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Beschreibung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tonfrequenzverstärkerschaltung
nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und speziell eine Tonfrequenzverstärkerschaltung
in Verbindung mit von dieser entfernt angeordneten Lautsprechern.
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Heute gebräuchliche öffentliche Informationssysteme und Rundfunksysteme
besitzen generell eine Tonsignalquelle, eine Verstärkeranordnung sowie einen oder
mehrere zentral oder an anderen Stellen angeordnete Lautsprecher. Eine abgewandelte
Ausführungsform umfaßt eine zentrale, ggf. mit einer Verstärkungsmöglichkeit versehene
Tonsignalquelle sowie eine oder mehrere Kombinationen aus an einer anderen Stelle
angeordneten Verstärkern und Lautsprechern. Für derartige Systeme ist eine Ubertragung
von der zentralen Tonsignalquelle zu den an anderer Stelle angeordneten Verstärkern
und Lautsprechern sowohl des zu verstärkenden Tonsignals als auch eines elektrischen
Spannungsversorgungssignals erforderlich, das im Verstärker zur Verstärkung des
Tonsignals ausgenutzt wird. Eine Ausführungsform einer derartigen Schaltungsanordnung
ist in der US-PS 4 258 332 beschrieben, bei der ein Zweileitungs-Übertragungssystem
zur Führung sowohl des Tonsignals als auch einer elektrischen Gleich-Versorgungsspannung
vorgesehen ist. Der Verstärker enthält Schaltungsteile zur Trennung des Tonsignals
und der elektrischen Versorgungsspannung. Das Tonsignal wird durch eine Kapazität
abgetrennt, während die Versorgungsspannung durch eine einen Magnetkern enthaltende
Spule abgetrennt wird, welche lediglich die Gleichspannung durchläßt und das Tonsignal
blockiert. Dabei ergibt sich der Nachteil von Änderungen des Versorgungsspannungs-Ausgangssignals
aufgrund von Änderungen der für Verstärkerzwecke übertragenen Gleichspannung. Weitere
Nachteile ergeben sich aus der Größe und dem Gewicht der zur Trennung der Gleichspannung
vom Tonsignal verwendeten mit einem Magnetkern versehenen Induktivität.
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Die vorliegende Erfindung verbessert eine Tonfrequenzverstärkerschaltung
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden
Teils des Patentanspruchs 1.
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Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines in der einzigen Figur
der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt
dabei ein Schaltbild der Ausführungsform der erfindungsgemäßen Tonfrequenzverstärkerschaltung.
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Gemäß der Figur besitzt eine Tonfrequenzverstärkerschaltung 10 generell
einen Eingangsteil 12, einen Filter- bzw. Trennteil 14 sowie einen Verstärkerteil
16. An den Ausgang des Verstärkerteils 16 ist ein Lautsprecher 18 angekoppelt.
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Der Eingangsteil 12 enthält generell zwei Paare von Eingangsklemmen
20 bis 23. Ein zweites Paar von Klemmen 22 und 23 ist direkt mit entsprechenden
Klemmen 20 und 21 verbunden.
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Der Zweck der Verdopplung der Eingangsklemmen besteht darin, eine
einfache Verbindung einer Verstärker/Lautsprecherkombination zu einer Ubertragungsleitung
mit weiteren Verstärker/~ Lautsprecherkombinationen möglich zu machen. Die Eingangsklemmen20
und 22 sind an den Filter- bzw. Trennteil 14 angekoppelt, während die Eingangsklemmen
21 und 23 an die Masseverbindung der Schaltung 10 angekoppelt sind. Die Eingangsklemmen
20 und 21 nehmen ein Eingangssignal auf, das eine Kombination eines Wechsel-Tonfrequenzsignals
sowie einer Gleichspannung zur Versorgung der Schaltung 10 ist.
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Die Klemmen 20 und 22 sind an die Anode einer Diode 24 angekoppelt,
deren Kathode sowohl an den Eingang eines Spannungsreglers 26 als auch einer Kapazität
28 angekoppelt ist. Der
Spannungsregler 26 sowie die Kapazität 28
bilden den Filter-und Trennteil, der zur Trennung des Tonfrequenzsignals und der
elektrischen Gleich-Versorgungsspannung dient. Für den Spannungsregler 26 sind mehrere
Ausführungsformen verwendbar. Eine derartige, zweckmäßigerweise verwendbare Ausführungsform
ist ein integrierter Schaltkreis in Form eines Spannungsreglers mit drei Anschlüssen,
der von der Firma National Semiconductor unter der Typen-Bezeichnung LM317 vertrieben
wird. Zur Einstellung der Ausgangsspannung dieser Ausführungsform eines Spannungsreglers
wird von der Herstellerfirma die Zuschaltung von zwei Widerständen 30 und 32 angegeben.
Der auf diese Weise beschaltete Spannungsregler 26 trennt die Gleich-Versorgungsspannung
an den Eingangsklemmen zur Spannungsversorgung des Verstärkerteils 16.
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Der Spannungsregler des Typs LM317 besitzt eine hochgenaue Charakteristik
mit einem Welligkeitsunterdrückungsfaktor von 80 dB. Das bedeutet, daß eine Welligkeit
bzw. ein Wechselstrom am Eingang des Spannungsreglers 26 an seinem Ausgang um 80
dB reduziert ist. Wie oben ausgeführt, enthält das Filter- und Trennteil 14 weiterhin
eine Kapazität 28.
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Im vorliegenden Fall wird ein Elektrolytkondensator verwendet, dessen
positiver Anschluß an die Kathode der Diode 24 angeschaltet ist.
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Der andere Anschluß der Kapazität 28 dient zur Einspeisung des zu
verstärkenden Tonfrequenzsignals in dem Verstärkerteil 16. Ein durch mehrere Widerstände
34 bis 39 gebildeter Serien-Spannungsteiler ist zwischen dem anderen Anschluß der
Kapazität 28 und dem Masseanschluß der Schaltung 10 gekoppelt. Dieser Spannungsteiler
liefert ein Vielfaches der Tonfrequenzsignal-Spannungspegel, welche zur Ermöglichung
einer Änderung des durch den Verstärker gelieferten Ausgangssignals ausgenutzt werden.
Die Verbindungspunkte der Widerstände 34 bis 39 sind jeweils mit einem getrennten
Paar von in einem Schaltverbindungsblock 40 angeordneten Schaltklemmen verbunden.
Die anderen Anschlüsse jedes Paares von Schaltklemmen
liegen gemeinsam
über eine Kapazität 42 am Eingang eines Verstärkers 44. Durch Verbinden einer überbrückung
41 mit jeweils einem Paar von Klemmen des Schaltverbindungsblocks 40 wird das Tonsignal
auf den Eingang des Verstärkers 44 gekoppelt. Das speziell verwendete Paar von Schaltverbindungsklemmen
legt den auf den Verstärker 44 gekoppelten Signalpegel und damit den Ausgangssignalpegel
des Verstärkers 44 fest.
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Der Verstärker wird bei der in Rede stehenden Ausführungsform durch
einen integrierten Operationsverstärker gebildet, der ebenfalls durch die Firma
National Semiconductor unter der Typen-Bezeichnung LM383 betrieben wird. Ein vergleichbarer
Schaltkreis wird durch die Firma Fairchild unter der Typen-Bezeichnung TDA2002 vertrieben.
Die Kapazität 42 ist an den nicht invertierenden Eingang des Verstärkers angekoppelt.
Der Verstärker 44 enthält Spannungsversorgungs-Eingangsklemmen 46 und 48, wobei
die letztgenannte Klemme an die Masseverbindung der Schaltung 10 und die erstgenannte
Klemme an den Ausgang des Spannungsreglers 26 angekoppelt ist. Der Spannungsregler
26 liefert daher die elektrische Versorgungsspannung für den Verstärker 44 zur Realisierung
von dessen Verstärkungsfunktion. An den Ausgang des Spannungsreglers 26 ist eine
Kapazität 50 angekoppelt, deren anderer Anschluß zum Zwecke der Aus filterung von
Störsignalen in dieser Leitung an die Masseverbindung des Verstärkers angekoppelt
ist. Eine weitere Kapazität 52 dient dem gleichen Zweck zwischen dem Ausgang des
Verstärkers 44 und der Masseverbindung des Verstärkers. Ein Rückkopplungszweig zwischen
dem Ausgang des Verstärkers 44 und dessen invertierendem Eingang enthält die Serienschaltung
eines Widerstandes 54 und einer Kapazität 56. Der Verbindungspunkt des Widerstandes
54 und der Kapazität 56 ist über einen weiteren Widerstand 58 an Masse angekoppelt.
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Ein Verstärker des Typs LM383 besitzt den Vorteil einer Arbeitscharakteristik
mit einem Versorgungsspannungs-Unterdrückungsfaktor von 80 dB. Mit anderen Worten
ausgedrückt bedeutet dies, das an den Spannungsversorgungs-Eingangsklemmen 46 und
48 auftretende Signale am Ausgang um einen Faktor von 80 dB reduziert werden. Eine
derartige Charakteristik verbessert weiterhin die Trennung des Tonfrequenzsignals
und des Gleichspannungsversorgungs-Signals.
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Der Ausgang des Verstärkers 44 ist über eine Gleichspannungs-Trennkapazität
an einen Anschluß einer Treiberwicklung 62 des Lautsprechers 18 angekoppelt. Der
andere Anschluß der Treiberwicklung 62 ist mit Masse verbunden.
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Die Schaltung 10 arbeitet auf folgende Weise: Ein an den Klemmen 20
und 21 aufgenommenes Eingangssignal enthält eine Gleichspannung sowie ein dieser
Gleichspannung überlagertes Tonfrequenzsignal. Die Gleichspannung ist an der Klemme
20 positiv in bezug auf die Klemme 21. Die kombinierten Signale laufen abgesehen
von einem Durchlaß-Spannungsabfall von etwa 0,6 V über die Diode 24. Die Kapazität
28 trennt das Tonfrequenzsignal vom kombinierten Signal ab und speist es in den
Eingang des Verstärkers 44 ein, während die Gleichspannung abgetrennt wird. Der
Spannungsregler 26, derebenfalls an die Kathode der Diode 24 angekoppelt ist, läßt
demgegenüber die Gleichspannung durch und trennt das Tonfrequenzsignal ab. Die Gleichspannung
wird nicht vollständig sondern lediglich der die geregelte Ausgangsspannung repräsentierende
Teil übertragen. Dieser Teil wird zur Verstärkung des Tonfrequenzsignals auf den
Spannungseingang des Verstärkers 44 gekoppelt. Wie bereits ausgeführt, wird das
Tonfrequenz signal auf den die Widerstände 34 bis 39 enthaltenden Spannungsteiler
gekoppelt, von dem unterschiedliche Spannungspegel auf den nicht invertierenden
Eingang des Verstärkers 44 koppelbar ist. Diese Kopplung erfolgt über diejenige
Überbrückung 41, welche in jeweils eines der Paare
von Schaltverbindungen
des Schaltverbindungsblocks 40 einkoppelbar ist. Der Verstärker 44 nutzt die ihm
zugeführte Gleichspannung zur Verstärkung des Tonfrequenzsignals aus und versorgt
daher den Lautsprecher 18 mit Leistung zur Aussendung des Tonfrequenzsignals.
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Somit kann das vom Verstärker zum Lautsprecher 18 gelieferte Ausgangssignal
bei Schwankungen der zugeführten Gleichspannung konstant bleiben. Darüber hinaus
sind unnötig große und schwere, mit Magnetkernen versehene Induktivitäten in den
Verstärker/Lautsprecherkombinationen nicht erforderlich.