DE3039131C2 - Verstärker - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstärker mit Leistungsversorguhgsümschaltung, und zwar insbesondere
auf einen Verstärker der beschriebenen Art; der in Obereinstimmung mit dem Pegei eines einem Eingangssigna!
entsprechenden Signal die Leistungsversorgungsspannungspegel umschaltet, weiche an die ■ Verstärkungselemente
der Ausgangsstufe geliefert werden.
Es ist bereits ein Leistungsverstärker bekannt, der zur Verbesserung des Leistungswirkungsgrades derart
ausgebildet ist, daß im Falle eines niedrigen Eingangssignalpegels
eine Leistungsversorgung mil niedrigem Spannungspegel an der Ausgangsstufe des Verstärkers
liegt, während im Falle eines Eingangssignals mit hohem Pegel die Ausgangsstufe an einer Leistungsversorgung
mit hohem Spannungspegel liegt Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines derartigen bekannten Leistungsverstärkers,
der eine Gegentakt-Endstufe mit Eintaktausgang aufweist und zur Bauart mit symmetrischer Leistungsversorgung gehört Mit. den Bezugszeichen 1 und 2 sind
Transistoren der Ausgangsstufe bezeichnet die derart angeordnet sind, daß der eine der Transistoren 1
entweder mit einer Gleichspannungsversorgung 4 oder den Leistungsversorgungen 3 und 4 verbunden werden
kann, wohingegen der andere Transistor mit entweder einer Gleichstromleistungsversorgung 5 oder Leistungsversorgungen
5 und 6 verbunden werden kann. Wenn bei diesem Beispiel der Pegel des an eine Eingangskiemme 7 angelegten Eingangssignals niedrig
liegt, so sind die Transistoren 1 und 2 mit den Gleichspannungsleistungsversorgungen 4 bzw. 5 verbunden,
wohingegen dann, wenn der Eingangssignalpegel hoch liegt, die Schaltkreise 8 und 9 beide in ihren
leitenden Zustand gebracht iverden, so daß die Transistoren 1 und 2 mit den Gleichspannungsleitungsversorgungen
3 und 4 bzw. die Gleichspannungsversorgungen 5 und 6 verbunden werden. Die Schaltkreise 8
und 9 können durch eine Vergleichs- oder Komparatorschaltung
11 betrieben werden, die eine Ausgangsgröße von einer Absolutwer'schaltung 10 empfängt Die
Absolutwertschaltung 10 ist speziell eine Schaltung, welche den Absolutwert eines an der Ausgangsklemme
13 anstehenden Ausgangssignals ermittelt. Der Pegel einer Ausgangsgröße dieser Absolutwertschaltung 10
wird mit dem Bezugsspannungspegel V1 in der Vergleichsschaltung 11 verglichen, so daß die Ein/Auswirkungen
der Schaltkreise 8 und 9 durch das Vergleichsergebnis gesteuert werden. Diese bekannte
Leistungsvefstärkersehaltung ist derart ausgelegt, daß der Pegel des Ausgangssignals detektiert wird, und zwar
anstelle der direkten Detektierung des Pegels eines Eingangssignals. Ferner ist ein Widerstand 14 in der
Schaltung ein Lastwiderstand.
Bei der eben beschriebenen Leistungsverstärkerschaltung treten Probleme hinsichtlich der Zeitsteuerung
des Ümschaltens Oer Schaltkreise 8 und 9 auf. Im
einzelnen sei dazu folgendes ausgeführt. Wenn der Pegel der Bezugsspannüng V3 im wesentlichen gleich
dem Pegel der Spannung von entweder der Leistiingsversorgung
4 oder 5 eingestellt ist, so tritt ein Nachteil insofern auf, als dann, wenn, an die Eingangsklemme 7
ein einen hohen Pegel besitzendes Eingangssignal mit schnellem Anstieg angelegt wird, die Zeitsteuerung der
Leistungsversorgung von entweder der deichspannüngsleistungsversorgung
3 oder 6 nicht den schnellen Änderungen des Eingangssignalpegels folgen kann, und
to zwar infolge der Verzögerung des Betriebs der Schaltkreise 8 und 9, so daß sich ergebende Ausgangssignal
verzerrt wird. Ferner könnte dann, wenn der
Bezugsspannungspegel V3 niedrig eingestellt ist, um eine
derartige Verzerrung zu vermeiden, ein Fall auftreten, wo selbst dann, wenn das Eingangssignal einen
derartigen Pegel besitzt, der in hinreichender Weise
durch die Gleichspannungsleistungsversorgungen 4 und
5 abgedeckt werden kann, die Transistoren 1 und 2 mit
Spannungen eines Pegels versorgt werden, welche die Spannungen dieser Gleichspa^'iungsleistungsversorgungen
4 und 5 repräsentieren, und zv 'ar addiert mit der Spannung der Gleichspannungsversorgungen 3 bzw. 6.
Aus diesem Grund tritt das Problem eines erhöhten Leistungsverlustes und eines verminderten Leistungs-Wirkungsgrads
bei den Transistoren 1 und 2 auf.
Zusammenfassung der Erfindung. Ein Hauptziel der Erfindung besteht darin, einen Verstärker vorzusehen,
der in der Lage ist, gleichzeitig sowohl das Entstehen
einer Signalverzerrung als auclr einen erhöhten
w Leistungswirkungsgrad zu erreichen. Die Erfindung bezweckt, einen Verstärker der beschriebenen Bauart
vorzusehen, bei dem die Steuerung des Schaltkreises, basierend auf dem Pegel und der Aufbauzeit oder
Aufbaugeschwindigkeit eines Signals, entsprechend einem Eingangssignal erfolgt. Weiterhin bezweckt die
Erfindung, einen Verstärker der beschriebenen Bauart vorzusehen, der verminderte Schaltgeräusche während
des Ümschaltens der Leistungsversorgungsspannungen durch die Schaltkreise erzeugt.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt
F i g. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Leistungs-
F i g. 1 ein Blockschaltbild eines bekannten Leistungs-
•j"> Verstärkers mit Mitteln zur Umschaltung der Leistungsversorgungsspannungen;
F i g. 2 ein Blockschaltbild des Grundaufbaus des erfindungsgemäßen Leistungsverstärkers;
Fig.3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung
ii> der Arbeitsweise des Leistungsverstärkers der F i g. 2
für den Fall, daß das Eingangssignal ein Niederfrequenz-Signal ist;
Tig.4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Arbeitsweise des Leistungsverstärkers der F i g. 2
v> für den Fall, daß das Eingangssignal ein Kochfrequenzsignal
ist;
Fig.5 ein Schaltbild eines konkreten Ausführungsbeispiels eines Leistungsverstärkers gemäß der Erfindung;
so Fig.6A bis 6E ZeitsteueFdarstellungen zur Erläuterung
der Arbeitsweise des Leistungsverstärkers der Fig. 5;
Fig. 7 ein Schaltbild eines weiteren konkreten Ausführungsbeisp;sls eines erfindungsgemäßen Leistungsverstärkers.
Im folgenden seien nunmehr bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
F i g. 2 zeigt ein Blockdiagramm des Grundaufbaus
F i g. 2 zeigt ein Blockdiagramm des Grundaufbaus
eines erfindupgsgemäßen Leistungsverstärkers. Gemäß
Fig.2 ist eine Eingangsklemme 20 mit der Basis eines
Transistors 22 über eine Gleichspannungsleistungsversorgung (im folgenden einfach »Gleichspannungsquelle«)
21 und ebenfalls mit der Basis eines Transistors 24 über eine Gleichspannungsleistungsversorgung (im
folgenden einfach »Gleichspannungsquelle«) 23 verbunden. In diesem Ausführungsbeispiel sollen die Gleichspannungsquellen
21 und 23 zur Vorspannung der Transistoren 22 bzw. 24 dienen. Der Kollektor des Transistors 22 liegt an einer positiven Quelle einer
Gleichspannungsleistungsversorgung (im folgenden »Gleichspannungsquelle«) 26, und zwar über eine einen
Rückwärtsstrom verhindernden Diode 25; der Kollektor des Transistors 22 liegt auch über einen Schaltkreis
27 an einer positiven Spannungsklemme einer Gleichspannungsleistungsversorgung
(»Gleichspannungsquelle«) 28. Eine negative Spannungsklemme dieser Gleichspannungsquelle 28 liegt ebenfalls an der
positiven Klemme der Gleichspannungsquelle 26. Der Kollektor des Transistors 24 liegt an einer negativen
Spannungsklemme einer Gleichspannungsleistungsversorgung (»Gleichspannungsquelle«) 30. und zwar über
eine den Rückwärtsstrom verhindernde Diode 19, und der Kollektor liegt ferner über einen Schaltkreis 31 an .?>
der negativen Spannungsklemme einer Gleichspannungsleistungsversorgung (»Gleichspannungsquelle«)
32. Ferner liegt die positive Spannungsklemme der Gleichspannungsquelle 32 an der negativen Spannungsklemme der Gleichspannungsquelle 30. Der Emitter der
Transistoren 22 und 24 liegen über Widerstände 33 bzw. 34 an einer Ausgangsklemme 35. Die negative
Spannungsklemme der Gleichspannungsquelle 26 und die positive Spannungsklemme der Gleichspannungsquelle 30 sind beide geerdet. Ein Lastwiderstand 36 sitzt J5
zwischen Ausgangsklemme 35 und Erde.
Die Dioden 25 und 29 versorgen die Kollektoren der
Transistoren 22 und 24 mit einer positiven Spannung + V, der Gleichspannungsquelle 26 und einer negativen
Spannung — Vi der Gleichspannungsquelle 30, und zwar -»o
in dem Falle, daß sich die Schaltkreise 27 und 31 in ihren »Aus«-Zuständen befinden. Die Schallkreise 27 und 31
sind derart ausgelegt, daß sie durch eine Ausgangsgröße einer Steuerschaltung 37 in ihre Ein/Aus-Wirkungen
gesteuert werden. Wenn sich diese beiden Schaltkreise *ϊ
27 und 31 beide in ihrem »Ein«-Zustand befinden, so wird an den Kollektor des Transistors 22 eine Spannung
-f Vj geliefert, die die Summe der entsprechenden
Ausgangsspannungen der Gleichspannungsquellen 26 und 28 ist, und es wird ferner an den Kollektor des
Transistors 24 eine Spannung — V2 angelegt, die die
Summe der entsprechenden Ausgangsspannungen der Gleichspannungsquellen 30 und 32 ist
Zusammen damit wird ein an der Ausgangsklemme 35 anstehendes Ausgangssignal an eine der Eingangsklemmen
einer Vergleichs- oder Komparatorschaltung 38 (erstes Detektormittei) über eine Absolutwertschaltung
44 angelegt, und ferner auch an eine der Eingangsklemmen einer Vergleichs- oder Komparatorschaltung 40
über eine Differenzierschaltung 39. An die anderen Klemmen der Eingangsklemmen der Vergleichsschaltungen
38 und 40 werden Bezugsspannungen Vg und Vc
von den Gleichspannungsquellen 41 bzw. 42 angelegt. Die Ausgangsgrößen der Vergleichsschaltungen 38 und
40 können an die Steuerschaltung 37 geliefert werden. &s
Die Vergleichsschaltung 38 vergleicht den Pegel der Ausgangsgröße der Absolutwertschaltung 44 mit dem
Pegel der Bezugsspannung Vt, und im Falle, daß der
Pegel der Ausgangsgröße der Absolutwertschaltung 44 größer ist als der Pegel der Bezugsspannung Vi, so
liefert diese Vergleichsschaltung 38 ein »0«-Signal als binären Logikpegcl, während in dem Falle, wo die
Ausgangsgröße der Absolutwertschaltung 44 niedriger ist als die Bezugsspannung, die Komparatorschaltung
ein »!«-Signal als binären Logikpegel liefert. Es sei hier darauf hingewiesen, daß der Pegel der Bezugsspannung
Vl, auf einen Wert eingestellt ist, der etwas niedriger
liegt als der Pegel der Ausgangsspannungen Vl der Gleichspannungsvcrsorgungen 26 und 30. Auch ist der
Pegel der Bezugsspannung Vc auf einen Wert eingestellt,
der wesentlich niedriger liegt als der Wert der erwähnten Bezugsspannung Vj* oder aber die Einstellung
auf Null. Typischerweise erfolgt die Einstellung auf einen Wert von ungefähr '/3 des Pegels der Bezugsspannung
Vb. Die Differenzierschaltung 39 und die
Vergleichsschaltung 40 bilden gemeinsam ein Mittel 43 (zweite Detektor- oder Deiekiiermiüei) zum Detektieren
eines Eingangssignals mit schnellem Aufbau oder Anstieg, d. h. ein Hochfrequenzeingangssignal. Wenn
die Absolutwertschaltung 44 ein Signal abgibt, dessen Anstiegszeit kürzer ist als eine vorbeslimmte Anstiegszeit,
so gibt die Vergleichsschaltung 40 ein Signal mit dem »0«-Pegel ab. Wenn ferner die Absolutwertschaltung
44 ein Signal abgibt, welches eine Anstiegszeit besitzt, die langer ist als eine vorbestimmte Anstiegszeit,
so gibt dktje Vergleichsschaltung 40 ein Signal mit dem
»!«-Pegel ab. Die vorbestimmte Anstiegszeit oder Aufbauzeit bedeutet eine Zeitperiode, bestimmt durch
die Bezugsspannung Vt> und durch eine Zeitkonstante,
die definiert ist durch die Differenzierschaltung 39. Auch ist die Steuerschaltung 37 eine Schaltung, die ein
Steuersignal S abgibt, um die Schaltkreise 27 und 31 leitend zu machen, und zwar im Falle, daß das eine oder
andere der Ausgangssignale dor Komparatorschaltungen
38 ur\ä 4Q ein »0«-Signa! wurde.
Im folgenden sei nunmehr die Arbeitsweise des Leistungsverstärkers mit der eben erwähnten Anordnung
beschrieben. Wenn als erstes an die Eingangsklemme 20 ein Eingangssignal mit einer niedrigen Frequenz
und einem relativ niedrigen Pegel angelegt wird, d. h. wenn ein Eingangssignal angelegt wird, derart, daß der
Spitzenwert eines Ausgangssignals entsprechend dem Eingangssignal niedriger liegt als der Pegel der
angelegten Bezugsspannung, so werden die Ausgangsgrößen der Vergleichsschaltungen 38 und 40 beide ein
»1 «-Signal, und demgemäß wird kein Steuersignal 5 von der Steuerschaltung 37 abgegeben, so daß beide
Schaltkreise 27 und 31 nicht leitend gemacht werden. Auf diese Weise wird eine Spannung + Vi und eine
Spannung — Vj der Gleichspannungsquellen 26 bzw. 30 an die Transistoren 22 bzw. 24 angelegt
Für den Fall, daß an die Eingangsklemme 20 ein Eingangssignal mit einer niedrigen Frequenz und einem
relativ hohen Pegel angelegt wird, d. h. ein Signal derart, daß der Spitzenwert eines Ausgangssignals entsprechend
diesem Eingangssignal höher liegt als der Pegel der Bezugsspannung Vb, so wird die Ausgangsgröße der
Vergleichsschaltung 38 ein »0«-Signal zu dem Zeitpunkt,
wo der Pegel der Ausgangsgröße der Absolutwertschaltung 44 den Pegel der Bezugsspannung VJ,
überschritten hat Infolgedessen wird ein Steuersignal S von der Steuerschaltung 37 abgegeben, so daß die
Schaltkreise 27 und 31 beide leitend gemacht werden. Auf diese Weise wird eine Spannung + Vz und eine
Spannung — V2 an die Transistoren 22 bzw. 24 geliefert
Zu dem Zeitpunkt wo der Pegel der Ausgangsgröße der
Absolutwertschaltung 44 größer wurde als der Pegel der Bezugsspannung Vb, wird die Ausgangsgröße der
Komparatorschaltung 38 zurück auf das »!«-Pegelsignal geschaltet, und infolgedessen wird die Ausgabe
keines weiteren Steuersignals 5 gestattet. Demgemäß werden die Schaltkreise 27 und 31 beide in ihren nicht
leitenden Zustand zurückgeschaltet. Während der zuvor
beschriebenen Arbeitsweise hält die Ausgangsgröße der Vergleichsschaltung 40 das »!«-Pegelsignal, weil das
Eingangssignal eine niedrige Frequenz besitzt.
In Verbindung mit der vorstehenden Arbeitsweise ist die Beziehung zwischen dem an der Ausgangsklemme
35 abgeleiteten Ausgangssignal und dem Kollektorpotential des Transistors 22 in F i g. 3 dargestellt. In dieser
Figur stellt die mit A bezeichnete rechteckimpulsförmige Linie das Kollektorpotential des Transistors 22 dar.
und die mit D bezeichnete gekrümmte Linie bezeichnet das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme 35. Wie
man aus dieser Figur klar erkennt, ist eine Zeitspanne ii
erforderlich, bevor der Pegel des Ausganngssignals am Pegel der Spannung V\ ankommt, und zwar nach
Erreichen des Pegels der Bezugsspannung Vb. und zwar
selbst dann, wenn der Pegel der Bezugsspannung V6 auf einen Pegel eingestellt ist, der etwas tiefer in der Nähe
der Spannung V\ liegt. Wenn demgemäß die Gesamtheit der Schaltzeit des Schaltkreises 27 und die Betriebsverzögerungszeit
dieser Kreise, wie Vergleichsschaltung 38 und Steuerschaltung 37, kleiner ist als die Zeit h, so tritt
keine Verzerrung im Ausgangssignal auf. Wenn jedoch das Ausgangssignal eine hohe Frequenz besitzt, d. h. im
Falle eines schnellen Anstiegs oder Aufbaus des Ausgangssignals, so wird die Zeit Λ kleiner oder kurzer
als die Gesamtheit der Schaltzeit des Schaltkreises 27 und die Verzögerungszeit in diesen Schaltungen, wie der
Vergleichsschaltung 38, so daß die Veränderungen der Kollektorspannung des Transistors 22 nicht mehr in der
Lage ist, dem Ausgangssignai zu folgen. Auf diese Weise
wird das Ausgangssignal verzerrt. Damit ein derartiger unerwünschter Zustand nicht eintritt, ist eine Schallung
vorgesehen, und zwar die Aufbaugeschwindigkeits-Feststellmittel 43.
Als nächstes wird der Fall beschrieben, wo diese Feststellmittel 43 im Betrieb sind.
Im Falle, daß an die Eingangsklemme 20 ein Eingangssignal mit einer hohen Freuqenz und einem
relativ hohen Pegel angelegt wird, so erzeugt wegen des schnellen Aufbaus des Ausgangssignals die Differenzierschaltung
39 eine Ausgangsspannung mit einem bestimmten Pegel. Im Falle, daß dieser Pegel der
Ausgangsspannung oberhalb der Bezugsspannung Vc liegt, wird die Ausgangsgröße der Komparatorschaltung
40 ein »0«-Signal, so daß ein Steuersignal 5 von der Steuerschaltung 37 abgegeben wird. Speziell wird in
einem solchen Fall ein Steuersignal S zur Zeit T1 gemäß
F i g. 4 abgegeben. Es sei hier darauf hingewiesen, daß die Zeitperiode, innerhalb von der die Ausgangsgröße
der Komparatorschaltung 40 ein »0«-Signal wird, nur eine kurze Zeitspanne ist, daß aber das Steuersignal S
sukzessiv für eine bestimmte Zeitperiode ausgegeben werden kann, und zwar durch die Wirkung einer in der
Steuerschaltung 37 vorgesehenen Halteschaltung. Wenn während der Zeitperiode, innerhalb von der das
Steuersignal Ssukzessiv ausgegeben wird, der Pegel des Ausgangssignals, angedeutet durch B in Fig.4, die
Bezugsspannung Vb erreicht, ά h. zur Zeit Ta in F i g. 4,
so wird die Ausgangsgröße der Komparatorschaltung 38 ein »O«-SignaL Infolgedessen wird das Steuersignal S
weiterhin sukzessiv ausgegeben. Wenn der Pegel des Ausgangssignals niedriger wird als die Bezugsspannung
Vb, d. h. zur Zeit Ti in Fi g. 4, so wird die Ausgabe des
Steuersignals S beendet. Infolgedessen ändert sich das Kollektorpotential des Transistors 22 in der Weise, wie
dies durch A in F i g. 4 gezeigt ist. Es sei hier darauf hingewiesen, daß der Zeitmaßstab auf der Horizontalachse
in der Darstellung gemäß F i g. 4 übertrieben ist gegenüber dem Zeitmaßstab auf der Horizontalachse in
Fig. 3.
ι» Im Falle, daß die Frequenz des Eingangssignals hoch ist, wie im oben erwähnten Beispiel, so wird ein
Steuersignal S zur Aufbauzeit 71 der Ausgangswellenform gegeben. Demgemäß ist es möglich, verglichen mit
dem Fall, wo ein abgegebenes Steuersignal 5 nur auf dem Pegel des Ausgangssignals basiert, d. h. in dem Fall,
wo das Eingangssignal eine niedrige Frequenz besitzt, wie oben bemerkt, ein Steuersignal S um eine
Zeitperiode h, wie in F i g. 4 gezeigt, früher auszugeben.
Infolgedessen ist selbst dort, wo eine Verzögerungszeit bei der Schaltzeit der Schaltkreise 27 und 31 und in der
Steuerschaltung 37 oder einer ähnlichen Schaltung auftritt, die Variation oder Änderung des Kollektorpotentials
des Transistors 22 in der Lage der Veränderung des Ausgangssignals zu folgen, so daß es möglich wird,
2> das Entstehen einer Verzerrung zu verhindern. Es wird
aber nicht nur dies erreicht, sondern es wird auch möglich, die Bezugsspannung VJ, auf einen Wert
einzustellen, der recht dicht zur Spannung Vi liegt, so
daß es möglich wird, den Leistungswirkungsgrad dieses
i" Leistungsverstärkers zu erhöhen.
Im folgenden sei ein paar von konkreten Ausführungsbeispielen
der Erfindung beschrieben. Die F i g. 5 und 7 sind Schaltbilder konkreter Ausführungsbeispiele
der Erfindung. In diesen Figuren sind die Schaltungsgebiete, die der Fig.2 entsprechen, mit gleichen
Bezugszeichen und Symbolen versehen.
Der Leistungsverstärker gemäß F i g. 5 ist derart ausgebildet, daß anstelle der im Ausführungsbeispiel
gemäß Fig.2 verwendeten Absolutwertschaltung, die
■»ο das Grundprinzip der Erfindung veranschaulicht, zwei
Systeme vorgesehen sind, deren jedes eine Komparatorschaltung 38, Signalaufbaugeschwindigkeitsdetektormittel
43 und eine Steuerschaltung 37 aufweist, um so die Schaltkreise 27 bzw. 31 durch diese Schaltungen in
diesen beiden Systemen zu steuern. In Fig.5 ist der
Zusatzbuchstabe »a« bei denjenigen Bezugszeichen verwendet, die entsprechenden Teilen auf der positiven
Seite des Systems zugeordnet sind, welches den Schaltkreis 27 steuert: der Zusatzbuchstabe »b« ist den
entsprechenden Teilen auf der negativen Seite des S> stems zugeordnet, welches zur Steuerung des
Schaltkreises 31 verwendet wird. Im einzelnen wird gemäß F i g. 5 der Schaltkreis 27 durch ein Steuersignal
S\ gesteuert, welches ein Ausgangssignal des Steuerkreises 37a ist Andererseits wird der Schaltkreis 31
durch ein Steuersignal S2 gesteuert, welches ein
Ausgangssignal einer Steuerschaltung 376 ist Die Steuerschaltung 37a weist folgendes auf: Dioden 50a
und 51a, einen Kondensator 52a, Widerstände 53a und
m> 54a* sowie einen Transistor 55a. In dieser Steuerschaltung
37a dienen die Dioden 50a und 51a zur Ableitung von Ausgangssignalen der Komparatorschaltungen 38a
bzw. 40a. Die Ausgangsgröße dieser ODER-Schaltung wird durch den Transistor 45a verstärkt und als
Steuersignal Si an den Schaltkreis 27 geliefert Der
Kondensator 52a dient dazu, das Steuersignal Si für eine
bestimmte Zeitperiode zu halten. Insbesondere im Falle,
daß ein Eingangssignal mit hoher Frequenz an die
Eingangsklemme 20 angelegt wird, und im Fall, daß ein Ausgangssignal gemäß Fig.6A an der Ausgangsklemme
35 angeleitet wird, wird die Ausgangsgröße der Komparatorschaltung 38a eine Wellenform gemäß
Fig.6B besitzen. Ferner wird die Ausgangsgröße der s
Komparatorschaltung 40a eine Wellenform gemäß Fig.6C aufweisen-. Es sei nunmehr angenommen, daß
die Schaltung nicht mit dem Kondensator 52a ausgestattet ist. Sodann wird das Steuersignal S\ nicht
für eine Zeitperiode h gemäß Fig.6B zur Bewirkung in
einer Abschaltperiode ausgegeben. Da jedoch das Steuersignal S\ für eine bestimmte Zeitperiode durch
den Kondensator 52a gehalten wird, so hat das Steuersignal Si die Wellenform gemäß Fig. 6D, so daß
das Auftreten dieser Ausschalt- oder Abtrennperiode π verhindert wird. Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß
in der Darstellung gemäß Fig.6 die Zeit U ebenfalls
eine Zeit ist. die durch die Haltewirkung des Kondensators 52a erhalten wird.
Der Schaltkreis 27 besteht aus Widerständen 60a bis -'■<
62a, Kondensatoren 63a bis 65a, einem Transistor 66a und einer Diode 67a. Bei dieser Anordnung ist der
Transistor 66a ein Schalttransistor. Die Zeitkonstantenschaltung, gebildet durch die Widerstände 60a bis 62a
und die Kondensatoren 63a bis 65a dient zur -'"> Verhinderung des Entstehens von Schaltgeräuschen des
Transistors 66a. Im Falle, daß ein Steuersignal Si,
gezeigt in F i g. 6D, an den Schaltkreis 27 angelegt wird, steigt das Kollektorpotential des Transistors 22 mit
einer Zeitkonstante an, die bestimmt ist durch die J<>
Widerstände 60a und 61a und die Kondensatoren 63a bis 65a, wobei der Abfall des Kollektorpotentials mit
einer Zeitkonstante erfolgt, die bestimmt ist durch die Kondensatoren 63a bis 65a und den Widerstand 62a.
Infolgedessen nimmt das Kollektorpotential des Transi- r> stors 22 eine Wellenform an, die ein glattes Anstiegsund
Abfalimuster besitzt, wie dies durch Symbol C in Fig.6E dargestellt ist, so daß die Erzeugung von
Schaltgeräuschen im Transistor 66a verhindert werden kann. Die durch Symbol D in Fig.6E gezeigte 4n
Wellenform ist identisch mit der Wellenform des Ausgangssignals, gezeigt in Fig.6A. Auch ist die
Anordnung und die Arbeitsweise der Steuerschaltung 376 und des Schaltkreises 31 ähnlich der oben
erwähnten Steuerschaltung 37a und des Schaltkreises - > 27. Aus diesem Grund kann eine nähere Erläuterung
hier weggelassen werden.
Wie oben erwähnt, gestattet das Vorsehen der Aufbaugeschwindigkeits-Detektormittel 43a und 436
eine Arbeitsweise derart, daß im Falle eines schnell so ansteigenden Ausgangs- oder Eingangssignals die
Leistungsversorgung schnell umgeschaltet werden kann auf eine mit einem hohen Spannungspegel, und zwar zu
einem Zeitpunkt, der hinreichend weit vor dem Zeitpunkt liegt, wo das Signal einen bestimmten Pegel 5ϊ
Vr erreicht Demgemäß kann die Umschaltung der
Verbindung mit der Leistungsversorgung gerade zum richtigen Zeitpunkt vor der Erzeugung von Schaltgeräuschen
liegen, und zwar selbst dann, wenn dieses Schalten verhältnismäßig langsam mit einer bestimmten Zeitkonstanten
erfolgt Es sei darauf hingewiesen, daß die Komparatorschaltungen 38a, 386 und 40a, 406 mit
einem sehr kleinen Strom arbeiten, so daß sie von Rausch- oder Geräuscherzeugung frei sind. Demgegsnüber
arbeiten die Transistoren 36a und 366 roit einem bS
großen Strom, um! somit werden die Schaltgeräusche ein Problem.
Der Leistungsverstärker gemäß Fig. 5 ist derart angeordnet, daß die Schaltkreise 27 und 31 derart
vorgesehen sind, daß die Kollektorpotentiale der Transistoren 22 und 24 sich glatt (nicht sprunghaft)
verändern, um die Erzeugung von Schaltgeräuschen in den Transistoren 66a und 666 zu verhindern. Der Grund
dafür, daß der Verstärker in der oben genannten Weise angeordnet werden kann, ist darin zu sehen, daß der
Verstärker die oben erwähnten Detektormittel 43a und 436 aufweist, wodurch die Steuersignale S\ und Si zu
einem Zeitpunkt ausgegeben werden können, der früher liegt als der Zeitpunkt für den Fall der Feststellung von
nur allein einem Signalpegel, und weil dadurch ein hinreichender Zeitrest für die Zeitsteuerung der
Umschaltung zwischen den Leistungsversorgungen ermöglicht ist.
Als nächstes sei ein weiteres konkretes Ausführungsbeispiel gemäß Fig.7 beschrieben. Der gezeigte
Leistungsverstärker ist derart ausgebildet, daß sowohl die positive als auch die negative Leistungsversorgung
gleichzeitig un.geschaltet werden kann durch Verwendung einer Absolutwertschaltung 44. Diese Absolutwertschaltung
44 ist eine bekannte Vollwellengleichrichterschaltung, bestehend aus einem phaseninvertierenden
Verstärker 70, Widerständen 71 und 72 sowie Dioden 73 und 74. Die Steuerschaltung 37 wird gebildet
durch Elemente, wie beispielsweise Dioden 75, 76. Transistoren 77 bis 79 und einen Kondensator 80. In
dieser Schaltung bilden die Dioden 75 und 76 eine ODER-Schaltung.
Die Ausgangsgröße von dieser ODER-Schaltung wird durch die Transistoren 77 bis 79 verstärkt und
sodann als Steuersignale Si und Si an die entsprechenden
Basen der Schalttransistoren 81 und 82 angelegt, so daß diese Transistoren 81 und 82 gleichzeitig durch ein
Ausgangssignal gesteuert werden können, und zwar unabhängig davon, ob dies ein positives oder ein
negatives Signal ist. Der Kondensator 80 dient zum Aufrechterhalten der Steuersignale Si und Si für eine
bestimmte Zeitperiode, und zwar im wesentlichen in der gleichen Weise wie dies durch die Kondensatoren 52a
und 526 in F i g. 5 geschieht.
In den Leistungsverstärkerschaltungen gemäß F i g. 2, 5 und 7 wird die Feststellung des Pegels und der
Anstiegszeit des Eingangs- oder Ausgangssignals jeweils ausgeführt durch ein Ausgangssignal, abgeleitet
an der Ausgangsklemme 35. Diese Detektion kann mit gleichen Wirkungen durch ein Eingangssignal, abgeleitet
an der Eingangsklemme 20, erfolgen.
Zusammenfassend sieht die Erfindung somit einen Verstärker mit einer Leistungsversorgungsumschaltung
vor, und zwar in der Weise, daß die Pegel der an die Verstärkungselemente der Ausgangsstufe zu liefernden
Leistungsversorgungsspannungen umgeschaltet werden, und zwar entsprechend dem Pegel und der
Anstiegszeit eines einem Eingangssignal des Verstärkers entsprechenden Signal, um auf diese Weise den
Leistungswirkungsgrad zu erhöhen und eine Vergrößerung der Verzerrung zu verhindern, wobei ferner auch
Schaltgeräusche vermindert werden, die tendenziell während des Umschaltens der Leistungsversorgungs-Soannungen
auftreten.
Hierzu 6 Blatt Zeichnungen
Claims (15)
1. Verstärker mit Leistungsversorgungsumschaltung
und mit Verstärkungsmitteln zur Verstärkung eines Eingangssignals zum Verstärker sowie mit
Leistungsversorgungsmitteln, die selektiv an die
Verstärkungsmittel hohe und niedrige Spannungen liefern, gekennzeichnet durch
erste Detektormittel (38) zur Detektierung eines
Pegels eines Signals entsprechend dem Eingangssignal
und zur Erzeugung eines ersten Detektorsignals dann, wenn der Pegel in einer bestimmten Beziehung
mit einem ersten Bezugssignal steht, und
zweite Detektormittel (43) zur Detektierung einer Anstiegszeit des Signals entsprechend dem Eingangssignal und zur Erzeugung eines zweiten Detektorsignals dann, wenn die Anstiegszeit in einer bestimmten Beziehung mit einem zweiten Bezugssignal steht, und
zweite Detektormittel (43) zur Detektierung einer Anstiegszeit des Signals entsprechend dem Eingangssignal und zur Erzeugung eines zweiten Detektorsignals dann, wenn die Anstiegszeit in einer bestimmten Beziehung mit einem zweiten Bezugssignal steht, und
Schaltkreiajyttel (27, 31), weiche auf das eine oder
andere der ersten und zweiten Detektorsignaie ansprechen, um die Pegel der von den Leitungsversorgungsmitteln
an die Verstärkungsmittel gelieferten Spannungen entsprechend den ersten und zweiten Detektorsignalen umzuschalten.
2. Verstärker nach Ansprucfe 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten Detektormittel folgendes aufweisen:
einen ersten Bezugsspannungsgenerator zur Erzeugung des ersten Bezugssignals, welches eine w
Spannung mitcinem ersten Bezugspegel ist, und
einen Komparator, ,der &&; erwähnte Signal entsprechend dem Eingangssignal empfängt und dessen Pegel mit dem ersteil Bezu»spegel vergleicht.
einen Komparator, ,der &&; erwähnte Signal entsprechend dem Eingangssignal empfängt und dessen Pegel mit dem ersteil Bezu»spegel vergleicht.
3. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekenn- « zeichnet, daß der erste Bezugspegel auf einem Pegel
eingestellt ist, der etwas niedriger liegt als der Pegel der Spannung entsprechend der niedrigen, von den
Leistungsvorsorgungsmitteln gelieferten Spannung.
4. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten Detektormittei (43)
folgendes aufweisen:
eine Differenzierschaltung, welche das Signal entsprechend dem Eingangssignal empfängt, um ein
Differenziersignal zu erzeugen, und zwar mit einem Pegel entsprechend einer Anstiegszeit des Signals
entsprechend dem Eingangssignal,
einen zweiten Bezugsspannungsgenerator zur Erzeugung des zweiten Bezugssignals mit einer Spannung eines zweiten Bezugspegels, und einen Komparator, der das Differenziersignal empfängt und dessen Pegel mit dem zweiten Bezugspegel vergleicht.
einen zweiten Bezugsspannungsgenerator zur Erzeugung des zweiten Bezugssignals mit einer Spannung eines zweiten Bezugspegels, und einen Komparator, der das Differenziersignal empfängt und dessen Pegel mit dem zweiten Bezugspegel vergleicht.
5. Verstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Bezugspegel auf einen
wesentlich niedrigeren Pegel als der erste Bezugspegel eingestellt ist.
6. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel ein Schaltelement
aufweisen, und zwar zum Umschalten durch dessen to
Ein/Auswirkungen der an die Verstärkermittel gelieferten Spannungen zwischen hohen und niedrigen
Pegeln.
7. Verstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkreismittel ferner folgendes
aufweisen:
eine erste und zweite Zeitkonstanten-Schaltung, vorgesehen an der Steuereingangsseite des Schaltelements,
um eine glatte »Ein«-Wirkung des Schaltelemerits durch eine erste Zeitkonstanten-Schaltung
vorzusehen, und um eine glatte »Aüs«-
Wirkung des Schaltelements durch die zweite Zeitkonstanten-Schaltung vorzusehen.
8. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verstärker ferner Steuerschaltungsmittel aufweist, die mindestens -das, zweite
Detektorsignal empfangen, um das zweite Signal für eine bestimmte Zettperiode zu halten, um das zweite
Detektorsignal an die Umschaltungsmittel zu liefern.
9. Verstärker nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Steuerschaltungsmittel folgendes aufweisen:
ODER-Schaltungsmittel, weiche die ersten und
zweiten Detektorsignale empfangen,
Halteschaltungsmittel, welche das Ausgangssignal von den ODER-Schaltungsmitteln empfangen, um das empfangene Signal für eine bestimmte Zeitperiode zu halten, und
Halteschaltungsmittel, welche das Ausgangssignal von den ODER-Schaltungsmitteln empfangen, um das empfangene Signal für eine bestimmte Zeitperiode zu halten, und
ein Verstärkungseiement zur Verstärkung eines
Signals, geliefert von den Halteschaltungsmitteln vor Lieferung desselben an die Umschaltkreis-Mittel
(Umschalt-Schaltungsmtttel).
10. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Verstärker eine Gegentaktschaltung mit Eintakiausgang ist, und zwar mit im
Gleichgewicht befindlichen (symmetrischen) Letstungsversorgungsmitteln,
die eine positive Leistungsversorgusg und eine negative Leistungsversorgung
aufweisen, und wobei ferner Schaltkreismittel für jeweils die positiven und negativen Leistungsversorgungen vorgesehen sind, um gesondert
voneinander betätigt zu werden, um die Umschaltung zu bewirken zwischen Spannungspegeln der
positiven Leistungsversorgung, gesondert von der Wirkung der Umschaltung zwischen Spannungspegeln
der negativen Leistungsversorgung.
11. Verstärker nach Anspruch tO, dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten und zweiten Detektormittel zwei Paare bilden, wobei eines der Paare
vorgesehen ist, um eine positive Seile des Signals entsprechend dem Eingangssignal zu detektieren,
während das andere der Paare vorgesehen ist, um eine negative Seite des gleichen Signals zu
detektieren.
12. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dpr Verstärker eine Gegentaktschaltung mit Eintaktausgang ist, und zwar unter
Verwendung von im Gleichgewicht befindlichen Leistungsversorgungsmitteln, die eine positive und
eine negative Leistungsversorgung aufweisen, und wobei die Schaltkreismittel jeweils für die positiven
und negativen Leistungsversorgungen vorgesehen sind, um gleichlaufend betätigt zu werden, um auf
diese Weise gleichzeitig das Umschalten zwischen Spannungspegeln der positiven und negativen
Leistungsversorgung zu bewirken.
13. Verstärker nach Anspruch 12, gekennzeichnet
durch Absolutwertschaltungsmiuel zur Detektierung
eines Absolutwerts des erwähnten Signals entsprechend dem Eingangssignal und zur Lieferung
einer Ausgangsgröße an die ersten und zweiten Detektormittel, wobei eine Ausgangsgröße der
ersten und zweiten Detektormittel gemeinsam an die Schaltkreismittel jeder der positiven und
negativen Leistungsversorgungen der im Gleichgewicht befindlichen Leistungsversorgungsmittel an-
gekoppelt ist ;
14. Verstärker nach Anspruch 13, dadurch geT
kennzeichnet, daß die Absolütwertschaltkreismittel
eine VollweUenglpichrichterschaltung aufweisen.
15. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch1 gekennzeichnet,
daß das Signal entsprechend dem Eingangssignal ein Ausgangssignal der Verstärkungsmittelist
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP54133387A JPS5935522B2 (ja) | 1979-10-16 | 1979-10-16 | 電力増幅器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3039131A1 DE3039131A1 (de) | 1981-05-07 |
DE3039131C2 true DE3039131C2 (de) | 1983-08-04 |
Family
ID=15103544
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE3039131A Expired DE3039131C2 (de) | 1979-10-16 | 1980-10-16 | Verstärker |
Country Status (3)
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JP (1) | JPS5935522B2 (de) |
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1980
- 1980-10-14 US US06/196,871 patent/US4329657A/en not_active Expired - Lifetime
- 1980-10-16 DE DE3039131A patent/DE3039131C2/de not_active Expired
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Publication number | Publication date |
---|---|
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8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
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