DE2917020C3 - Lineare, transistorisierte Wechselstrom-Verstärker-Schaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine lineare, transistorisierte Wechselstrom-Verstärker-Schaltung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bei einer solchen Wechselstrom-Verstärkerspannung wird die im Aß-Betrieb arbeitende Endstufe, die für Frequenzen einschließlich des Tonfrequenzbandes geeignet sein soll, üblicherweise von einer im A-Betrieb arbeitenden Vorsteuerstufe gesteuert. Die Endstufe weist einen oberen und einen unteren Schaltungsteil mit komplementärer oder quasi-komplementärer Symmetrie auf, wobei als oberer Teil derjenige Teil bezeichnet wird, der den Sättigungszustand erreicht, wenn die Steuerstufe in den Sperrzustand übergeht. Als obere Halbwelle wird daher derjenige Signalanteil bezeichnet, der unter der Belastung des oberen Teils entsteht.

Die Endstufentransistoren weisen bekanntlich eine nicht-lineare Strom-Spannungs-Kennlinie auf, die Verzerrungen verursachen kann. Im Bereich großer Aussteuerung kann man diese Nichtlineaiität durch Gegenkopplung beseitigen. Im Bereich kleiner Aussteuerung macht sich die Erscheinung bemerkbar, daß Transistoren erst von einer bestimmten Größe des Steuerstroms bzw. der .Steuerspannung ab leiten. Aus der Zeitschrift »elektor«, Dezember 1975, S. 12 bis 29 ist es bekannt, daß man die dadurch bedingten Verzerrungen im Bereich kleiner Signalwerte dadurch erheblich verbessern kann, daß man durch Hinzuschalten einer Spannungsquelle einen Ruhestrom durch die Endstufentransistoren fließen läßt Hierdurch entsteht eine Überlappung der Kennlinienteile der Endstufentransistoren der komplementären oder quasi-komplementären Endstufe.

ίο Die Stabilisierung der Ruheströme der Treiberstufe und der Endstufe gegen Speisespannungsschwankungen mittels dreier Dioden zeigt eine quasi-komplementäre Versiärkerstufe, wie sie in der Zeitschrift »Wireless World«, Juni 1969, S. 265 gezeigt ist

Es ist schließlich auch bekannt, daß während des Zeitintervalls zwischen jeweils dem Beginn und dem Ende des Leitens des unteren Schaltungsteils der obere Schaltungsteil einen S'rom leitet, dessen Wert kleiner ist als derjenige des Ruhestromes. Die Gestaltung der Schaltung wird von dem Betrag dieser Verminderung bestimmt, wobei auch eine Verminderung auf Null möglich ist

Wenn sich eine völlige oder teilweise Verminderung einstellt und wenn die für den oberen Teil notwendige Zeit zur Wiedererlangung des leitenden Zustands nach der Verminderung unter den Ruhestrom größer ist als diejenige Zeit, die tatsächlich im Eingangssignal zwischen dem Augenblick, der mit der größten Verminderung zusammenfällt, und dem Augenblick, in dem das Leiten für die obere Halbwelle einsetzen muß, auftritt, ergibt sich in den unmittelbar auf den Ruhezustand folgenden Zeitpunkten eine Verzerrung der Form desjenigen Signalteils, der vom oberen Schaltungsteil geliefert wird. Diese Verzerrung wird mit zunehmender Frequenz größer. Diese Erscheinung macht sich besonders dann bemerkbar, wenn am Eingang dieses Schaltungsteils eine Diode parallel geschaltet ist. Dies ist insbesondere bei integrierten Schaltungen üblich, um eine Stabilität gegenüber Schwingungen sicherzustellen und den Ruhestrom des Endtransistors des oberen Schaltungsteils innerhalb eines genau definierten Grenzwertes zu halten. Diese Diode hat eine Kapazität, die zu derjenigen Kapazität äquivalent ist, welche am Eingang des Vorsteuertransistors des oberen Schaltungsteils erscheint.

Die Verzerrung der vom oberen Schaltungsteil erzeugten Halbwelle ist besonders unangenehm, weil sie Harmonische höherer Ordnung erzeugt, die leicht übertragen oder ausgestrahlt werden und Störungen bei Geräten verursachen können, die bei hoher Frequenz arbeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, solche stellenweisen Verzerrungen bei Beginn der oberen Halbwelle zu vermeiden.

Eine Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben und kann den Unteransprüchen entsprechend vorteilhaft weitergebildet werden.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht, daß der obere Schaltungsteil während des gesamten Zeitintervalls, in welchem der untere Schaltungsteil Strom und Spannung für die Last erzeugt, im leitenden Zustand gehalten wird. Vorzugsweise wird durch die vorteilhafte Weiterbildung gemäß Patentanspruch 2 dafür gesorgt, daß der Steuertransistor dauernd mindestens auf einen Spannungswert vorgespannt ist, der dem Einsetzen des Leitens (Ruhewert) entspricht, und zwar unabhängig von dem von der Basis dieses Steuertransistors aufgrund der Spannungs-

Schwankung am Kollektor des Vorsteuertransistors aufgenommenen Potential.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Fig. 1, 2 und 3 der Zeichnung beispielhaft erläutert.

Es zeigt

F i g. 1 den Verlauf des Stromes am Ausgang des Verstärkers mit oder ohne die Erfindung,

F i g. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der F i g. 1 und

F i g. 3 ein Prinzipschaltbild für eine Ausführungsform der Erfindung.

F i g. 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.

F i g. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung der F i g. 1 die auf die Zeitpunkte 1 oder 3 folgenden Phasen.

F i g. 3 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Schaltung, mit der die Erfindung verwirklicht werden kann. In diesem Schema ist der Vorsteuertransistor Q₄ mit einer Stromquelle /2 über eine Diode D₁ verbunden. Der obere Teil des Verstärkers wird durch Qi, Ek, Qi und <?i gebildet, während der untere Teil durch Qf» Qs, Q2, Eh, D₄ und /3 gebildet wird. Die Diode D\ erlaubt die Gleichheit der Ruheströme der beiden Teile. Die Diode D₂ stellt die Diode dar, die parallel zum Basis-Emitter-Übergang des Steuertransistors Qi gemeinsam mit der gestrichelt dargestellten Kapazität C geschaltet ist, welche die Summe aller Kapazitäten des oberen Teils darstellt, die ein Äquivalent zu dem genannten Obergang 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 den 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 V_Be setzt, kann man sagen, daß die Kathode von D], die mit der Basis von Qi verbunden :st, dasselbe Potential hat wie der Punkt B. Wenn daher Q₄ und Q₂ eine Sättigung erreichen, ist das Potential der Basis von Q3 bezüglich Masse gleich VOi + Vcesm- Aufgrund des Stromes von GmR hat der Punkt A eine Spannung bezüglich Masse, die gleich ist mit V_Ces31-(1c ■ R), d. h„ daß V^f von Q₃ um Ic ■ R vergrößert worden ist, was garantiert, daß Vbe von Qs für alle Inkremente von V_BE über Qs, Qt,, für die Verminderung von Vß^über Qz und für den größten Wert von V_CEsai von Q₂ bezüglich V_Ces<h von Q₄ kompensiert werden kann.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Lineare, transistorisierte Wechselstrom-Verstärkerschaltung mit einer im Aß-Betrieb arbeitenden Endstufe, die aus einem oberen und einem unteren Schaltungsteil mit komplementärer oder quasi-komplementärer Symmetrie besteht, wobei diese Schaltungsteile von einer im A-Betrieb arbeitenden Vorsteuerstufe in Emitterschaltung gesteuert werden und der Steuertransistor des oberen Schaltungsteils, der zwischen den Vorsteuertransistor und den Rest des oberen Schaltungsteils geschaltet ist, ein Transistor in Emitterschaltung ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (R) vorgesehen ist, der einen Endes mit dem Ausgangspunkt (B) der Verstärkerschaltung und anderen Endes sowohl mit aem Emitter des Steuirtransistors (Qz) des oberen Schaltungsteils als auch über eine Stromquelle (G) mit Erde verbunden ist, und daß die Richtung des von der Stromquelle (G) durch den Widerstand (R) geschickten Stroms entgegengesetzt ist zur Richtung des während der aktiven Phase des oberen Schaltungsteils (Q_u Qz, Qa) vom Steuertransistor (Qz) durch den Widerstand (R) geleiteten Stroms.

2. Wechselstrom-Verstärkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (G)e'me Konstantstromquelle ist, und daß die Konstantstromquelle (G)und der Widerstand (R) im Verhältnis zueinander derart bemessen sind, daß der Basis-Emitter-Übergang des Steuertransistors (Qi) immer mindestens auf einen Spannungswert vorgespannt ist, bei dem der Steuertransistor zu leiten beginnt.

3. Wechselstrom-Verstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle ein Widerstand ist.

4. Wechselstrom-Verstärkerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Konstantstromquelle ein Transistor ist.