekennzeichnet durch

eine Hilfsquelle für elektrische Ladungen, mit welcher die Eingangsspannung der Steuerstufe nur während der Sättigungszeit des oberen Abschnitts auf dem Schwellenwert für den Leitungszustand gehalten wird.
2. Verstärker nach Anspruch I₅ dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsquelle für elektrische Ladungen eine Stromquelle ist,
3. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsquelle für elektrische Ladungen eine Spannungsquelle ist.
H. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle durch die Veränderungen der Ausgangsspannung des Verstärkers derart gesteuert wird, daß sie nur während der Sättigungsaeit des oberen Abschnitts Strom führt.
5. Verstärker nach den Ansprüchen 1, 2 und 4, dadurch ge-

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BkD

kennzeichnet j daß die Stromquelle direkt oder indirekt bewirkt, daß die Eingangskapazität der Steuerstufe während der Sättj cungs des oberen Abschnitts aufgeladen wird.
6. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dafi die Spannungaqi'i'lle nur leitet, wenn die Spannung an ihrer
Last niedriger als ein vorbestirniriter Wert ist.
7. Verstärker nach den Ansprüchen I₅ 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sparmungsquelle in dir*ekter oder indirek ter V/eise verhindert, daß die Eingangs spannung der Steuerstut'e niedriger wird als der Schwellenwert des Leitungszustandes die ser Stufe.

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