DE3012919A1

DE3012919A1 - Leistungsverstaerker

Info

Publication number: DE3012919A1
Application number: DE19803012919
Authority: DE
Inventors: Vassil Michajlov Di Sofijanski; Boris Vassilev Dipl I Vassilev; Vassil Borissov Dipl Vassilev
Original assignee: INST RADIOELEKTRONIKA
Current assignee: INST RADIOELEKTRONIKA
Priority date: 1979-04-04
Filing date: 1980-04-02
Publication date: 1980-10-23
Also published as: BG29119A1; SU1083338A1; FR2453537A1; FR2453537B3

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindiang betrifft einen Leistungsverstärker der Klasse B + C, anwendbar im Drahtrundfunk sowie bei der Werks-, Schul-, Kasernen-Beschallung usw., wo der Wirkungsgrad der Verstärkeranlage von erstrangiger Bedeutung und der Einsatz eines Endstufen-Transformators unbedingt erforderlich ist.

Bekannt ist ein Leistungsverstärker der Klasse B + C mit einem hohen Wirkungsgrad (V. B. Vassilev "Über ein neues Wirkungsprinzip eines Verstärkers mit hohem Wirkungsgrad, Graphische Analyse", Elektropromischlenost i priborostroene, Nr. 6/1977, S. 209 u. 211), mit einem Vorverstärker für Α-Betrieb, an dessen Ausgang die Grundplatten zweier Steuer-Komplementärtransistoren verschiedener Leitfähigkeit gekoppelt sind. Die Emitter beider Steuertransistoren sind direkt miteinander verbunden, während ihre Kollektoren mittels Widerständen an die Grundplatten eines Transistorpaares einer symmetrischen Zweitaktverstärkerstufe der Klasse B und direkt an die Grundplatten eines Transistorpaares einer symmetrischen Zweitaktleistungs-Verstärkerstufe im C-Betrieb angeschlossen sind. Die Kollektoren der Transistoren der Leistungsstufe der Klasse B sind miteinander durch zwei Dioden in Durchlaßrichtung verbunden, wobei der Verbindungspunkt der Dioden mit dem einen Lastende und durch einen niederohmigen Widerstand und einen Kondensator mit hoher Leistungsfähigkeit mit einem der Pole der Speisequelle verbunden sind. Der Verbindungspunkt des niederohmigen Widerstandes und der Last ist mit dem Emitter-Verbindungspunkt der Steuertransistoren gekoppelt. Die Kollektoren der Leistungsverstärkerstufe der Klasse C-Transistoren sind mittels der entsprechenden Wicklung einer Zweiwicklungsdrossel an die Pole der Speisequelle und durch zwei Kondensatoren, ebenfalls mit hoher Leistungsfähigkeit, an den Verbindungspunkt der Dioden, bzw. der Last, angeschlossen.

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Bei Signaleingabe am Verstärkereingang mit "bis etwa 50 % des maximalen Signalniveaus wird nur die mit 50 % der Normalspannung der Gleichstromspeisequelle versorgte Verstärkerstufe B angesprochen. Mit Zunahme des Momentanwertes des Eingangssignals über 50 % des maximalen werden die Bedingungen für das Auslösen des entsprechenden Transistors der Leistungsverstärkerstufe C geschaffen, wobei der Letztere durch eine Zweiwicklungsdrossel mit der Gesamtspannung der Speisequelle versorgt wird. Durch die Kondensatoren mit hoher Leistungsfähigkeit fließt die variable Komponente des Kollektorstroms des entsprechenden Transistors im C-Betrieb durch die Last, wobei sie die erforderliche, dem Spitζenamplitudenbetriebsintervall entsprechende Leistung liefern.

Die Nachteile des bekannten LeistungsVerstärkers mit hohem Wirkungsgrad im Betrieb der Klasse B + C bestehen in folgendem:

Für seine normale Funktion im Klasse-B-Betrieb (Schwachsignalbetrieb) sind grundsätzlich zwei Elektrolytkondensatoren mit hoher Leistungsfähigkeit und relativ hoher Spannung erforderlich, die das Durchschnittspotential des Verbindungspunktes der Kollektoren der Transistoren im Klasse-B-Betrieb bestimmen. Durch diese Kondensatoren fließt der gesamte Laststrom. Dieselben erhöhen wesentlich das Volumen, die Masse und den Preis des Verstärkers und verursachen Frequenzverzerrungen mit Niederfrequenzen. Ein weiterer Nachteil des bekannten Schaltbildes besteht darin, daß die Endtransistoren unbedingt in einer Gesamtemitter-Schaltung betrieben werden müssen, was wesentliche nicht lineare Frequenzverzerrungen hervorruft.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Leistungsverstärker mit vereinfachter Konstruktion, erhöhter Qualität der reproduzierten Signale und der Möglichkeit eines hohen Integrationsgrades zu schaffen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Leistungsverstärker der Klasse B + C, der aus einer Vorverstärkerstufe besteht, die durch zwei identische Steuertransistoren verschiedener Polari-

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tat an die Grundplatten zweier Transistoren verschiedener Polarität angeschlossen ist, wobei dieselben eine symmetrische Zweitaktkleinleistungs-Verstärkerstufe Klasse B bilden, wobei die Vorverstärkerstufe ferner an die Grundplatten zweier Transistoren verschiedener Polarität angeschlossen ist, die ihrerseits eine symmetrische Zweitaktleistungs-Verstärkerstufe Klasse C bilden, wobei die Kollektoren der Transistoren der Leistungsverstärkerstufe Klasse C mit beiden Polen einer Gleichstrom-Speisequelle verbunden sind, und deren Emitter sowohl an die Transistorkollektoren einer Kleinleistungs-Verstärkerstufe als auch an in Durchlaufrichtung zum Transistorenstrom verbundenen Umschaltdioden geschaltet sind, und die Transistor— renemitter der Verstärkerstufe Klasse C an die Last gekoppelt . sind. Die Vorverstärkerstufe ist eine symmetrische Zweitaktstufe mit Komplementärtransistoren verschiedener Polarität mit Rückkopplungs-Emitterwiderstanden. Ihr erster Ausgang ist an die Grundplatte eines pnp-Steuertransistors geschaltet, dessen Emitter am Pluspol der Gleichstromspeisequelle liegt, wobei die Letztere einen geerdeten mittleren Anschluß aufweist, und der Kollektor des pnp-Steuertransistors mit der Grundplatte des npn-Transistors der Kleinleistungsstufe Klasse B durch eine Auslösediode und mit der Grundplatte des npn-Transistors der Leistungsverstärkerstufe Klasse C durch eine Sicherungsdiode verbunden ist. Der zweite Ausgang der Vorverstärkerstufe ist an den Grundplatten des npn-Steuertransistors angeschlossen, dessen Emitter am Minuspol der Gleichstromspeisequelle gekoppelt ist, und dessen Kollektor durch eine zweite identische Auslösediode mit der Grundplatte des pnp-Transistors der Kleinleistungs-Verstärkerstufe Klasse B und durch eine zweite identische Sicherungsdiode mit der Grundplatte des pnp-Transistors der Lexstungsverstärkerstufe Klasse C verbunden ist. Die Transistorenemitter der Kleinleistungs-Verstärkerstufe Klasse B sind durch eine entsprechende Primärwicklung des Endstufentransformators an den Lastwiderstand induktiv und an die Pole der Gleichstromspeisequelle elektrisch geschaltet, und durch entsprechende identische Rückkopplungswiderstände an

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die Transistorenemitter der Vorverstärkerstufe, wobei die zweiten Anschlüsse der Umschaltdioden geerdet sind.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Leistungsverstärkers Klasse B + C bestehen in einem vereinfachten Schaltbild, einer erhöhten Qualität der reproduzierten Signale, der Erweiterung des durchgeleiteten Frequenzstreifens und der Minderung der Harmonikkoeffiziente, Minderung des Volumens, der Masse und des Wertes des Verstärkers, sowie in der Möglichkeit eines höheren ' Grades der integrierten Ausführung.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert.

Der Leistungsverstärker besteht aus einer symmetrischen Zweitaktvorverstärkerstufe 1 mit Komplementärtransistoren verschiedener Polarität und Rückkopplungs-Emitterwiderständen 2, deren einer Ausgang mit der Grundplatte eines pnp-Steuertransistors 3 verbunden ist, wobei der Emitter des Letzteren am Pluspol einer Gleichstromspeisequelle mit geerdetem mittleren Ende liegt, und sein Kollektor durch eine Auslösediode 4 mit der Grundplatte eines npn-Transistors 5 einer symmetrischen Zweitaktkleinleistungs-Verstärkerstufe im Klasse B-Betrieb und durch eine Sicherungsdiode 6 mit der Grundplatte eines npn-Transistors 7 einer symmetrischen Zweitaktleistungs-Verstärkerstufe im Klasse C-Betrieb verbunden ist. Der zweite

Ausgang des Vorverstärkers ist an die Grundplatte eines npn-Steuertransistors 8 gekoppelt, dessen Emitter mit dem Minuspol einer Gleichstromspeisequelle verbunden ist. Sein Kollektor ist durch eine zweite Auslösediode 4' an die Grundplatte eines pnp-Transistors 9 der Verstärkerstufe im Klasse B-Betrieb und durch eine Sicherungsdiode 6¹ an die Grundplatte eines pnp-Transistors 10 der Verstärkerstufe im Klasse C-Betrieb angeschlossen. Der Emitter eines jeden der Transistoren 5 und 9 der Kleinleistungs-Verstärkerstufe im Klasse B-Betrieb ist durch eine entsprechende Primärwicklung 11 und 12 des Endstufen-Transformators an den Lastwiderstand induktiv und an

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di f! Po] π der Gleiehslromspeisequelle el (-kti i ::c-li und durch die entsprechenden Rückkopplungswiderstände 13 mid 1ύ an die Emitter der Transistoren des Vorverstärkers 1 angeschlossen. Die I'ol J ek t.oron dor Transistoren 'j und 9 dor Verrst ärkerstufe i:n Klasse B-B-stri ob sind durch entsprechend·? Schall dioden 15 und 15' geerdet, die in Durchlaufrichtung ;:u:n Strom dei* Transistoren .') \ind 9 verbunden sind, und an die Emitter dor entspre¹-ch-uiden Transialoren 7 und 10 der Verjtärker.'-jtufo im Klasse C-Hftrieb anjiesohlossen, wobei die Kollektoren der Letzteren mit dom entsprechenden Fo] der Gl.eiehstronu.-pei sequel Ie verbunden si ml.

Der Le.ii-tun^s Virslär'kex' der Klasse IJ -f C h-.d- folgende Wirkungsv.'f - i s e:

Hei Hingabe einer; schwachen Signals der Quelle v/erden in AbhHrif; igkei t von der Momentanpolarität die Ti'ansi stören des oberen Zwei -ie;? 3, b oder die des unteren Zwni^or, 8, 9 ausgelöst. Die Transi stören ^lj und 9> die im Klasse B-Betrieb mit der Hälfte dor Speisespannung betrieben werden, geben an die I/ist Leistung ab. In diesem Amplitudeninterva-Vl sind die Transistoren 7 und 10 gesperrt. Sie v/erden in Klasse C beirieben. IUt Zunahme des Signals, wenn sein Hamentanwert ein Niveau nahe ¹JO % des Maximalwerts erreicht, befinden sich die Transistoren der Verstürkerstufe Klasse B 5 und 9 in einem Zxistand, der dem gesättigten nahe ist. Dabei werden die Voraussetzungen für die Auslösung der Transistoren der Vorstärkerstufe der* Klasse Π geschaffen. Es tritt das Schal t-intervall ein, der Strom durch die ausgelöste Diode 15 (15') sinkt ab und am Ende des Schaltintervalls wird sein Homentanwert gleich Null. Ab diesem Punkt setzt das Spitzenbetriebsintervall ein, die Transistoren im Klasse C-IJetrieb 7 und 10 sprechen an. Der Momentanwert des Ausgangsstroms wird durch den Transistor 7 oder 10 bestimmt. Die Momentanleistung in die Last wird durch den entsprechenden, mit der gesamten Speisespannung betriebenen Transistor geliefert. Die Dioden 6 und 6' sind Sicherungsdioden.

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ORIGINAL INSPECTED BAD ORIGINAL

Claims

PA T E .M TA N W£ LT E

SCHIFF ν. FÜNER STREHL SCHÜBEL-HOPF EBBINGHAUS FINCK

MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÖNCHEN 9O 3012919

POSTADRESSE: POSTFACH 35 OI 6O, D-8000 MÖNCHEN 95

ALSO PROFESSIONAL REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

KARL LUDWIG SCHIFF (1964-1978)

DIPL. CHEM. DR. ALEXANDER V. FÜNER

DIPL. ING. PETER STREHL

DIPL. CHEM. OR. URSULA SCHOSEL-HOPF

DIPL. INQ. DIETER EBBINOHAUS

DR. INQ. DIETER FINCK

TELEFON (OS9) *B 2OB4. TELEX 6-33 SSS AURO D

TELEQRAMME auromarcpat München

INSTITUT PO RADIOELEKTRONIKA DEA - 21 020
2. April 1980

Leistungsverstärker PATENTANSPRUCH

Leistungsverstärker der Klasse B + C, bestehend aus einer Vorverstärkerstufe, die durch zwei identische Steuertransistoren verschiedener Polarität an die Grundplatten zweier Transistoren verschiedener Polarität angeschlossen ist, wobei dieselben eine symmetrische Zweitaktkleinleistungs-Verstärkerstufe Klasse B bilden, wobei die Vorverstärkerstufe weiter an die Grundplatten zweier Transistoren verschiedener Polarität angeschlossen ist, die ihrerseits eine symmetrische Zweitaktleistungs-Verstärkerstufe Klasse C bilden, wobei die Kollektoren der Transistoren der Leistungsverstärkerstufe Klasse C mit beiden Polen einer Gleichstrom-Speisungsquelle verbunden sind, und ihre Emitter sowohl an den Transistoren-Kollektoren der Kleinleistungs-Verstärkerstufe als auch an die in Durchlaufrichtung zum Transistorenstrom verbundenen Umschaltdioden

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liegen, und die Transistorenemitter der Verstärkerstufe Klasse B mit der Last gekoppelt sind, dadurch gekennzeichnet , daß die Vorverstärkerstufe (1) eine symmetrische Zweitaktstufe mit Komplementärtransistoren verschiedener Polarität mit Rückkopplungs-Emitterwiderständen (2, 2') ist und deren erster Ausgang an die Grundplatte eines pnp-Steuertranslstors (5) geschaltet ist, dessen Emitter seinerseits mit dem Pluspol einer Gleichstromspeisequelle mit geerdetem mittleren Anschluß verbunden ist, und der Kollektor des pnp-Steuertransistors (3) an die Grundplatte des npn-Transistors (5) der Kleinleistungsstufe Klasse B durch eine Auslösediode (4) und an die Grundplatte des npn-Transistors (7) der Leistungsverstärkerstufe Klasse C durch eine Sicherungsdiode (6) angeschlossen ist, wobei der zweite Ausgang der Vorverstärkerstufe mit den Grundplatten des npn-Steuertransistors (8) verbunden ist, dessen Emitter seinerseits am Minuspol einer Gleichstromspeisequelle liegt, und sein Kollektor durch eine zweite identische Auslösediode (4') an die Grundplatte des pnp-Transistors (9) der Kleinleistungs-Verstärkerstufe der Klasse B, sowie über eine zweite identische Sicherungsdiode (6¹) an die Grundplatte des pnp-Transistors (10) der Leistungsverstärkerstufe Klasse C angeschlossen ist, wobei die Emitter der Transistoren (5 und 9) der Kleinleistungs-Verstärkerstufe Klasse B durch die entsprechende Primärwicklung (11, 12) des Endstufen-Transformators mit dem Lastwiderstand (16) induktiv und mit den Polen der Gleichstromspeise-

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quelle elektrisch verbunden sind, und durch entsprechende identische Rückkopplungswiderstände (13 und 14) mit den Transistorenemittern der Vorverstärkerstufe (1), wobei die zweiten Anschlüsse der Schaltdioden (15» 15¹) geerdet sind.

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