DE3244254C1 - Schaltung zur Stummsteuerung eines NF-Leistungsverstärkers beim Ein- und Ausschalten - Google Patents

Description

• Schließlich ist aus der DE-AS 27 08 055 ein Leistungsverstärker bekanntgeworden, bei dem ein Zeitglied verwendet ist, das die Basisspannung eines Stromspeisetransistors für die als Differenzverstärker geschaltete Eingangsstufe nach Maßgabe einer Zeitkonstanten ansteigen läßt bis die Schaltschwelle für das Ansprechen des Transistors erreicht ist, so daß Knackgeräusche beim plötzlichen Einschalten der Stromversorgung verhindert werden. Hierbei werden Treiber und Endstufen ohne Verzögerung, jedoch Vortreiber und Vorstufen bzw. die Eingangsdifferenzstufe, mit Verzögerung mit den Betriebsspannungen versorgt. Der dazu notwendige Aufwand ist, wie die Schaltungsbeispiele (F i g. 1, 4, 7) zeigen, sehr hoch, speziell wenn für Stereogeräte noch verdoppelt Außerdem wird als nachteilig angesehen, daß jeweils ein Widerstand R103 die Aussteuerfähigkeit von Treiber und Endstufen reduziert und daß eine Vielzahl von Z-Dioden, welche nicht mit Kondensatoren überbrückt sind, zu einer nachteiligen - Ausstrahlung von HF-Rauschspektren im AM-Bereich führt. Aus Spalte 5 Zeilen 14 bis 20 ergibt sich, daß diese Lösung ganz speziell für monolithisch integrierte Halbleiterschaltungsausführungen entwikkelt und geeignet ist, die jeweils von gestrichelten Linien umschlossen sind. Für diese Technik ergeben sich bei entsprechend hohen Stückzahlen völlig andere Kostenbetrachtungen als bei weitgehend diskretem Aufbau.
• Aufgabe Ziel der vorliegenden Erfindung war es, für Leistungsverstärker, die als Eingangsstufe einen Differenzverstärker besitzen, sowie eine Treiberstufe, die auf eine Konstantstromquelle als Außenwiderstand oder auf den ohmschen Lastwiderstand einer Bootstrapschaltung arbeiten, eine Endstufe, die- als Gegentakt-AB-Schaltung mit komplementären Transistoren ausgestattet ist, und ein symmetrisches Plus-Minus-Netzteil aufweisen, eine Stummsteuerungsschaltung zu finden, die keine Relais benötigt und sehr kostengünstig zu realisieren ist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe für die angegebenen beiden Verstärkervarianten nach einem der Kennzeichen der nebengeordneten Ansprüche gelöst.
• Vorteile der Lösung Nach der Erfindung ist vorgesehen, die Basisspannung eines zusätzlichen ersten Transistors über ein Zeitglied nach dem Einschalten nur langsam ansteigen zu lassen bis die Nennspannung erreicht ist, und ebenfalls langsam nach dem Ausschalten des Verstärkers wieder abfallen zu lassen. Sein Emitterstrom liefert die Emitterströme der Eingangsdifferenzverstärkerstufe und sein Kollektorstrom aktiviert die Konstantstromquellenschaltung, die die Treiberströme liefert bzw. bei der zweiten Verstärker-Schaltungsvariante einen zweiten zusätzlichen Transistor als elektronischen Schalter aktiviert, der den Arbeitswiderstand der Treiberstufe mit einer vorgegebenen Verzögerung an die Betriebsspannung legt.
• Vorteilhafterweise wird auf diese Weise erreicht, daß Störimpulse unmittelbar nach Ein- und Auschalten wirkungsvoll unterdrückt werden. Der zusätzliche Schaltungsaufwand ist für beide Schaltungsvarianten denkbar gering, da fast keine zusätzlichen Bauelemente nötig sind.
• Zeichnung Nähere Einzelheiten von zwei Ausführungsbeispielen werden nachfolgend anhand der Zeichnung erläutert, die folgende Figuren aufweist F i g. 1 eine erste Schaltungsart mit einer Konstantstromquelle, Fig.2 eine zweite Schaltungsart mit einem Bootstrapzweig, F i g. 3a, b und c ungefähre Spannungs- und Stromverläufe, die für die Stummsteuerung entscheidend sind.
• Beschreibung der Zeichnung Fig. 1 zeigt eine erste beispielhafte Schaltungsart eines Leistungsverstärkers, der eine als Differenzverstärker geschaltete Eingangsstufe mit den Transistoren T1 und T2 aufweist. Eine Treiberstufe mit dem Transistor T9 arbeitet auf eine Konstantstromquelle als Außenwiderstand bestehend aus den Transistoren T3 bzw. T4. Der Kollektor von T4 steht mit der nicht dargestellten Treiberstufe des 2. Kanals (STEREO) mit dem Transistor T9' in Verbindung. Die Treiberstufe mit ihrem Transistor T9 liefert die Steuersignale für die nachfolgende Gegentakt-AB-Schaltung mit den komplementären Transistoren T5 und T6. Diese werden an einem symmetrischen Plus-Minus-Netzteil mit den Betriebsspannungen + Vcc an den Kondensatoren C5 und C6 zwischen den Anschlußpunkten 3 und 4 betrieben. Die Eingangsstufe ist vervollständigt durch einen Transistor T10, dessen Basis mit dem Kollektor des Transistors T2 und dessen Kollektor mit der Basis von Transistor T9 und dem Kollektor von Transistor T 1 verbunden ist und so als Stromspiegel wirkt. Ein Stellglied für die Einstellung des Arbeitspunktes der Endstufen-Transistoren T5 und T6 besteht aus der Reihenschaltung der Dioden D 5 und D 6 mit dem einstellbaren Widerstand R 16.
• Um das im Lautsprecher beim Ein- und Ausschalten hörbare Knacken wirkungsvoll zu unterdrücken, dürfen die Versorgungsströme der Eingangsstufen und der Konstantstromquellen bzw. der Treiberstrom nur sehr langsam ansteigen und man erzwingt so einen folgerichtigen Auf- und Abbau der entsprechenden Spannungen.
• F i g. 1 zeigt nun weiterhin den erfindungsgemäß eingefügten Transistor T7, an dessen Basis das Zeitglied R 12 und C2 liegt. Mittels einer Z-Diode D 1 wird die Basis und das Zeitglied über einen Widerstand R 4 vom Anschlußpunkt 3 für die positive Versorgungsspannung Vcc gespeist. Die Basisspannung steigt daher nach Einschalten des Verstärkers nur langsam auf ihren Sollwert, so daß sich auch nur zögernd die Emitterströme der Transistoren T1 und T2 über die Widerstände R 1 und R 1' (würden nicht dargestellten 2. Stereo-Kanal) aufbauen. Sobald diese einen bestimmten Schwellwert erreicht haben, beginnen die Transistoren T3 und T4 Strom zu ziehen. Schließlich werden die Nennströme erreicht. Da die Z-Diode D t die Basisspannung von T7 gegen Schwankungen der Versorgungsspannung Vcc stabilisiert und die Summe der Ströme durch die Widerstände R 1 und R 1' konstant ist, bleibt auch der Kollektorstrom von Transistor T7 konstant. Dieser fließt durch den Widerstand R 13, dessen Spannungsabfall die Transistoren T3 und T4 öffnet. Die Widerstände R 7 und R 8 reduzieren Exemplarstreuungen der Bauelemente.
• F i g. 2 zeigt eine zweite beispielhafte Schaltungsart eines Leistungsverstärkers. Seine Schaltung weicht von der in F i g. 1 gezeigten dahingehend ab, daß der Treibertransistor T9 auf einen ohmschen Widerstand R 14 einer Bootstrapschaltung arbeitet, die aus den Widerständen R 14, R11 und dem Kondensator C4 besteht.
• Hier sind nun zur Unterdrückung von Störimpulsen durch folgerichtigen Auf- und Abbau der Versorgungsströme der Eingangsstufe ( -n) und der Treiberstufe ein Transistor T7 mit einer der Eingangsstufe entgegengesetzten Leitfähigkeit und ein Transistor T8 mit wiederum umgekehrter Leitfähigkeit zwischengeschaltet. Der Emitter des Transistors T7 ist über einen Widerstand R 1 (R 1' für den Anschluß an den 2. Kanal, der wiederum nicht dargestellt wurde) mit den Emitteranschlüssen der Transistoren T1 und T2 verbunden. An der Basis von Transistor T7 ist ein-Zeitglied R 12, C2 angeschlossen, das von einer gegen Masse vorgespannten Konstantspannungsquelle, wie einer Z-Diode D1, gespeist wird, wobei der gegen Masse hochliegende und von der betreffenden Betriebsspannung über einen Widerstand R 4 vorgespannte Pol dieser Diode D 1 über den Widerstand R 12 und den Kondensator C2 die Basis des Transistors T7 definiert vorspannt. Der Kollektorstrom des Transistors T7 schaltet den Transistor T8 ein durch Einströmen in die Basiszone. Der Basis-Emitter-Widerstand R 13 des Transistors T8 ist mit dem Kollektor des Transistors T7 verbunden. Da die Ströme durch die Widerstände R 1 (R 1') festliegen, kann der Widerstand R 13 so dimensioniert werden, daß der Transistor T8 verzögert zum Durchschalten gelangt. Dadurch werden die Bootstrapzweige (beider Kanäle) voll aktiviert. Der Transistor T8 liegt in Serie mit dem gegen die Versorgungsspannung Vcc liegenden Widerstand R 11.
• Er übernimmt die Funktion eines elektronischen Schalters zwischen dem Widerstand R 11 und der Versorgungsspannung Vtc.
• Fig.3 (a, b und c) zeigt die für die erfolgreiche Stummschaltung erforderlichen Strom- und Spalmungsverläufe in beispielhaften Zeit-Diagrammen. Uberein- ander sind bei gleicher Zeitskala für etwa 3 sec ab Einschalten und etwa 2 sec ab Ausschalten im oberen Teil die Spannungen Netz (3a), Vcc und Vz in Volt (3b) und im unteren Teil die Ströme 1T 7 und 1T 8 in mA eingezeichnet. Die Steilheit des Abfalls der Stromkurv für den Transistor T8 ist dabei vom gewählten Betrag des Widerstandes R 13 abhängig.
• Selbstverständlich ist es möglich, Transistoren mit jeweils umgekehrter Zonenfolge zu verwenden, wenn die Polarität der Versorgungsspannung an den Anschlüssen 3 und 4 vertauscht wird. Durch diese Variante würde der Grundgedanke der Erfindung nicht verlassen.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Schaltung zur Beseitigung des Einschalt- und Ausschaltknackens eines mono- bzw. stereophonen NF-Leistungsverstärkers, bestehend aus einer Eingangstufe, die als Differenzverstärker geschaltet ist, einer Treiberstufe, die auf eine Konstantstromquelle als Außenwiderstand arbeitet, einer Endstufe in Gegentaktschaltung und einem symmetrischen Plus-Minus-Netzteil für die Stromversorgung des Verstärkers, dadurch gekennzeichnet, daß für den zur Unterdrückung von Störimpulsen bedingten folgerichtigen Auf- und Abbau der Versorgungsströme der Eingangsstufe, der Treiberstufe und der Konstantstromquelle (- n) ein Transistor (T7) mit einer der Eingangsstufe entgegengesetzten Leitfähigkeit derart zwischengeschaltet ist, daß a) sein Emitter über einen Widerstand (R 1) mit den Emitteranschlüssen der Transistoren (T1, T2) dieser Eingangsstufe verbunden ist, b) an seiner Basis ein Zeitglied (R 12, C2) angeschlossen ist, das von einer gegen Masse vorgespannten Konstantspannungsquelle, wie eine Z-Diode (D 1), gespeist wird, wobei der gegen Masse hochliegende und von der betreffenden Betriebsspannung über einen Widerstand (R 4) vorgespannte Pol dieser Diode (D1) über den Widerstand (R 12) und den Kondensator (C2) die Basis des Transistors (T7) definiert vorspannt, c) sein Kollektorstrom die als Konstantstromquelle verwendeten und zu dem Transistor (T7) komplementären Transistoren (T3, T4) durch Spannungsabfall an einem gemeinsamen Basiswiderstand (R 13) aktiviert.
2. 2. Schaltung zur Beseitigung des Einschalt- und Ausschaltknackens eines mono- bzw. stereophonen N F- Leistungsverstärkers, bestehend aus einer Eingangsstufe, die als Differenzverstärker geschaltet ist, einer Treiberstufe, die auf einen ohmschen Widerstand einer Bootstrapschaltung arbeitet, einer Endstufe in Gegentaktschaltung und einem symmetrischen Plus-Minus-Netzteil für die Stromversorgung des Verstärkers, dadurch gekennzeichnet, daß für den zur Unterdrückung von Störimpulsen bedingten folgerichtigen Auf- und Abbau der Versorgungsströme der Eingangsstufe (-n)und der Treiberstufe ein Transistor (T7) mit einer der Eingangsstufe entgegengesetzten Leitfähigkeit und ein Transistor (T8) mit wiederum umgekehrter Leitfähigkeit derart zwischengeschaltet sind, daß a) der Emitter des Transistors (T7) über einen Widerstand (R 1) mit den Emitteranschlüssen der Transistoren (T 1, T2) der Differenzverstärkereingangsstufe verbunden ist, b) an seiner Basis ein Zeitglied (R 12, C2) angeschlossen ist, das von einer gegen Masse vorgespannten Konstantspannungsquelle, wie einer Z-Diode (D 1), gespeist wird, wobei der gegen Masse hochliegende und von der betreffenden Betriebsspannung über einen Widerstand (R 4) vorgespannte Pol dieser Diode (D 1) über den Widerstand (R 12) und den Kondensator (C2) die Basis des Transistors (T7) definiert vorspannt, c) der Kollektorstrom des Transistors (T7) den zweiten Transistor (T8) durch Einströmen in die Basiszone durchschaltet und daß d) der Transistor (T8) in Serie mit dem gegen die Versorgungsspannung (Vcc) liegenden Widerstand (R 11) angeschlossen ist und so die Funktion eines Schalters zwischen dem Widerstand (11) und der Versorgungsspannung (Vcc) übernimmt.

   Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltung nach dem Oberbegriff der Ansprüche.

   Stand der Technik Grundsätzlich sind Stummsteuer- oder Mutingschaltungen zur Unterdrückung des Ein- und Ausschaltknakkens bekannt. Dieses Knacken ist nicht nur störend für den Zuhörer, sondern auch schädlich für den oder die Lautsprecher. Ursache sind sowohl beim Einschalten wie auch beim Ausschalten auftretende kurzzeitige Spannungssprünge der Versorgungsspannung derartiger Geräte. Man hat in der Vergangenheit ein Relais -verwendet, das den Lautsprecher erst nach einer vorbestimmten Verzögerung nach dem Einstellen der Speisespannung einschaltet und beim Ausschalten der Speisespannung unmittelbar die Lautsprecher abschaltet, um diese Störimpulse unhörbar zu machen. Da derartige Relais relativ teuer sind, suchte man nach billigeren elektronischen Lösungen. Aus der DE-PS 23 22 317 wurde eine Lösung für die Unterdrückung des Einschaltknackens bekannt, die jedoch nur bei Endstufen mit Auskoppelkondensatoren funktioniert. Die DE-OS 29 144 beansprucht eine Schaltungsanordnung zum Beseitigen des Ein- und Ausschaltknackens bei einem Verstärker. Da aber nur am Eingang der Endstufen stummgesteuert wird, bleiben diese Störimpulse hörbar, wenn vor dem oder den Lautsprechern kein Relais verwendet wird.