DE2917020A1 - Linearer verstaerker - Google Patents

Description

M 2021 M3 (Hi/gu) 26. April 1979

SGS - ATES Componenti Elettronici S.p.A. Linearer Verstärker

Die Erfindung "betrifft lineare Wechselstrom - Terstärker mit mehreren Transistor - Stufen für Frequenzen, die das akustische Band einschließen, und mit einer Endstufe, die im AB - Betrieb arbeitet und symmetrisch komplementäre oder quasi - komplementäre Symmetrie aufweist.

Es ist bekannt, daß diese Verstärker zwei Endstufenteile aufweisen, von denen ein Teil oben und der andere unten liegt und die von einer Steuerstufe gesteuert werden, die im A - Betrieb arbeitet. In dieser Beschreibung wird als oberer Teil derjenige Teil bezeichnet, der den Sättigungszustand erreicht, wenn die Steuerstufe in den Sperrzustand übergeht. Polglich wird als obere Halbwelle diejenige Spannungsschwankung bezeichnet, die unter der Belastung des oberen Teils entsteht.

Es ist außerdem bekannt, daß die beiden Endstufen dieser Verstärker, die im AB - Betrieb arbeiten _s eine Strom/Spannungs - Kennlinie aufweisen, die bezüglich der Ströme nicht linear ist, welche einen Wert haben, der kleiner ist als das Minimum, genannt Ruhestrom, so daß diese Endstufen an ihren Steuerelektroden so vorgespannt sind, daß jede Stufe abwechselnd mit dem leiten einsetzt, das erforderlich ist, um vom Ruhestrom ausgehend Leistung an die Last zu liefern. Die den Steuerelektroden aufgeprägte Vorspannung wird mittels einer Diode oder mehrerer, in Reihe geschalteter Dioden erreicht, die vom Kollektorstrom der Steuerstufe durchflossen sind, wobei die Steuerelektrode" des oberen Teils mit der Elektrode derjenigen Diode der in Reihe geschalteten Dioden verbunden ist, die den größten Abstand von der Kollektorelektrode der Steuerstufe hat, während die Steuerelektrode des unteren Teils direkt mit der genannten Kollektorelektrode verbunden ist.

Es ist schließlich auch bekannt, daß während des Zeitintervalls zwischen jeweils dem Beginn und dem Ende des Leitens für den unteren Teil der obere Teil einen Strom leitet, dessen Wert kleiner ist als derjenige des Ruhestromes. Die Gestaltung der Schaltung wird von der Größe dieser Verminderung bestimmt, wobei auch eine Verringerung auf KuIl möglich ist.

Wenn sich eine völlige oder teilweise Verminderung einstellt und wenn die für den oberen Teil notwendige Zeit zur Wiedererlangung des nutzbaren Leitens nach der genannten Verminderung (unter nutzbarem Leiten wird das vorher definierte Leiten verstanden) größer ist als die Zeit, die tatsächlich im Signal am Eingang zwischen dem Augenblick, der mit der grössten Verminderung zusammenfällt, und dem Augenblick, in dem die Hutzleitung der oberen Halbwelle einsetzen muß, auftritt, ergibt sich in den unmittelbar auf'den Ruhezustand folgenden Zeitpunkten eine Verzerrung der Form des Signals, das den oberen Teil verläßt.

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ORIGINAL INSPECTED

Aus dem vorher Gesagten ergibt sich sofort, daß diese Verzerrung mit steigender Frequenz größer wird. Dieses Phänomen ist "besonders deutlich, wenn am Eingang des Teils eine Diode parallel geschaltet ist, wie das notwendigerweise bei integrierten Schaltungen der Fall ist, um eine Stabilität gegen Schwingungen zu garantieren und den Ruhestrom des Endtransistors der oberen Stufe innerhalb eines genau definierten Grenzwertes zu halten. Diese Diode hat eine Kapazität, die mit der Kapazität äquivalent ist, die sich an der am Eingang des Steuertransistors des oberen Teils eingesetzten Diode aufsummiert als Resultat des gesamten betrachteten Teils.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den oberen Teil über das gesamte Zeitintervall, in dem der untere Teil für die Last Strom und Spannung erzeugt, in einem leitenden Zustand gleich dem Ruhezustand zu halten, so daß die lokale Verzerrung am Beginn der oberen Halbwelle vermieden wird. Diese Verzerrung ist besonders gefährlich, v/eil sie Harmonische höherer Ordnung erzeugt, die leicht übertragen oder ausgestrahlt werden und Störungen bei Geräten verursachen, die bei hoher Frequenz arbeiten.

Die Aufgabe wird mit einem Widerstandselement und einer Konstantstromquelle gelöst. Das Widerstandsele&ent ist in Reihe zwischen zwei aktive Punkte für den oberen Teil geschaltet, wobei der erste dieser Punkte ein Stromknoten ist, an dem die Ströme des Emitters des Steuertransistors und irgend eines anderen Elementes zusammenfließen, das zwischen die Basis und den Emitter desselben Steuertransistors geschaltet ist, während der zweite Punkt ein zweiter Stromknoten ist, an dem hauptsächlich der Strom des Emitters des Leistungstransistors des oberen Teils und der Strom des Kollektors des Leistungstransistors des unteren Teils zusammenfließen, d. h., er ist der Ausgangsanschluß des Verstärkers. Erfindungsgemäß wird außerdem dem ersten Stromknoten der Konstantstrom der Stromquelle zugeführt.

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ORIGINAL INSPECTED

Der von der Stromquelle in das Widerstandselement geleitete Konstantstrom ist gemäß der Erfindung in seiner Richtung entgegengesetzt zur Richtung des Stromes des Steuertransistors, der während des nutzbaren Leitens des oberen Teils zwischen den ersten und den zweiten Knoten geleitet wird, wobei dessen Wert so ist, daß der Emitter des Steuertransistors auf einen minimalen Spannungswert vorgespannt ist, der dem Einsetzen des Leitens (Ruhewert) entspricht, unabhängig von dem von der Basis dieses Steuertransistors aufgrund der Spannungsschwankung am Kollektor des Vorsteuertransistors aufgenommenen Potentials.

Die Erfindung v/ird nachstehend an Hand der Figuren 1, 2 und dex* Zeichnung beispielhaft erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 den Verlauf des Stromes am Ausgang des Verstärkers mit oder ohne die Erfindung,

Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1 und

Figur 3 ein Prinzipschaltbild für eine Ausführungsform der Erfindung.

Figur 1 zeigt in nicht maßstabsgetreuer Darstellung ein Diagramm, in dem der Verlauf der Spannung an der Last des Verstärkers dargestellt ist, wenn das Signal am Eingang sinusförmig ist. Die durchlaufende Linie zeigt das Verhalten ohne die Erfindung, während die auf die Zeitpunkte 1 und 3 folgende, gestrichelte Linie den Spannungsverlauf an der Last darstellt, wenn von der Erfindung Gebrauch gemacht wird.

Figur 2 zeigt in vergrößerter Darstellung der Fig. 1 die auf die Zeitpunkte 1 oder 3 folgenden Phasen.

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Figur 3 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung, mit der die Erfindung verwirklicht werden kann. In diesem Schema ist der Vorsteuertransistor Q. mit der Stromquelle Ip» und der obere Teil wird durch Q-, D₁-, Q₇ und Q.. gebildet, während der untere Teil durch Qg,-Qc, Q₂» ^D3» ^a ^u:n<i ^3 §^e~ bildet wird. Die Diode D^ erlaubt die Gleichheit der Ruheströme der beiden Teile. Die Diode Dp stellt die Diode dar, die parallel zum Basis-Emitter-Übergang des Steuertransistors Q- gemeinsam mit der gestrichelt dargestellten Kapazität C geschaltet ist, welche die Summe aller Kapazitäten des oberen Teils darstellt, die ein Äquivalent zu dem genannten Übergang haben.

R bedeutet den Widerstand, der gemäß der Erfindung zwischen die Punkte A und B geschaltet ist, während die Stromquelle G zwischen den negativen Pol und de π Punkt A geschaltet ist.

Wenn man in einer ersten Näherung von den Strömen absieht, die in den Übergängen fließen, und für alle Übergänge die Potentialdifferenz gleich Y-g-g setzt, kann man sagen, daß.die Kathode von D.., die mit der Basis von Q₁- verbunden ist, dasselbe Potential hat wie der Punkt B. Wenn daher Q. und Q₂ eine Sättigung erreichen, ist das Potential der Basis von Q~ bezüglich Masse gleich Y^ +V . Aufgrund des Stromes'von G in R hat der Punkt A eine Spannung bezüglich Masse, die gleich ist mit V_CEsat - (l_& .R), d. h., daß Y_BE von Q₅ um I_&.R vergrößert worden ist, was garantiert, daß Y-g-g von Q-ftir alle Inkremente von Y^ über Q₅, Qg, für die Verminderung von Vg_E über Q- und für den größten Wert von V_CE , von Qp bezüglich V„~ . von Q. kompensiert werden kann.

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Claims (1)

1. ■ι Ο

   M 2021 M3 {Hi/gu) 26. April 197 9

   Patentansprüche

   Linearer, transistorisierter Wechselstrom - Verstärker mit einer im AB - Betrieb arbeitenden. Endstufe, die aus einem oberen und einem unteren Teil mit komplementärer oder quasi - komplementärer Symmetrie besteht, wobei diese Teile von einer im A - Betrieb arbeitenden Steuerstufe in Emitterschaltung gesteuert v/erden und der Steuertransistor des oberen Teils, der zwischen den Torsteuertransistor und den verbleibenden Schaltkreis des oberen Teils geschaltet ist, ein Transistor in Emitterschaltung ist, dadurch gekennzeichnet, daß der obere Teil ein Wi- . derstandselement (R) sowie eine Stromquelle (G-) aufweist, die gemeinsam an einem ersten Ende (A) des Widerstandselementes (R) und an dem Stromknoten verbunden sind, an dem die Ströme des Emitters des Steuertransistors (Q^) und irgendeines anderen Elements zusammenfließen, das zwischen die Basis und den Emitter desselben Steuertransistors (Q*) geschaltet ist, während das zweite Ende (B) des Widerstandselementss. (Ti) r;it dein Stroiiiknoten verbunden ist, an dem hauptsächlich der Strom des Emitters des Leistuags-

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   ORIGINAL INSPECTED

   transistors (Q₁) des oberen Teils und der Strom des Kollektors des Leistung
   Teils zusammenfließen.

   Kollektors des Leistungstransistors (Q₂) des unteren

   2, Verstärker nach Anspruch. 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung des Stromes, der von der Stromquelle (G) in das Widerstandseiercent (R) fließt, im Punkt (A) entgegengesetzt zur Richtung des Steuerstromes ist, der während der aktiven Phase des oberen Teils zwischen dem ersten und dem zweiten Ende des Widerstandselementes (R) fließt, und daß die Stärke des Stromes der Stromquelle (G-) konstant

   ist und im Verhältnis zum Ohm - Wert des Widerstandselements (R) steht, so daß der Emitter des Steuertransistors (Q^₅) des oberen Teils auf einen minimalen Spannungswert vorgespannt ist entsprechend dem Einsetzen des Leitens (Ruhewert) und unabhängig von dem von der Basis des Steuertransistors (Q.,) aufgenommenen Potential aufgrund der Spannungsschwankung am Kollektor des Vorsteuertransistors.

   3. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle ein Widerstand ist.

   4. Verstärker nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle ein Transistor ist.

   5. Verstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das parallel zwischen Basis und Emitter des Steuertransistors (Q^) des oberen Teils geschaltete Element eine in Durchlaßrichtung polarisierte Diode ist.

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