DE3103852A1 - Leistungsverstaerker - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE FW. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GLOSSE · F. POLLV-FIER

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Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, 72 Horikawacho₉ Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken (Japan)

Lei stu ηgsverstärker

Diese Erfindung befaßt sich mit einem Leistungsverstärker, sie befaßt sich insbesondere aber mit einem solchen Leistungsverstärker, der eine Geräuschsperrschaltung oder Durchstimmschaltung aufzuweisen hat, die dann wirksam wird und arbeitet, wenn ein außergewöhnlich starkes Signal auf geschaltet wird.

Eines der mit der Konstruktion und dem Bau von transistorbestückten Leistungsverstärkern verbundenen Probleme besteht darin, daß sofort nach dem Einschalten und Inbetriebnahmen des LeistungsVerstärkers ein Stoßstrom mit einer extrem großen Amplitude durch die Leistungstransistoren fließt, wobei als Folge davon im Verbraucher ein Geräusch oder sonstige unerwünschte Phänomene auftreten können, wobei.manchmal sogar die Leistungstransistoren und der Verbraucher zerstört werden können.

Die Verwendung von Abstimmschaltungen/Geräuschsperrschaltungen, mit denen das Auftreten von Geräuschen und unerwünschten Phänomeneil sowie die Zerstörung der Leistungstransistoren und des Verbrauchers verhindert werden sollen, ist im Fachbereich des Leistungsverstärkerbaues allgemein bekannt. Ein Abschwächen oder eine Geräuschsperre wird dadurch erreicht, daß in den Strompfad eines vor dem Leistungstransistor angeordneten Verstärkungstransistors ein elektronischer Schalter eingesetzt wird. Bei den bisher bekannten Konstruktionen und Auführungen schaltet der elektronische Schalterden Verstärkungstran-

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sistor jedoch nicht vollständig ab, so daß dann, wenn ein starkes Signal aufgeschaltet wird, -ein Teil des Eingangssignales durch den Verstärkungstransistor zum Leistungstransistor geführt wird und - zwar nicht ganz so stark, wie dies ohne elektronischen Regelschalter der Fall ist - Geräusche und andere Phänomene aufkommen läßt.

Die Erfindung stellt sich somit die nachstehend angeführten Aufgaben:-

Einen Leistungsverstärker zu schaffen, der eine Abs timmschaltung oder Geräuschsperrscahltung aufzuweisen hat, welche außergewöhnlich starke Signale unterdrückt und dadurch wirksam und vollständig eine Überlastung des Leistungsverstärkers verhindert.

Einen Leistungsverstärker zu schaffen, der eine Abs timmschaltung oder Geräuschsperrschaltung aufzuweisen hat, welche ein außergewöhnlich starkes Eingangssignal nach dem Einschalten und I ηbe triebnehmen des Verstärkers für eine vorgegebene Periode unterdrückt.

Einen Leistungsverstärker zu schaffen, der eine Abstimmschaltung oder Geräuschsperrschaltung aufzuweisen hat, welche unerwünschte Veränderungen des an dem Ausgangsanschluß des Verstärkers anstehenden Potentials während des Abs t iminzus tandes oder Abschwächungszustandes unterdrücken kann.

Die Erfindung löst die ihr gestellten Aufgaben dadurch, daß sie einen Leistungsverstärker vorsieht,

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der sich aus den nachstehend -angeführten Schal tungskomponenten zusammensetzt: - aus einer Vorverstärkerstufe mit mindestens einem Transistor, dieser Transistor mit ersten, zweiten und dritten Anschlüssen, von denen der ersten Transistoranschluß mit einer Einyangsschaltung verbunden ist, von denen der zweite Anschluß des vorerwähnten zumindest einen Transistors mit dem Eingang einer Lei s turujs verstärkerstufe verbunden ist; aus einer elektronischen Schaltvorrichtung, welche schaltungsmäßig zwischen dem dritten Anschluß des vorerwähnten zumindest einen Transistors und einem zweiten Stromversorgungsanschluß angeordnet ist und einen Steuerurigsan sch Iu[J aufzuweisen hat; aus einem Widerstandssystem, welches schaltungsmäßig zwischen dem dritten Anschluß des zuvor angeführten zumindest einen Transistors und dem ersten Stromversorgungsanschluß angeordnet ist, und dies parallel zu dem bereits genannten zumindest einen Transistor und dem Regelkreis, welcher mit dem Steuerungsanschluß der elektronischen Schaltvorrichtung verbunden und derart konstruiert und ausgelegt ist, daß eine zum Über 1 astungszustand führende Veränderung im Signalpegel gemessen und erfaßt wird und daß im Ansprechen auf diesen Signalpegel dem elektronischen Schalter ein Abstimmsignal oder Abschwächungssignal aufgeschal tet wird.

Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel gehören zum Leistungsverstärker:- eine Le istungsverstärkerstufe; eine für das Aussteuern und Treiben der

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Le i stun.gs ve rs fat kers iuf e best i min te Vorvers t ärl- ungsstufe mit einem Transistor, dessen Basis mit der Eingangsschaltung verbunden ist, dessen Kollektor sowohl auf die Leistungsverstärkungsstuie geführt ist als auch übereine beiastungEvorrichtung auf den ersten Stromquellenanschluß und dessen Emitter mit einem zweiten Stromquellenanscliluß in Verbindung steht; eine elektronische Schaltvorrichtung, die in selektiver Weise den Emitter des zur Vorverstärkungsstufe gehörenden Transistors entweder mit dem einen Stromquellenanschluß oder mit dem zweiten Stromquellenanschluß im Ansprechen auf ein Abstimmsignal oder Abschwüchungssignal verbindet.

Gegenstand der Erfindung ist somit ein Leistungsverstärker einer Abstimmschaltung oder Geräuschsperrenschaltung, welche dann den Leistungstransistor in einen Abschwächungszustand schaltet, wenn ihm ein außergewöhnlich starkes Signal aufgeschaltet wird» Zu dem Leistungsverstärker gehören:- eine Vorverstärkerstufe (10) und eine Leistungsverstärkerstufe (12). Die Vorverstärkungsstufe (10) weist zum Steuern und Treiben der Leistungsverstärkerstufe (12) zumindest einen Transistor (Q_a) auf. Der Emitter dieses Transistors ist über einen elektronischen Schalter (26) zum einen auf den zweiten Stromquellenanschluß geführt und zum anderen über einen Widerstnad (32) auf den zweiten Stromquellenanschluß. Beim Erfassen einer anstehenden überbelastung wird der elektronische Schalter über den Emitter des Transistors geöffnet und von der zweiten StromquelTenanschlußklemme getrennt.

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Die Erfindung soll nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in:-

Fig. 1 Die mit einem Leistungsverstärker verwendete Abstimmschaltung oder Geräuschsperrschal tu ng dieser Erfindung,

Fig. 2 Ein Schaltbild eines anderen Leistungsverstärker mit einer Abstimmschaltung oder Geräuschsperrschal tuny dieser Ertindugn.

Fig. 3. Das Schaltbild einer wiederum anderen Ausführung des LeistungsVerstärkers mit einer Abs I i (um schal tung oder Ge räu se Ii sperr sch al tung dieser Erfindung.

Fig. 4 Das Schaltbild einer gegenüber Fig. 3 geänderten und modifizierten Ahstimmungsrege1ungsschaltung oder Geräuschsperr-Rege 1 uηgssch altung.

Fig. 1 zeigt einen Leistungsverstärker mit einer AbstimtMschal turig- oder Geräuschsperrschaltung dieser Erfindung. Zu diesem Leistungsverstärker gehören:- eine Vorverstärkungsstufe lü; eine Leistungsverstärkerstufe (12) und ein Verbraucher, beispielsweise ein 1 aiii^r-pt edier 14. Der Vorverstärkerstufe (10) ist ein Transistor Q zugeordnet und dieser Transistor \\ ist mit seinem Basisanschluß über einen Kopp lungskondensator C, auf den EingangsanschlufS 16 der Vorverstärkerstufe (10) geführt. Der Kollektor des Transitüfi Q. ist an das eine Ende eines Kollektorbe-

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1 astungswiderstandes 18 angeschlossen, dessen anderes

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Ende wiederum über einen Anschluß 24 und über den Netzschalter 22 mit der Stromquelle/Spannungsquel-Ie 20 verbunden ist. Der Emitter des Transistors Q ist über den elektronischen Schalter 26, der nachstehend noch in aller Ausführlichkeit beschrieben wird, auf das Erdungspotential 22 geführt.

Der Eingangsanschluß 28 der Leistungsversfärkerstufe 12 ist zum übernehmen des Vorverstärkungssignales über einen Kopplungskondensator C_? mit dem Kollektor des zur Vorverstärkerstufe 10 gehörenden Transistors C) verbunden. Das Ausgangssignal der

LeistungsVerstärkerstufe 12 wird über den Ausgangsanschluß 30 auf den Lautsprecher 24 übertragen.

Zum elektronischen Schalter 26 gehört der Schalttransistor Q . Der Kollektor dieses Schalttransistors Q ist mit dem Emitter des Transistors Q vers a

bunden, wohingegen der Emitter dieses Schalttransistors mit dem Erdungspotential E in Verbindung steht Der zum Schalttransistor Q gehörende Kollektor ist weiterhin auch noch über einen Widerstand 32 auf den Stromquellenanschluß/Spannungsquellenanschluß 24 geführt. Bei dem Eingangsanschluß 32 des elektronischen Schalters 26 handelt es sich um den Basisanschluß des Transistors Q , und mit diesem Eingangsanschluß 32 ist ein Regelkreis 34 derart verbunden, daß der Basis des Transistors Q ein Steuerungssignal auf geschaltet werden kann.

Nachstehend sollen nun Funktion und Arbeitsweise der mit Fig. 1 wiedergegebenen Schaltung beschrieben werden : -

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Nach dem Schließen des fletzscha i ters 22 steht sofort ein Impulssignal an dem Eingangsanschiß 16 der VorverstärKungsstufe IO an, und dieses Signal wird der Basis des Transistors () auf geschal te t. Die Reg1 er sch al tung 34, diemit dem Netzteil 20 verriegelt ist, überträgtauf den elektronischen Schalter 26 ein Steuerungssignal oder Regelungssignal. Dieses Steuerungs-oder Regelungssignal bis zum Ablaufen einer vorgegebenen Zeit gleich Null, so daß als Folge davon der Schalttransistors Q<ini SPERRZUSTAND oder ABSCHALTZUSTAND gehalten wird. Während dieser Zeit werden über einen Widerstand 32, der mit dem Stromversorgungstei1 oder Netzteil 20 verbunden ist, der Emitter des Transistors L)

und der Kollektor des Transistors Q am gleichen Potential gehalten. Das wiederum bedeutet, daß dabi
ist

dabei der Transistor Q vollständig abgeschaltet

Somit wird der gesamte Leistungsverstärker während der auf das Schließen des Metzschalters 22 folgenden vorgegebenen Zeit derart in einem Abs tinimungszustand oder Abschwächungszustand gehalten, daß uerwünschte Phänomene, beispielsweise das Rauschen des Lautsprechers 14 oder die Beschädigung der Leistungstransistoren in der Verstärkerendstufe 12 verhindert werden.

Nach dem Ablaufen der vorgegebenen Zeit T ändert das von der Reg lerscha 1 tutig 34 auf die Basis des Transistors Q übertragene Steuerungssignal oder

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Regelungssignal seinen Signalpegel derart, daß mit' diesen Signal der Schal ttransi ;-1 or Q in den Durchlaßzustand oder EINSCHALTZUSTAMIi gebracht wird, wenn sich der Netzteilstrom auf den nornalen Betriebszustand eingepegelt hat. Der Transistor wird also durchlässig und legt den Kollektor an Lrdungspotential oder Massepotential, was wiederum zur Folge hat, daf3 nun auch der Transistor () in den Durch! ai'-zus fand geschaltet wird, das Lingangssiunal verstärkt und dieses verstärkte Eingangssignal dann auf die Leistungsverstärkerstufe 12 weiterleitet. Das ist der Zeitpunkt, an dem der Transistor Q durch die Ansteuerung über den Schal ttransi r· tor Q_c an Lrde oder Marse gelegt wird und dabei in der Tat vom Netzteil getrennt wird, wobei dann die Lei c tungsve? st ärl.erstufe 12 unter normalen Bedingungen arbeitet, die ihr auf geschal teten Eingangssignale yerstärft und diese dann zum Lautsprecher 14 hin weitcrlcitet.

Nun kann der Leistungsverstart er auch noch vor Überlastung geschützt werden. Dazu ist die Reglerschaltung 34- mit einer Obers t τ feinm^ßschal tang verbunden - (diese Schaltung ist nicht dargestellt);, die zur Leistungsverstärkers tute 12 gehört. Bei Normalbetrieb wird von der Reglerr.chal tunu 34 aus der Basis des Schal ttransis tor?. Q. ein Steuerungssignal oder Regelungssignal aufqescha]let, das diesen Schalttransistor Q im Out chiauzustami hält.

FliefSt wegen eines außergewöhnlich starken fingany«- signales oder wegen eines kurzschluvi-.t.-i, ein zu starker Strom durch die Leis1ungstransistoren und durch den Lautsprecher 14_s dann nimmt die Regler-

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schaltung 34 das Steuerungssignal von der Basis des Schalttransistors Q weg und bringt diesen Schalttransistor Q_s dadurch in den ABSCHALTZUSTAND oder SPCRFiZUSTANt), was wiederum bewirkt, daß dann der Emitter des Transistors () nicht mehr an Erde oder

Masse liegt und wieder über den Widerstand 32 mit dem Stromversorgungstei1 oder Netzteil 20 verbunden ist. Der Transistor Q wird dadurch vollstän-

dig in den Sperrzustand geschaltet und verhindert dann, daß das Signal die Leistungsverstärkerstufe passiert. Wenn der Zustand der Aufschaltung eines zu starken Stromes wieder rückgängig gemacht worden ist - und das Wegfallen des Überlastungszustandes wird von der überstror.imeßschal tung gemessen und erfaßt dann wird der Basis des Schalttransistors Q von der Reglerschaltung 34 aus, die mit der überstrommeßschaltung verriegelt ist, wieder das Steuerungssignal oder Regelungssignal aufgeschaltet und der Schalttransistors Q dadurch wieder in den EINSCHALTZUSTAHD oder DURCHLASSZU-STAHl) gebracht. Dieses bringt wiederum auch den Transistor Q. in den EINSCHALTZUSTAND oder DURCH-LASSZUSTAIH), was wiederum zur Folge hat, daß die Eingangssi gtidie verstärkt und die verstärkten Signale dann der Leistungsverstärkerstufe 12 auf geschaltet werden.

Mit E ig« 2 dargestellt ist das Schaltbild eines direktgchoppelten und quasikomplementären Gegentakt-Lei stungs versrkers dieser Erfindung.

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Eine Vorverstärkerstufe 10 besteht aus einem ersten Different!al verstärker 40, aus einem zweiten Differentialverstärker 42 und aus Treiberverstärker/Steu erverstärker 44. Zum ersten D ifferential verstärker 40 gehören die beiden Feldeffekttransistoren (FET) Q. τ und Quo' we 1 ehe jeweils über einen Widerstand 46 miteinander verbunden sind, der seinerseits wiederum über einen Mittelabgriff und einen Widerstand 48 mit Erde oder Masse verbunden ist. Das Steuergatt des Feldeffekttransistors (FET) Q, , ist auf den Eingangsanschluß 16 geführt, wohingegen das Steuergatt des Feldeffekttransistors (FET) Q, ^ über eine Rückkopplungsschaltung 34 mit dem Ausgangsanschluß 30 der Leistungsverstarkungsstufe 12 verbunden ist. Die Kollektoranschlüsse der Feldeffekttransistoren (FET) Q,, und (FET) Q,„ sind jeweils über die Widerstände 50 und 52 auf die Stromversorgung oder das Hetzteil 20 geführt.

Zum zweiten Different!al verstärker 42 gehören die beiden MPN-Transistoren Q , und Q,?» deren Emitter jeweils miteinander verbunden sowie weiterhin auch noch über einen gemeinsamen Emitterwiderstand 56 und über den elektronischen Schalter 26 - dieser elektronische Schalter ist dem mit Fig. 1 wiedergegebenen elektronischen Schalter 26 entsprechend ausgeführt - mit Masse oder Erde verbunden sind. Die Kollektoranschlüsse der Transistoren Q₃-, und

Q ₀ sind jeweils über die jeweils zutreffenden a c

Kollektorwiderstände 181 und 182 auf die Stromversorgung oder auf das Netzteil 20 geführt. Die

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Transistoren Q , und Q₂ sind mit ihren Basisanschlüssen jeweils auf die Kollektoranschlüsse der Feldeffekttransistoren (FET) Q, , und (FET) Q,₂ geführt.

Der Treiberverstärker/Steuerungsverstärker 44 weist einen PNP-Transistor Q auf, dessen Emitter auf die Stromversorgung oder das Netzteil 20 geführt ist, wohingegen der Transistor Q über seinen KoIlektoranschluß über die aus der Treiberschaltung 58 und dem Kollektor-Belastungswiderstand 60 bestehende Reihenschaltung an Erde oder Masse E gelegt ist. Mit seinem Basisanschluß ist der Transistor Q mit dem KoIlektoranschluß des Transistors Q ο verbunden.

Die Endstufe oder Leistungsverstärkungsstufe 12 besteht aus den beiden zueinander komplementären Transistoren Q,, und Q,„ sowie aus den beiden NPN-Leistungstrans istoren Q -| und Q_e2- üer Basisanschluß des NPN-Trans i stors Q,-, ist mit dem Kollektoranschluß des Treibertransistors Qc¹ verbunden, während der PNP-Transistor Q.ρ mit seinem Basisanschluß über die Treiberschaltung 58 auf den Kollektoranschluß des Transistors Q-₂ geführt ist. Die Emitter der der TRansistoren Q,₂ sind jeweils über die Eiii tterwiderstände 62 und 62 mit dem Ausgangsanschluß 30 verbunden. Der KoIlektoranschluß des NPN-Transistors Q,, steht mit der Stromversorgung oder mit dem Netzteil 20 in Verbindung, wohingegen der KoIlektoranschluß des PNP-Transisors Q₁₂ mit Erde oder Masse E verbunden ist.

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üie Basisansch 1 lisse (Jer NfMl-Leistungstransistören Q-i und Q₁- sind jeweils auf cjie Emi tteranschlüsse der einander komplementären Transistoren Q,-, und Q,_? geführt. Hit seinem Kollektor steht der Leistungstransistor Q ι mit der Stromversorgung oder dem Netzteil 20 in Verbindung und mit seinem Emitter über einen Emitterwiderstand 66 mildem Ausgangs arisch! uß 30. Der KoI lektoranschluß des Leistungstransistors Q₁O ist mit dem Ausgangsanschluß 30 verbunden, während der Emitter dieses Transistors über einen Emitterwiderstand 68 an Erde oder Masse E ge legt i st.

Zum elektronischen Schalter 26 gehört ein Nf¹N-Schalttransistor Q_c, dessen Kollektoranschluß über einen gemeinsamen Emitterwiderstand zum einen sowohl mit dem Emitteranschluß des Transistors Q-] als auch mit dem Emi lter ansch luß des Transistors Q₀ verbunden ist und zum anderen auch noch über einen Widerstand 32 auf die Stromversorgung oder das Netzteil 20 geführt ist. Der Emitter des Transistors Q ist an Erde oder Masse L gelegt.

Zur Reglerschaltung 34 gehört eine Zeitgliedschaltung 70, welche sich aus einer Parallelschaltung eines Kondensators 72 und eines Widerstandes 74 zusammensetzt. Das mit der allgemeinen Hi nweisza ti 1 76 gekennzeichnete tndc der Zeitql iedschaltung 70 ist über den Widerstand 78 mil der Stromvorsorgung oder dem Netzteil 20 verbunden, während das andere Ende der Zeitgliedtchaltuny an Frde oder Masse E gelegt ist. Zur Reglerschal tuny 31 gehört aber

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auch noch eine als Kopp! utigsgl ir;d ausgeführte Schaltung 80 mil einem NPH-Transistör Q., welcher schaltungsmäßig zvn sehen dem mit der allgemeinen Hinweiszahl 76 gekennzeichneten Anschluß der Zeitgliedschaltung 70 und dem Lmi t teransch luß des Leir.tungstransistors Q₁^ angeordnet ist. Mit seinem KoIlektoranschluß ist der Transistor Q, mit dem Anschluß 7 G der Zei t gl i ed sch al t ung 70 Ii her den Widerstand 79 verbunden, r-iit seinem Em i t. ter ansch 1 uß liegt der Transistor \\. an Erde oder Hasse E, während der Basisanschluß dieses Transistors Q_f über die aus der Diode !), und aus dem Widerstand 31 bestehende Gleichrichterschal tung auf den KoIlektoran schluß des Leistunystransistors Q „ geführt ist. Der mit der allgemeinen Hinweiszahl 76 gekennzeichnete .Anschluß der Znitgliedschaltuny ist schaltungsmäßig mit. dem Easisanschluß des Schal ttransi storr. Q verbunden, der zum elektronischen Schalter 26 gehört.

Nachstehend soll nun die Funktion und Arbeitsweise; der mit fig. :' dargest e 11 tt-n Schaltung - und diese Funktion und Arbeitsweise ist im allgemeinen der im ZUs aiimcnhang mit der Schaltung nach Fig. 1 beschriebenen Funktion und Arbeitsweise ahnlich erläutert werden :-

Das Schließen des Netzschalters 2? bewirkt, daß an dem AnM.iiluh 76 der Ze i t gl iedschal 1 unq 70 das ansteheixif [^:ot<-ntial von Null aus we;:eü dci Aufladung di-.: ! (itu.ieiii itors Ί?. allnählich starker wird. IJas v/it'di ι i:.--i hai tjy tol-je, daß der TriHisistor Q_c sii 1 a ϋ [U- \\" ! !if>r r / ^!;v ' iiid oder Ahsrlial t zu? t at>d ver-

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bleibt und gehalten wird, bis daß das am Anschluß 76 der Zeitgliedschaltung 70 anstehende Potential eine Spannung erreicht hat, die stark genug ist,um eine Umschaltung des SChalttransistors Q in den EINSCHALTZUSTANÜ oder DURCHLASSZUSTAND herbeizuführen.

Das wiederum bewirkt, daß das Potential der Stromversorgung oder des Netzteiles 20 über die Widerstände 32 und 56 den Emitteranschlüssen der Transistoren Q _η und Q ,,derart auf aeschal tet wird, daß

3 1 ac.

dadurch die beiden zum zweiten Differentia 1verstärker 42 gehörenden Transistoren (K₁ und Q _o derart

ai ac

angesteuert und getrieben werden, daß sie in den ABSCHALTZUSTAND oder SPERRZUSTAND umschalten und dann den Duchgangder Signale zur Eiaangsklemme 16 blockieren. Der Leistungsverstärker wird dadurch im Abschwächungszustand oder Abstimmzustand gehalten, was zur Folge hat, daß das Auftreten von Rauschen und anderen Phänomenen im Lautsprecher 14 verhindert wird, damit aber auch eine Beschädigung und Zerstörung des Lautsprechers 14 oder der Leistungstransistoren Q -j und Qpo·

Das Ansteigen des an der Basis des Schalttransistors Q anstehenden Potential auf eine genügend große Spannung bewirkt, daß der Transistor Q in den EINSCHALTZUSTAND oder DURCHLASSZUSTAND umschaltet und dabei das Erdungspotential oder Massepotential auf den Kollektor des Schalttransistors (J_s führt. Dies bringt auch den zweiten üifferentiaiverstärker 42 in den normalen Arbeitszustand, wobei

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der zweite Different! al verstärker 42 dann das vorn ersten Differenti al verstärker 40 her auf geschaltete Signal verstärkt und auf den Treiberverstärker oder Steuerungsverstärker 44 weiterleitet. Das hat zur Folge, daß der Leistungsverstärker normal arbeitet, Das gemeinsame Emitterpotential des zweiten Differential Verstärkers 42 ist von der Stromversorgung oder dem Metzteil 20, weil das Ende des Widerstandes 30, mit dem der Kollektor des Transistors Q verbunden ist, an Erdungspotential oder Massepotential liegt.

Wenn nun ein durch ein zu starkes Eingangssignal oder durch einen Kurzschluß hervorgerufener überstrom oder zu starker Strom durch die Leistungstransistoren Q - und Q 2 sowie durch den Lautsprecher 14 fließt, dann wird auch die am Widerstand 68 anstehende Spannung so groß, daß der Transistor Q_f in den EIHSCHALTZUSTAND oder DURCHLASSZUSTAND umschaltet und dadurch beim Transistor Q eine Umschaltung des Basispotenti ales auf das Erdungspotential oder Massepotential bewirkt. Der Transistor Q geht in den SPERRZUSTAND oder AßSCHALTZU-STAND und steuert dabei den zweiten Differentialverstärker 42 derart an, daß auch dieser zweite Differentialverstärker 42 in denSPERRZUSTAND oder ABSCHALTZUSTAND umschaltet. Solange der überstromzustand besteht und nicht rückgängig gemacht wird, kann deshalb auch das Eingangssignal nicht mehr in die Leisturigsverstärkerstufe 12 gelangen. üa-3 aber bedeutet, daß der Leistungsverstärker so arbeitet uikI funktioniert, daß eine Beschädigung und Zerstörung der Le i s tun ^rj s trans i stören und de. L πι tfipr'icruirs durch überströme verhindert wird.

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Gegenstand des nil Mq. 3 dargestellten Schaltbildes ist -"ist ein ausnangskondensatnr1 oser I (Ji-L ) und direkt gekoppelter Leistungsverstärker diener Erfindung, und zwar ein ausgangskondensator loser, direkl gekoppelter Lei stunyi verst är \er der rein komplementären Ausführung. Die reit! komplementäre Ausführung ist im wesentlichen qleich der qua?· i L owp lenient a'ren Konstruktion und Aurrfuhruny nach Ma. ?. Auch die ausganurkondensator lor.-o Ausführung oder (JüL-Ausführung entspricht mit Aus η ahne der Stromversorgungsschaltung oder Hetzte i 1 schal tuny, dem ausgangsgekoppelten Kondetis atorkrei s nach Fig. ?.

Die Arbeitsweise der iE.it Mg. 3 wiedergeyebenen komplementären Lei ί· tu ngst ransi stortai Q-, und Q₀ entspricht jener der nit Fig. 2 dar yej.te 1 1 It ti Leistungstransistoren U-, und Q r>. Auch die anderen Scha 11. u η g s k omp ο η e η te η, d.h. de r e r s t e Π i f f e r e η t. i a I verstärker 40, üar /weite Dif f'erc-nt'i al \ei stat Ler 42, der Trei ber versfäri r r oder Steue! unqs ver* i är ker 44» die alle zur Vorverstä'rl· ungsstui ρ 10 gehören, arbeiten und funktionieren derart," wie dies füt die nit Fiy. 2 wiedergegebener Schal tungsl-onpcnenten gezeint und beschrieben worden ist.

Der nii t Fig. 3 dargestellte Le i ■- tuuusvt; si arker wird mit ftusnahrte des zweiten Di t f eren ti al yi;i :> t at t ers <17-voii einem S^eizteil oder einer St ν n^vet · .oryunijs 1·- i 1 ₃ vitlc hc-s /*ns chi ü:-Si"i für i>(«s i t i ve*. ['■:.. t ft-i i ^ ί und für neqati.es Γό tpn t" i a I I-;;!, ine pf- iiiv N> / I >■ i 1 s μ.ιη-t'ung -i-Vtc viird de:'; tri-tcr ^sd'J-il·- .4 ·ΐ«-'. Ul 1 /Λ ι i !■- ε Γ;'j'.:r dor S I ϊ ·..-!-'= v"f- ϊ ι-·ί « ιιη_: ·μ:Ι <.\ι\ > U-i} ι ·_: \ , \,nb ί Myegeu

BADORSGiNAL

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-Dh-26.1.1981 ZO -

die negative Netzteilspannung -Vcc über den zweiten Anschluß 82 des Stromversorgungsteiles oder Netzteiles sowie über die Widerstände 46 und 48 den Etui tter arisch 1 üssen der Feldeffekttransistoren (FET) Q. , und (FET) Q, _? zugeführt und aufgeschaltet wird. Die negative Netzspannung -VCC wird weiterhin aucli noch über den Emitterwiderstand 60 und über die Treiberschaltung 58 dem Kollektoranschluß des Treibertransistors Q zugeführt. Die negative Netztei1 spannung wird weiterhin ebenfalls auch noch den Kollektoranschlüssen der NPN-Transistoren Q _? und Q _? jeweils auf geschaltet und zugeführt.

Die L^:mi ti eranschl üsse der Transistoren Q ·, und Q ₀

ai absind über den gemeinsamen Emitterwiderstand 56 und über deb zum elektronischen Schalter 26 gehörenden Schalttransistor Q an Erde oder Masse E gelegt. Wie nun aus Fig. 3 zu erkennen ist, gehört zum elektronischen Schalter 26 auch noch ein NPH-Transistor Q--, der schaltungsmäßig zwischen der Treiberschaltung 58 und den Uetztei1anschlüssen 82 angeordnet ist und zusammen mit den beiden Dioden, welche zwischen den asi sanschl uß und den Etui tteranschl uß dieses Transistors geschaltet sind, die Funktion eines Kollektorlastkreises übernimmt. Mit seinem Basisanschluß ist der Transistor Q über die NPH-Transistören Q. und Q. auf das Ende 76 der Zeitgliedschal tuny 70 geführt.

Der mit Fig. 3 wiedergegebene Leistungsverstärker funktioniert nun derart, daß der Schalttrans is tor Q

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derart funktioniert, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 2 für den Schalttransistor Q beschrieben worden ist« Ist der Transistor Q nicht mit seinem Basisanschluß auf die Reglerschaltung 34 geschaltet, dann wird dieser Transistor Q immer im EIMSCHALT-ZUSTAND oder DURCHLASSZUSTAND gehalten, was wiederum zur Folge hat, daß die negative Anschlußspanuung, die am-zweiten Anschluß 82 ansteht, dann, wenn der Leistungsverstärker im Abschwächungszustand oder Abstimmzustand betrieben wird, danndem Kollektoranschluß des Transistors Q derart aufgeschaltet wird, daß die NPW-Transistoren Q.-, und Q , dabei so ausgesteuert werden, daß sie in den ElfiSCHALTZUSTAND oder DURCHLASSZUSTAfID gebracht werden. Das läßt eine Situation. entstehen₃ in v/elcher die Transistoren Q.λ ^un^ ^e2 ^unc* ^^ΘΓ Lautsprecher 14 der Gefahr einer Beschädigung oder Zerstörung ausgesetzt sind, und zwar auch dann, wenn der Verstärker im Abschwächungszustand oder Abstimmzustand gefahren wird, weil der Strom von der zweiten Anschlußklemme 82 aus über die Transistoren Q,₂ und Q „ sowie über den Lautsprecher zur Erde oder zur Masse E fließt.

Die Aussteuerung und Ansteuerung des Transistors Q erfolgt zusammen mit derjenigen des Schalttransistors Q nach Fig. 3 durch die Reglerschaltung über dessen Basisansehluß zur Zeitgliedschaltung 70. Damit geht der Transistor Q zusammen mit dem Schalttransistor Q_s ann in den ABSCHALTZUSTAND oder in den SPERRZUSTAND, wenn der Netzschalter 22 geschlossen wird oder wenn ein überstrom oder zu starker Strom durch die Transistoren Q , und Q „ fließt, so daß dadurch wiederum eine Zerstörung oder Beschädigung der Transistoreil Q j~ und Q „ und des Lautsprechers 14 verhindert wird.

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Bei dem mit Fig. 4 wiedergegebenen Schaltbild einer anderen Reglerschaltung handelt es sich um eine gegenüber Fig. 3 geänderte und modifizierte Reglerschaltung. Der zum elektronischen Schalter 26 gehörende Schalttransistor Q ist mit seinem Basisanschluß über einen Schmidt-Trigger 84 auf die Zeitgliedschaltung 70 geführt. Der Ausgang 86 des Schmidt-Triggers 84 steht mit dem Transistor Q in Verbindung, der zur Treiberschaltung 44 gehört. Die Kollektoranschluß des Transistors Q ist über einen gemeinsamen Emitterwiderstand 56 mit den Emitteranschlüssen der Transistoren Q , und Q _Q

al ac.

verbudnen, während der KoIlektoranschluß des Transistors Q über eine Treiberschaltung 58 auf den Kollektoranschluß des Treibertransistors Q geführt ist. Der Schmidt-Trigger 84 besteht aus den beiden kaskadengeschalteten NPN-Transistoren Q. und Q, , deren Ein i tteranschlüsse miteinander verbunden und über den Widerstand 88 an Erde oder Masse E gelegt sind« Mit seinem Kollektoranschluß ist der

Transistor Q. auf die Transistoren Q und Q ge-K s g

führt, wahrend der Transistor Q. über seinen Basisanschluß mit der Zeitgliedschaltung 70 verbunden ist.

Der Ausgangspegel an der Ausgangsklemme 86 des Schmidt-Triggers 84 wird dann plötzlich stärkerm wenn das am B-is isanschl uß des Transistors Q- anstehende Potential einen Wert annimmt, der größer als die Schwellenspannung des Schmidt-Triggers ist, und fällt dann wieder ab, wenn das Basispotential unter dem Abschaltpegel des Schmidt-Triggers lietjt.. Wahrend des Betriebes übersteigt die Lade-

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spannung der Zeitgliedschaltung 70, (und dies ist das Basispotential des Transistors (}■), den Ein-

schaltpegel für die Dauer einer vorgegebenen Zeit nach dem Schließen des Netzschalters 22 oder nach dem Zurücknehmen eines überstromzustandes, was wiederum zur Folge hat, daß die Ausgangsspannung am Anschluß 86 - und damit auch das am Basisanschluß des Transitors Q anstehende Potential plätzlich ansteigt und so stark wird, daß der Transistors Q₅ sofort in den EINSCHALTZUSTAND oder DURCHLASSSZUSTAND gebracht wird. Fällt demgegenüber die Ladespannung der Zeitgliedschaltung 70 ab - oder das an der Basis des Transistors Q. anstehende Potential - dann hat dies zur folge, daß der Transistor Q sofort, in den ABSCHALIZU-STAND oder SPERRZUSTAND geht. Das aber bedeutet, daß der Transistor Q in stabiler Weise ringsum den Schwellenwert des Transistors Q zwischen den Zuständen des üurchlassens und des Sperrens wechseln und umschalten kann.

Diese Erfindung kann nun auch derart geändert.und modifiziert werden, daß die Reglerschaltung 34 nur mit der Leistungsverstarkerstuie 12 zusammenarbeitet. Diese Änderung laßt sich dadurch erreichen, daß die mit Fig. 2, fig. 3 oder Fig. 4 wiedergegebenen Schaltungen ohne Kondensator 72 betrieben werden. In diesem Falle arbeiten die mit Fig. 2 oder mit Fig. 3 gezeigten Wide»stände 74 und 78 nur als eine Vovspanriunyskreis mit einer Zeitkonstante von Null für den zum elektronischen Schalter 26 gehörenden Schal tt»ansistör U. ·

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Claims (1)

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   4. Februar 1981 gr.ni 73 470

   Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, 72 Horikawacho_f Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken (Japan)

   Patentansprüche:

   Leistungsverstärker,

   gekennzeichnet durch eine Vorverstärkerstufe (10), die mindestens einen Transistor, der einen ersten, einen zweiten und einen dritten Anschluß hat, aufweist, wobei der erste Anschluß mit einem Eingangskreis verbunden ist, eine Leistungsverstärkerstufe (10), deren Eingang auf den zweiten Anschluß des Transistors geführt ist, einen elektronischen Schalter (26), welcher zwischen dem dritten Anschluß des Transistors und der zweiten Anschlußklemme eines Netzgerätes (20) angeordnet ist und einen Steueranschluß aufweist,

   ein Widerstandssystem (32), welches parallel zu dem Transistor zwischen seinem dritten Anschluß und der ersten Anschlußklemme des Netzgerätes (20) angeordnet ist, und durch einen Kontrollkreis (34), der mit dem Steueranschluß verbunden ist und jedes zur überlastung tendierende Stärkerwerden des Signalpegels erfaßt und dann aufgrund des jeweils erfaßten Signalpegels ein Dämpfungssignal auf den elektronischen Schalter (26) aufschaltet.

   2. Leistungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrollkreis (34) dem elektronischen Schalter

   (26) ein Dämpfungssignal aufschaltet, um zu erreichen, daß das Netzgerät (2O) von der Leistungsverstärkerstufe

   (12) für eine, mit dem Aktivieren des Netzgerätes (20) beginnende , vorgegebenen Zeit? getrennt wird.

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   3. Leistungsverstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kontrollkreis (34) ein Zeitglied (70) gehört, welches vom Netzgerät (20) aufgeladen wird, und daß das Dämpfungssignal dem elektronischen Schalter (26) solange aufgeschaltet bleibt, wie die an dem Zeitglied (70) anstehende Spannung unter einem vorgegebenen Sollwert liegt.

   4. Leistungsverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die an dem Zeitglied (70) anstehende Spannung dem elektronischen Schalter (26) direkt aufgeschaltet wird, wenn die Größe dieser Spannung kleiner als ein vorgegebener Sollwert ist.

   5. Leistungsverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kontrollkreis (34) ein Schmitt-Trigger (84) gehört, der mit dem Zeitglied (70) verbunden ist, und daß das Dämpfungssignal über den Schmitt-Trigger (84) auf den elektronischen Schalter (26) aufgeschaltet wird.

   6. Leistungsverstärker nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5,

   dadurch gekennzeichnet, daß der Kontrollkreis (34) das Dämpfungssignal auf den elektronischen Schalter (26) aufschaltet, wenn in der Leistungsverstärkerstufe (12) ein Strom fließt, der größer als eine vorgegebene Stromstärke ist.

   7. Leistungsverstärker nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kontrollkreis (34) ein Vorspannkreis (58) zugeordnet ist, wobei das Dämpfungssignal dem elektronischen Schalter (26) dann aufgeschaltet wird, wenn die Spannung des Vorspannkreises (58) aufgrund eines einen vorgegebenen Wert übersteigenden Stromes absinkt.

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   PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER ■ D. GROSSE · ?. POLbVlEIEfi ^?j

   8. Leistungsverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Kontrollkreis (34) eine Parallelschaltung gehört, welche zwischen dem Vorspannkreis (58) und der Leistungsverstärkerstufe (12) angeordnet ist, um die Klemmenspannung an dem Vorspannkreis (58) zu reduzieren, wenn in der Leistungsverstärkerstufe (12) ein Strom fließt, der stärker als eine vorgegebene Sollstromstärke ist.

   ο Leistungsverstärker nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,

   dadurch ge k e nnzeichnet, daß es sich bei dem elektronischen Schalter (26) um einen Transistor handelt.

   10. Leistungsverstärker nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
   dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsverstärkerstufe (12) zwei Transistoren mit entgegengesetzter Leitfähigkeit aufweist, die zur Verstärkung der negativen und positiven Halbwellen des Eingangssignales dienen,

   daß ein Treibertransistor (Qc) vorgesehen ist, dessen Kollektoranschluß mit den gemeinsamen Basisanschlüssen der beiden Transistoren verbunden ist, daß ein aktiver Belastungstransistor zwischen dem Kollektoranschluß des Treibertransistors (Qc) und der ersten Anschlußklemme des Wetzgerätes (20) angeordnet ist, und daß der Leistungsverstärker noch einen zweiten elektronischen Schalter besitzt, welcher zwischen dem Basisanschluß des aktiven Beleistungstransistors und dem Kollektorkreis angeordnet ist»

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