DE3345035A1

DE3345035A1 - Stereo-verstaerkerschaltung

Info

Publication number: DE3345035A1
Application number: DE19833345035
Authority: DE
Inventors: Hidehiko Fujisawa Kanagawa Aoki; Yoshihiro Yokohama Yoshida
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-12-13
Filing date: 1983-12-13
Publication date: 1984-06-14
Also published as: JPH0235486B2; GB2132858B; GB8333239D0; DE3345035C2; GB2132858A; JPS59107699A; US4536716A

Description

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft eine zweckmäßig für Stereo-Kopfhörer verwendbare Stereo-Verstärkerschaltung, bei der die verstärkten Stereosignale für den linken und den rechten Kanal an drei Ausgangsanschlüssen auftreten, und bei der die Ausgangsleistung bei niedriger Netz-Versorgungsspannung beträchtlich erhöht wird.

Zum Verstärken von Zwei-Kanal-Stereosignalen dienende Stereo-Verstärkerschaltungen, die die verstärkten Signale an eine Lautsprecheranordnung mit Dreier-Eingang liefern, beispielsweise an einen Stereo-Kopfhörer, sind weit verbreitet. Wenn bei einer herkömmlichen Stereo-Verstärkerschaltung dieser Art der Absolutwert der Spannungsversorgung für die Verstärkerschaltung |Vcc! beträgt, betragen die Ausgangsspannungen der verstärkten Signale für den L-Kanal und den R--Kanal höchstens +_ Vcc (Spitzenwert) in bezug auf Schaltungsmasse (0 V) Sind große Ausgangsspannungen erforderlich, muß die Versorgungsspannung erhöht werden. Da Verstärkerschaltungen für Stereo-Kopfhörer sich jedoch meistens in batteriebetriebenen tragbaren Geräten befinden, ist die Versorgung sspannung durch die Anzahl von in dem Gerät bcfindlichen Batterien begrenzt. Somit ist es bei den herkömmlichen batteriebetriebenen Stereo-Verstärkerschaltungen mit Dreier-Ausgängen kaum möglich, große Ausgangsleistungen zu erzielen.

Um die Ausgangsspannung des L-Kanals und des R-Kanals bei einer verfügbaren niedrigen Versorgungsspannung zu erhöhen, wird üblicherweise eine sogenannte BTL-Schaltung eingesetzt, das ist eine symmetrische Gegentakt-Ausgangsschaltung ohne Anpaßtransformator. Mit cJnor solchen BTL-Schaltung kann, wenn eine Spannungsversor-

gung mit dem Absolutwert |Vcc| zur Verfügung steht, eine Ausgangsspannung von etwa 2Vcc (Spitzenwert) erhalten werden. Allerdings sind in einer Stereo-Verstärkerschaltung mit BTL-Schaltung notwendigerweise vier Ausgangsanschlüsse vorhanden. Demzufolge läßt sich eine herkömmliche BTL-Stereo-Verstärkerschaltung nicht an Stereo-Kopfhörer mit Dreier-Eingang anpassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Stereo-Verstärkerschaltung zu schaffen, die starke Zwei-Kanal-Ausgangssignale an drei Ausgangsanschlüssen liefern kann, obschon nur eine relativ geringe Spannungsversorgung zur Verfügung steht, so daß die Zwei-Kanal-Ausgangssignale leicht an Stereo-Kopfhörer mit Dreier-Eingang angelegt werden können.

Hierzu schafft die Erfindung eine Stereo-Verstärkerschaltung, die folgende Besonderheiten aufweist: Ein erster Verstärker verstärkt zwei Eingangssignale (L, R) mit gegebenen Verstärkungsfaktoren (a, b), um ein erstes Ausgangssignal (aL - bR) zu erhalten; ein zweiter Verstärker verstärkt die Eingangssignale (L, R) mit weiteren Verstärkungsfaktoren (e, f), um ein zweites Ausgangssignal (fR - eL) zu erhalten; und ein dritter Verstärker verstärkt die Eingangssignale (L, R) mit noch anderen Verstärkungsfaktoren (c, d), um ein drittes Ausgangssignal (cL + dR) zu erhalten. Wenn der erste und der zweite Verstärker nicht-invertierende Verstärker sind, ist der dritte Verstärker ein invertierender Verstärker, so daß die Phase einer Eingangssignalkomponente (aL) in dem ersten Ausgangssignal der Phase einer Eingangssignalkomponente (cL) in dem dritten Ausgangssignal entgegengesetzt ist und die Phase der anderen Eingangssigna].komponente (fR) in dem zweiten Ausgangssignal derjenigen der anderen Eingangs-

BAD ORIGINAL

Signalkomponente (dR) in dem dritten Ausgangssignal entgegengesetzt ist. Das erste, das zweite und das dritte Ausgangssignal werden an einen ersten, einen zweiten bzw. an einen dritten Ausgangsanschluß gegeben. 5

Zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangsanschluß liegt eine auf das erste Eingangssignal (L) ansprechende erste Last, so daß die Potcntialdifferenz ((aL - bR) - (-cL - dR)) zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal an die erste Last gelegt wird. Eine auf das zweite Eingangssignal (R) ansprechende zweite Last ist zwischen den zweiten und den dritten Ausgangsanschluß geschaltet, so daß die Potentialdifferenz ((fR - eL) (-cL - dR)) zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangssignal an die zweite Last gelegt wird. Da das dritte Ausgangssignal die Gegenphasen-Komponente (-cL) des ersten Eingangssignals (L) enthält, besitzt die Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal eine größere erste Eingangssignalkomponente (aL + cL) als das erste Ausgangssignal (aL - bR), in welchem sie nur (aL) beträgt. Da das dritte Ausgangssignal die Gegenphasen-Komponente (-dR) des zweiten Eingangssignals (R) enthält, besitzt die Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangssignal eine größere zweite Eingangssignalkomponente (fR + dR) als das zweite Ausgangssignal (fR - eL), wo sie nur (fR) beträgt. Demzufolge kann man unter Verwendung von nur drei Ausgangsanschlüssen erhöhte Zwei-Kanal-Ausgangssignale erhalten.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein funktionsmäßiges Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Sterco-VerStärkerschaltung,

Fig. 2 ein Wellenformdiagramin, das die Potentialänderungen an drei Ausgangsanschlüssen der in Fig. 1 gezeigten Verstärkerschaltung darstellt,

Fig. 3 eine detaillierte Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 4 eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig. 1,
10

Fig. 5 eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 6 eine weitere Blockdiagrammdarste-lung der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 7 eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 8 eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 9 eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig. 1,
25

Fig. 10 eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 11 eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 12 eine weitere Blockdiagramradarstellung der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 13 eine Schaltungsskizze der Schaltung nach Fig. 1,

4/5

Fig. 14 eine äquivalente Schaltung des Widerstandsnetzwerks in Fig. 13,

Fig. 15 eine weitere Schaltungsskizze der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 16 eine weitere Schaltungsskizze der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 17 eine weitere Schaltungsskizze der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 18 einen verfügbaren ungekappten Ausgangsspannungsbereich der Schaltung nach Fig. 1, 15

Fig. 19 einen weiteren verfügbaren ungekappten Ausgangsspannungsbereich der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 20 einen weiteren verfügbaren ungekappten Ausgangs-Spannungsbereich der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 21 einen weiteren verfügbaren ungekappten Ausgangsspannungsberoich der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 22 die Ansicht des Schirms eines Kathodonstrahl-

oszillographen, auf dem der maximale ungekappte Arbeitsbereich der Schaltung nach Fig. 1 dargestellt ist,

Fig. 23 Ausgangsleistungs-Kurven, die die maximale Leistung in der Schaltung nach Fig. 1 veranschaulichen,

Fig. 24 weitere Ausgangsleistungs-Kurvcn, die die raaximale Leistung der Schaltung nach Fig. 1 voran

schaulichen,

' Fig. 25 eine Schaltungsskizze eines Phasenschiebers, der in den Blockdiagrammdarstellungen in den Fig. 9 bis 12 eingesetzt ist,

Fig. 26 den Phasengang des Phasenschiebers nach Fig. 25, und

Fig. 27A bis 27D zusammengenommen eine detaillierte Schaltungsskizze der Schaltung nach Fig. 1. 10

Die in Fig. 1 dargestellte Stereo-Verstärkerschaltung 1 besitzt Eingangsanschlüsse Ti1 bis Ti3, von denen der Anschluß Ti3 auf Schaltungsmasse liegt. An die Eingangsanschlüsse Ti1 und Ti3 wird ein Eingangssignal L des L-Kanals angelegt. An die Eingangsanschlüsse Ti2 und Ti3 wird ein Eingangssignal R des R-Kanals gelegt.

Der Eingangsanschluß Ti1 ist an jeweils einen Eingang eines ersten, eines zweiten und eines dritten Verstärkers 100, 200 bzw. 300 angeschlossen. Die drei Verstärker 100, 200 und 300 bilden zusammen die Stereo-Verstärkerschaltung 1. Der Eingangsanschluß Ti2 ist an jeweils den anderen Eingang der drei Verstärker 100, 200 und 300 angeschlossen. Der erste Verstärker 100 besitzt eine Matrixschaltung, die bewirkt, daß das Signal L um einen Faktor a und das Signal um einen Faktor b verstärkt wird. Die Summe (aL + bR) dieser vorstärkten Signale wird an einen ersten Ausgangsanschluß To1 der Schaltung 100 als ein erstes Ausgangssignal E100 erhalten. In ähnlicher Weise besitzt der zweite Verstärker 200 eine Matrixschaltung, die bewirkt, daß das Signal R um einen Faktor f und das Signal L um einen Faktor e verstärkt wird. Die Summe (fR + eL) dieser verstärkten Signale wird als ein zweites Ausgangssignal E200 an einen zweiten Ausgangsanschluß To2 der Schaltung 200 erhalten. Der dritte Verstärker 300 besitzt

eine Matrixschaltung, die bewirkt, daß das Signal L um einen Faktor c und das Signal R um einen Faktor d verstärkt wird. Die Summe (cL + dR) dieser verstärkten Signale wird als ein drittes Ausgangssignal E300 an einen dritten Ausgangsanschluß To3 der Schaltung 300 erhalten.

Wenn die an den Ausgangsanschlüssen To1 bis To3 auftretenden Potentiale mit V1, V2 bzw. V3 bezeichnet werden, haben sie folgende Werte:

Vl = aL + bR

V2 = eL + fR oder

V3 = cL + dR

fa b e f

\c

d/

/M

Eine Potentialdifferenz V13 zwischen den Ausgangsanschlüssen To1 und To3 ergibt sich somit wie folgt:

V13 = Vl - V3 = aL + bR - (cL + dR) = (a - c)L + (b - d)R

In ähnlicher Weise erhält man für eine Potentialdifferenz V23 zwischen den Ausgangsemschlüssen To2 und To3

V23 = V2 - V3 = eL + fR - (cL + dR) = (e - c)L + (f - d)R

Die Gleichungen (2) und (3) kann man wie folgt schreiben;

(b - d)
(f - d)

L R

Wenn zwischen den Ausgangsanschlüssen To1 und ΊΌ3 nur die Signalkomponente des L-Kanals und zwischen den Ausgangsanschlüssen To2 und To3 nur die Signalkomponcnto

7/8

des R-Kanals erhalten werden soll, müssen die Faktoren a bis f folgenden Bedingungen genügen:

SL - C £ 0 b - d = 0 e - c = 0

(4)

Die Faktoren a bis können folgendermaßen gegeben sein:

a = 3/4, b = - 1/4, c = -1/4, d = -1/4, e = -1/4, und f = 3/4 ... (5)

In diesem Fall beträgt die Potentialdifferenz V13:

V13 = Vl - V3

= 3L/4 - R/4 - (-L/4 - R/4) = L

und die Potentialdifferenz V23 beträgt:

V23 = V2 - V3

= -L/4 + 3R/4 - {-L/A - R/4)

= R

Auf diese Weise lassen sich umibhängige Ausgangssignale für den L-Kanal und den R-Kanal von den drei Ausgangsanschlüssen To1 bis To3 abgreifen.

In diesem Fall werden das L-Kanal-Ausgangssignal V13 und das R-Kanal-Ausgangssignal V23 als Potentialdifferenz zwischen den Wellenformen V1 und V2 bzw. zwischen V2 und V3 erhalten, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn der Absolutwert der Versorgungsspannung, die an den ersten, den zweiten und den dritten Verstärker 100, 200 bzw. 300 ge-

8/9

• legt wird, |Vcc| beträgt, erhält man einen maximalen Spitzenwert für jedes der Aus;gangssignale V13 und V23 von 2Vcc, also wie im Fall einer herkömmlichen BTL-Schaltung.

Bei geeigneter Auswahl der Faktoren a bis f des ersten bis dritten Verstärkers 100 bis 300 lassen sich die Aüsgangsspannungen des L- und des R-Kanals gegenüber der Nenn—Versorgungsspannung Vcc bei nur drei Ausgangsan-

"·" Schlüssen erhöhen. Wenn die Faktoren c und d des dritten Verstärkers 300 beide zu Null gewählt werden, entspricht der Ausgangsanschluß To3 dem Masseanschluß, was dazu führt, daß die Erhöhung der Ausgangsspannung über Vcc verlorengeht. Daher sollten die Faktoren c und d nicht

beide Null sein.

Wenn einige Anteile der Signale für den R- und den L-Kanal mit gegebenen Verhältnissen in den L-Kanal- und den R-Kanal-Ausgangssignalen V13 bzw. V23 gemischt sind, wobei der Fall b - d = 0 und e - c = 0 ausgeschlossen sein soll, kann ein Stereo-Verbreiterungseffekt erreicht werden. Die Faktoren a bis f sollen z.B. folgende Werte aufweisen:

a = 3/4, b = -1/4, c = -(1/4 - 1/10),

d = -(1/4 - 1/10), e = -1/4 and f = 3/4 ... (8)

Dann beträgt die Potcntialdiffcrcnz V13:

V13 = Vl - V3

- 3L/4 - R/4 - {-(1/4 - l/10)L - (1/4 - 1/10)R}

= 3L/4 - R/4 + L/4 - L/10 + U/4 - R/10 = 9L/10 - R/10 ... (9)

9/10

In ähnlicher Weise beträgt die Potentialdifferenz V23s V23 = V2 - V3

= -L/4 + 3R/4 - {-(1/4 - 1/1O)L - (1/4 - 1/1O)R)

= -L/4 + 3R/4 + L/4 - L/1O + R/4 - R/10

= 9R/10 - L/10 ... (10)

Man erhält also einen Stereo-Verbreiterungseffekt.

Fig. 3 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm der Stereo-Verstärkerschaltung nach Fig. 1. Das Eingangssignal L am Eingangsanschluß TiT wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 102 für den Faktor a, auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 302 für den Faktor c und auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 202 für den Faktor e gegeben. Das Eingangssignal R am Eingangsanschluß Ti2 wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 204, auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 304 für den Faktor d und auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 104 für den Faktor b gegeben.

Ein vom Multiplizierer 102 kommendes Ausgangssignal aL wird auf den positiven Eingang eines Subtrahierers 106 gegeben, dessen negativer Eingang ein Ausgangssignal bR vom Multiplizierer 104 empfängt. Vom Subtrahierer wird ein Ausgangssjgnal aL - bR an einen nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben, der den Verstärkungsfaktor A1 besitzt. Der Verstärker 108 liefert an den Ausgangsanschluß To1 das erste Ausgangssignal E100, welches dem Wert A1(aL - bR) entspricht. Die Bauteile 102 bis 108 bilden den ersten Verstärker 100.

Ein vom Multiplizierer 204 kommendes Ausgangssignal fR wird an den positiven Eingang eines Subtrahierers 206 ge-

10/11

geben, dessen negativer Eingang ein Ausgangssignal eL vom Multiplizierer 202 empfängt. Ein Ausgangssignal -eL + fR vom Subtrahierer 206 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor A2 aufweisenden nicht-invertierenden Verstärker 208 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To2 das dem Wert A2 (-eL + fR) entsprechende zweite Ausgangssignal E200 liefert. Die Bauteile 202 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 200.

Ein vom Multiplizierer 302 kommendes Ausgangssignal cL wird an einen Eingang eines Addierers 306 gegeben, dessen anderer Eingang ein Ausgangssignal dR vom Multiplizierer 304 empfängt. Ein vom Addierer 306 kommendes Ausgangssignal cL + dR wird auf einen einen Verstärkungsfaktor von -A3 aufweisenden invertierenden Verstärker gegeben, der an den Ausgangsanschluß To3 das dem Wert -A3(cL + dR) entsprechende dritte Ausgangssignal E300 gibt. Die Bauteile 302 bis 308 bilden den dritten Verstärker 300.

Zwischen den Ausgangsanschlüssen To1 und To3 liegt eine Last 13 des L-Kanals (z.B. die L-Kanal-Treibereinheit eines Kopfhörers), und zwischen den Ausgangsanschlüssen To2 und To3 liegt eine Last 23 des R-Kanals (z.B. eine R-Kanal-Treibereinheit des Kopfhörers).

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 3 betragen die Ausgangspotentiale V1, V2 und V3 an den Anschlüssen To1, To2 bzw. To3:

/Vl\ V2 V3

/ aAl -eA2

fA2

-cA3 -dA3

11/12

Weiterhin betragen die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen To1 und To3 und die Potentialdifferenzen V23 zwischen den Anschlüssen To2 und To3:

^{(CA3 + aA1) (dA3} ~
[v23 J I (cA3 - eA2) (dA3 + f A2)

Fig. 4 zeigt ein weiteres Blockdiagramm der Stereo-Verstärkerschaltung nach Fig. 1. Das Eingangssignal L am Eingangsanschluß Ti1 wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 102 für den Faktor a und auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 202 für den Faktor e gegeben. Das Eingangssignal R am Eingangsanschluß Ti2 wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 204 für den Faktor f und einen Koeffizienten-Multiplizierer 104 für den Faktor b gegeben.

Ein vom Multiplizierer 102 kommendes Ausgangssignal aL wird auf den positiven Eingang eines Subtrahierers 106 gegeben, dessen negativer Eingang ein Ausgangssignal bR vom Multiplizierer 104 empfängt. Ein von dem Subtrahierer 106 kommendes Ausgangssignal aL - bR wird auf einen einen Verstärkungsfaktor A1 aufweisenden nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben, der an den Ausgangsan-Schluß To1 das dom Wert A1(aL - bR) entsprechende erste Ausgangssignal E100 gibt. Die Bauteile 102 bis 108 bilden den ersten Verstärker 100.

Ein vom Multiplizierer 204 kommendes Ausgangssignal fR wird an den positiven Eingang eines Subtrahierers 206 gegeben, dessen negativer Eingang ein Ausgangssignal eL vom Multiplizierer 20 2 empfängt. Ein Ausgangssignal -eL + fR vom Sub'trahiercr 206 wird an einen einen Verstärkungsfaktor A2 aufweisenden ηicht-invertierenden Verstärker 208 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To2

BAD ORIGINAL 12/13

das dem Wert A2{-eL + fR) entsprechende zweite Ausgangssignal E200 gibt. Die Bauteile 202 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 200.

35

Ein vom Subtrahierer 106 kommendes Ausgangssignal ali - bR wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 302 für den Faktor c gegeben. Ein vom Subtrahicrer 206 kommendes Ausgangssignal -eL + fR wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 304 für den Faktor d gegeben. Ein Ausgangssignal acL - bcR des Multiplizierers 302 wird auf einen Eingang eines Addierers 306 gegeben. Ein Ausgangssignal -deL + dfR des Multiplizierers 304 wird auf den anderen Eingang des Addierers 306 gegeben. Ein Ausgangssignal (ac - de)L + (df - be)R des Addierers 306 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor -A3 aufweisenden invertierenden Verstärker 308 gegeben, der an den dritten Ausgangsanschluß To3 das dem Wert -A3((ac - de)L + (df be)R) entsprechende dritte Ausgangssignal E300 gibt. Die Bauteile 302 bis 308 bilden den dritten Verstärker 300.

Zwischen die Ausgangsanschlüsse ΊΌ1 und To3 ist eine L-Kanal-Last 13 geschaltet, während zwischen die Ausgangsanschlüsse To2 und To3 eine R-Kanal-Last 23 geschaltet ist.

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 4 betragen die Ausgangspotentiale V1, V2 und. V3 an den Anschlüssen To1 , To2 und To3:

V2

aAl -eA2

-bAl fA2

- de)A3 -(df - bc)A3y

R /

Weiterhin beträgt die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen To1 und To3 sowie die Potentialdifferorix V23

13/14

zwischen den Anschlüssen To1 und To3: V13

V23y

(<

(ac -

de

)A3

+ aAl

)

(

(df

- be)

A3

- bAl

λ

Λ

=

(ac -

de

)A3

- eA2

)

(

(df

- be)

A3

+ f A2

>}

U

... (

14

)

Fig. 5 zeigt ein weiteres Blockschaltbild der Stereo-Verstärkerschaltung nach Fig. 1. Das Eingangssignal L wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 102 für den Faktor a und auf einen Koeffizienten-Multiplizierer für den Faktor e gegeben. Das Eingangssignal R wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 204 für den Faktor f und auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 104 für den Faktor b gegeben.

Ein Ausgangssignal aL des Multiplizierers 102 wird an den positiven Eingang eines Subtrahierers 106 gegeben, an dessen negativen Eingang ein Ausgangssignal bR des Multiplizierers 104 gelegt wird. Ein Ausgangssignal aL - bR des Subtrahierers 106 wird an einen einen Verstärkungsfaktor A1 aufweisenden nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To1 das dem Wert A1(aL - bR) entsprechende erste Ausgangssignal E100 gibt. Die Bauteile 102 bis 108 bilden den ersten Verstärker 100.

Ein Ausgangssignal fR des Multiplizierers 204 wird auf den positiven Eingang des Subtrahierers 206 gegeben, dessen negativer Eingang ein Ausgarigssignal eL des Multiplizierers 202 empfängt. Ein Ausgangssignal -eL + fR des Subtrahieren·; 2OG wird auf einen einen Verstärkungsfaktor Λ2 aufweisenden nicht-invertierenden Verstärker ->^J gegeben, der an den zweiten Ausgangsanschluß To2 das dem

14/1

BAD

Wert A2(-eL + fR) entsprechende zweite Ausgangssignal E200 gibt. Die Bauteile 202 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 200.

Das vorn Verstärker 108 kommende Signal E100, das den Wert A1(aL - bR) hat, wird auf den Koeffizienten-Multiplizierer 302 für den Faktor c gegeben. Das vom Verstärker 208 kommende Signal E200 mit dem Wert A2(-eL + fR) wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 304 für den Faktor d gegeben. Ein Ausgangssignal cA1(aL - bR) des Multiplizierers 302 wird an einen Eingang eines Addierers 306 gegeben, dessen anderer Eingang ein Ausgangssignal dA2 (-eL + fR) vom Multixjlizierer 304 empfängt. Ein Ausgangssignal (acAi - deA2)L + (dfA2 - bcAi)R vom Addierer 306 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor -A3 aufweisenden invertierenden Verstärker 308 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To3 das dritte Ausgangssignal E300 gibt, welches den Wert -A3((acA1 - deA2)L + (dfA2 - bcADR) entspricht. Die Bauteile 302 bis 306 bilden den dritten Verstärker 300.

Zwischen die Ausgangsanschlüsse To1 und To3 ist eine L-Kanal-Last 13 und zwischen die Ausgangsanschlüsse To2 und To3 ist eine R-Kanal-Last 23 geschaltet.

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 5 betragen die Ausgangspotentiale V1, V2 und V3 an den Anschlüssen To1, To2 bzw. To3:

V2

\V3/

/ aAl -eA2

\-(acAl - deA2)A3

-bAl fA2 -(dfA2 - bcAl)A3

Ί V^R/

Weiterhin betragen die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen To1 und To3 und die Potentialdifferenz V23 zwischen den Anschlüssen To2 und To3:

= /((acAl-dcA2)A3+aAl) ((dfA2-bcAl)A3-bAl) / L ((acAl-deA2)A3-eA2) ((dfA2-bcAl)A3+fA2) / I R

... (16)

Fig. 6 zeigt ein weiteres Blockschaltbild der Stereo-Verstärker schaltung nach Fig. 1. Das Eingangssignal L wird an einen Koeffizienten-Multiplizierer 202 für den Faktor e gegeben. Das Eingangssignal R wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 104 für den Faktor b gegeben.

Das Signal L wird außerdem an den positiven Eingang eines Subtrahierers 106 gelegt, dessen negativer Eingang ein Ausgangssignal bR des Multiplizierers 104 empfängt. Ein vom Subtrahierer 106 kommendes Ausgangssignal L - bR wird an einen einen Verstärkungsfaktor A1 besitzenden nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben, welcher an den Ausgangsanschluß To1 das dem Wert A1(L - bR) entsprechende erste Ausgangssignal E100 gibt. Die Bauteile 102 bis 108 bilden den ersten Verstärker 100.

Das Signal R wird außerdem an den positiven Eingang eines Subtrahierers 20 6 gelegt, dessen negativer Eingang vom Multiplizierer 202 ein Ausgangssignal eL empfängt. Ein vom Subtrahiorer 206 kommendes Ausgangssignal -cL + R wird an einen einen Verstärkungsfaktor A2 aufweisenden nicht-.i nverLiercnden Verstärker 208 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To2 das dem Wert A2(-eL + R) entsprechende zweite Ausgangssignal E200 gibt. Die Bau-

_16/17 BADORiGiNAL

teile 202 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 200.

Die Signale L und R werden an die Eingänge eines Addierers 306 gelegt. Das Ausgangssignal L + R des Addierers 306 wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 307 für einen Faktor g gelegt. Ein Ausgangssignal (L + R)g des Multiplizierers 307 wird an einen einen Verstärkungsfaktor -A3 besitzenden invertierenden Verstärker 308 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To3 das dem Wert -gA3(L + R) entsprechende dritte Ausgangssignal E300 gibt. Die Bauteile 302 bis 308 bilden den dritten Verstärker 300.

Zwischen die Ausgangsanschlüsse To1 und To3 ist eine L-Kanal-Last 13, und zwischen die Ausgangsanschlüsse To2 und To3 ist eine R-Kanal-Last 23 geschaltet.

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 6 betragen die Potentiale V1, V2 und V3 an den Ausgangsanschlüssen To1, To2 und To3:

-bAl\/L\

Al -eA2

A2

(17)

(gA3 + Al) (gA3 - bAl) (gA3 - eA2) (gA3 + A2)

Fig. 7 zeigt ein weiteres Blockr.chaltbild dor in Fig. 1 gezeigten Stereo-Vcrytärkerachaltung. Das Eingangssignal L wird an den positiven Eingang eines Subtrahierers 106

17/18

gelegt, und außerdem an einen Eingang eines Addierers 306. Das Eingangssignal R wird an den positiven Eingang eines Subtrahierers 206 und an den anderen Eingang des Addierers 306 gelegt. Ein vom Addierer 306 erzeugtes Ausgangssignal L + R wird an einen Koeffizienten-Multiplizierer 104 für den Faktor b, an einen Koeffizienten-Multiplizierer 202 für den Faktor e und an einen Koeffizienten-Multiplizierer 307 für den Faktor g gelegt.

Ein von dem Multiplizierer 104 kommendes Ausgangssignal (L + R)b wird an den negativen Eingang des Subtrahierers 106 gelegt. Ein Ausgangssignal (1 - b)L - bR des Subtrahierers 106 wird an einen einen Verstärkungsfaktor A1 aufweisenden nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To1 das dem Wert A1((1 - b)L - bR) entsprechende Ausgangssignal E100 gibt. Die Bauteile 104 bis 108 bilden den ersten Verstärker 100.

Ein von dem Multiplizierer 202 kommendes Ausgangssignal (L + R)e wird auf den negativen Eingang des Subtrahierers 206 gegeben. Ein Ausgangssignal -eL + (1 - e)R des Subtrahierers 206 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor A2 besitzenden nicht-invertierenden Verstärker 208 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To2 das dem Wert A2(-eL + (1 - e)R) entsprechende zweite Ausgangssignal E200 gibt. Die Bauteile 202 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 200.

Ein Ausgangssignal (L + R)g des Multiplizierers 307 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor -A3 besitzenden invertierenden Verstärker 308 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To3 das dem Wert -gA3(L + R) entsprechende dritte Ausgangssignal E300 gäbt. Die Bauteile 306 bis 308 bilden den dritten Verstärker 300.

Zwischen die Ausguncjijanschlüisso ΊΌ1 und To3 ist eine L-Kanal·-

18/19

Last 13 geschaltet, während zwischen die Ausgangsanschlüsse To1 und To3 eine R-Kanal-Last. 23 geschaltet ist.

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 7 betragen die Ausgangspotentiale V1, V2 und V3 an den Ausgangsanschlüssen To1

To2 bzw. To3: 'Vl\ V2

- b)Al

eA2

-gA3

-bAl

(1 - e)A2 -gA3

/L

(19)

Weiterhin betragen die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen To1 und To3 und die Potentialdifferenz'V23 zwischen den Anschlüssen To2 und To3:

V13

(gA3+(l-b)Al) (gA3--bAl)

V23/ l(gA3-eA2) (gA3+(l-e) A2)/ I R ,

(20)

Fig. 8 zeigt ein weiteres Blockschaltbild der Stereo-Verstärkerschaltung nach Fig. 1. Das Eingangssignal L wird auf einen Eingang eines Addierers 106 und auf einen Eingang eines Addierers 306 gegeben. Das Eingangssignal R wird an einen Eingang eines Addierers 206 und an.den anderen Eingang des Addierers 306 gegeben. Ein Ausgangssignal L + R des Addierers 306 wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 307 für den Faktor g gegeben.

Ein Ausgangssignal (L + R)g des Multiplizierers 307 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor -A3 aufweisenden invertierenden Verstärker 308 gegeben. Der Verstärker 308 liefert an den Ausgangsanschluß To3 das dem Wert -gA3(L + R) entsprechende dritte Ausgangssignal E300. Die Bauteile bis 308 bilden die dritte Verstärkerschaltung 300.

Das Signal E300 wird auf Koeffizienten-Multiplizierer 104

und 202 gegeben. An den anderen Eingang des Addierers 106 wird ein vom Multiplizierer 104 kommendes Ausgangssignal -bgA3(L + R) gegeben. Ein Ausgangssignal (1 - bgA3)L - bgA3R vom Addierer 106 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor A1 besitzenden nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To1 das dem Wert A1((1 - bgA3)L - bgA3R) entsprechende erste Ausgangssignal E100 gibt. Die Bauteile bis 108 bilden den ersten Verstärker 100.

Ein Ausgangssignal -egA3(L + R) des Multiplizierers wird an den anderen Eingang des Addierers 20 6 gegeben. Ein Ausgangssignal -egA3L + (1 - egA3)R des Addierers 206 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor A2 besitzenden nicht-invertierenden Verstärker 208 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To2 das dem Wert A2(-egA3L + (1 - egA3)R) entsprechende zweite Ausgangssignal E200 gibt. Die Bauteile 202 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 200.

Zwischen die Ausgangsanschlüsse To1 und To3 ist eine L-Kanal-Last 13 geschaltet, während zwischen die Ausgangsanschlüsse ΊΌ2 und To3 eine R-Kanal-Last 23 geschaltet ist.

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 8 betragen die Ausgcingspotentiale V1, V2 und V3 an den Anschlüssen To1, To2 bzw. To3:

^fVl\ i (l-bgA3)Al -bgA3Al \ /l^

V2 V3/

-egA3A2
-gA3

(l-egA3)A2 -gA3

(21)

20/21

(gA3+(l-bgA3)Al) (gA3-egA3A2)

(gA3-bcjA3Al) \ L (gA3H(l-egA3)A2)y \R

Fig. 9 zeigt ein weiteres Blockdiagramm der in Fig. 1 dargestellten Stereo-Verstärkerschaltung. Die Schaltung nach Fig. 9 kann als modifizierte Schaltung der in Fig. 6 gezeigten Schaltung betrachtet werden. Daher sollen hier nur die Unterschiede bezüglich der Schaltung nach Fig. 6 beschrieben werden.

Ein vom Koeffizienten-Multiplizierer 307 kommendes Ausgangssignal (L + R)g wird auf einen Phasenschieber 309 gegeben, der die Phase des eingegebenen Signals um etwa 60 bis 120° (vorzugsweise 90°) im Bereich zwischen cotwa 250 Hz und 4 kHz vorschiebt oder verzögert. Ein phasenverschobenes Ausgangssignal φ (L + R)g vom Phasenschieber 309 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor -A3 besitzenden invertierenden Verstärker 308 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To3 das dem Wert -<j>gA3 (L + R) entsprcchende dritte Ausgangssignal E300 gibt. Die Bauteile 306 bis 309 bilden den dritten Verstärker 300.

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 9 betragen die Ausgangspotentiale V1, V2 und V3 an den Anschlüssen To1, To2 und To3:

(Vl)	-	Al	-bAl
V2		-eA2	Λ2
	-Φ9 A3

\'7

(<j,gA3 - bAl) (<J>gA3 + A2)

Fig. 10 zeigt eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Stereo-Verstärkerschaltung nach Fig. 1. Fig. 10 kann als Modifizierung gegenüber Fig. 9 betrachtet werden, so daß lediglich die Unterschiede zwischen den Fig. 9 und 10 erläutert werden.

Das Eingangssignal L wird an einen ersten Phasenschieber 303 gegeben, während das Eingangssignal R an einen zweiten Phasenschieber 305 gegeben wird. Der Phasenschieber 303 verzögert (oder rückt vor) die Phase des Signals L z.B. um 4 5® bei 1 kHz, und der Phasenschieber 305 verzögert (oder rückt vor) die Phase des Signals R um z.B. etwa 135° bei etwa 1 kHz. Ein vom Phasenschieber 30 3 kommendes phasenverschobenes Ausgangssignal <j>1L wird an einen Eingang des Addierers 30 6 gelegt, und ein vom Phasenschieber 305 kommendes phasenverschobenes Ausgangs signal 4>2R wird an den anderen Eingang des Addierers 306 gegeben. Ein Ausgangssignal <J>1L + (|)2R vom Addierer wird auf den Koeffizienten-Multiplizierer 307 gegeben, dessen Ausgangssignal (<j)1L + 02R)g an den invertierenden Verstärker 308 mit dem Verstärkungsfaktor -A3 gegeben wird. Der Verstärker 308 liefert an den Ausgangsanschluß To3 das dem Wert -gA3( 1L + 2R) entsprechende dritte Ausgangssignal E300. Die Bauteile 303 bis 308 bilden den dritten Verstärker 300.

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach l-'ig. 10 betragen die Aus- ^^J gangspotentiale V1 , V2 und V3 ein den Anschlüssen To1 , To2

BAD ORfGiMAL

und To3:

/Vl\ / Al

V2

-eA2

-bAl \
A2

ΙΛ

^lgA3 + Al) (<j>2gA3 - bAl) - eA2) (*2gA3 + A2]

Fig. 11 zeigt eine weitere Blockdiagrammdarstellung dor Stereo-Verstärkerschaltung nach Fig. 1. Fig. 11 kann als Modifizierung von Fig. 10 betrachtet werden, so daß hier nur die Unterschiede zwischen den Fig. 10 und 11 beschrieben werden sollen.

Das Eingangssignal L wird an den Koeffizienten-Multiplizierer 202 gegeben, und das Eingangssignal R wird an den Koeffizienten-Multiplizierer 104 gegeben. Ein Ausgangssignal bR des Multiplizicrcrs 104 gelangt an einen dritten Phasenschieber 105. Ein Ausgangssignal <j)3bR des Phasenschiebers 105 wird auf den negativen Eingang des Subtrahierers 106 gelegt. Ein Ausgangssignal L - <|>3bR vom Subtrahierer 106 wird auf den einen Verstärkungsfaktor A1 besitzenden nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben. Der Verstärker 108 gibt auf den Ausgangsanschluß To1 das dem Wert A1 (L - <j)3bR) entsprechende erste Ausgangssignal E100. Die Bauteile 104 bis 108 bilden den ersten Verstärker 100.

Ein Ausgangssignal eL des Multiplizierers 202 wird auf

23/24

BAD ORIGINAL

einen vierten Phasenschieber 205 gegeben, von dem ein Ausgangssignal (}>4eL an den negativen Eingang des Subtrahierers 206 gelegt wird. Ein Ausgangssignal -<J>4eL + R des Subtrahierers 206 wird an den einen Verstärkungsfaktor A2 besitzenden nicht-invertierenden Verstärker 208 gelegt, der an den Ausgangsanschluß To2 das dem Wert A2 (-<f>4eL + R) entsprechende zweite Ausgangssignal E200 gibt. Die Bauteile 202 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 200.

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 11 betragen die Ausgangspotentiale V1, V2 und V3 an den Anschlüssen To1, To2 und To3:

' Vl \ /Al

V2 \^V3/

-<f>4eA2

-<|>3bAl\
A2

(27)

V7eiterhin betragen die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen To1 und To3 und die Potentialdifferenz V23 zwischen den Anschlüssen To2 und To3:

V13 \ = /($lgA3+Al) V23/ [

(φ 2gA3-<J> 3bAl)
(<j,2gA3+A2)

(28)

Fig. 12 zeigt eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Stereo-Verstärkerschaltung nach Fig. 1. Fig. 12 kann als Modifizierung der Fig. 11 betrachtet werden, so daß nur die Unterschiede zwischen den Fig. 11 und 12 beschrieben werden sollen.

Die Eingang η s-i gnal ο L und R veidun auf den Addierer gegeben. Dm; Ausganges icjnnl I. ·ι R des Addierers 306 gelangt auf den Koei Γi κΙαηί,οη-Mu] I i pli zieror 307, dessen Ausgang.'·..';j gnal (L -ι R) g auf den einen Verstärkungsfaktor

24/25

BAD ORIGINAL

A3 besitzenden invertierenden Verstärker 308 gegeben wird, welcher an den Ausgangsanschluß To3 das dem Viert -gA3 (L + R) entsprechende dritte Ausgangssignal E300 legt. Die Elemente 306 bis 308 bilden den dritten Verstärker 300.

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 12 betragen die Ausgangspotentiale V1, V2 und V3 an den Anschlüssen To1, To2 bzw. To3:

/vi\

V2 \V3)

( Al

-φ4εΑ2

-<J>3bAl\ / L \ A2

V13 \ = /(gA3+Al) V23

(gA3-φ3bAl) (gA3+A2)

(30)

Bei dem Schaltungsaufbau nach den Fig. 9 bis 12-enthalten, wie man aus den Gleichungen (24), (26), (28) und (30) ersehen kann, das L-Kanal-Ausgangssignal V13 und das R-Kanal-Ausgangssignal V23 phasenverschobene Phasenkomponenten mit einer dei: Phasen φ1 bis φ4. Diese phasenverschobenen Signalkomponenten würden einen speziellen Steroetoneffekt hervorrufen.

Im folgenden soll eine spezielle Schaltungsanordnung der Stereo-Verstärkerschaltung 1 gornäß Fig. 1 im einzelnen erläutert werden. Gemäß Fig. 13 ist der Eingangsanschluß Ti1 an den nicht-invertierten Eingang (+) eines OP-Verstärkers 51 und über eine aus Widerständen R1 und R2 be-

25/26

stehende Serienschaltung an den invertierten Eingang (-) des Verstärkers 51 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 51 ist an den Ausgangsanschluß To1 und über einen Widerstand R3 an seinen invertierten Eingang angeschlossen. Der Eingangsanschluß Ti2 ist an den nicht-invertierten Eingang (+) eines OP-Verstärkers 53 und über eine aus Widerständen R7 und R8 bestehende Serienschaltung an den invertierten Eingang (-) des Verstärkers 53 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 53 ist an den Ausgangsanschluß To2 und über einen Widerstand R9 an seinen invertierten Eingang angeschlossen. Der Eingangsanschluß Ti3, der auf Schaltungsmasse liegt, ist an den nichtinvertierten Eingang (+) eines OP-Verstärkers 52 und über eine aus Widerständen R4 und R5 bestehende Serienschaltung an den invertierten Eingang (-) des Verstärkers 52 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 52 ist an den Ausgangsanschluß To3 und über einen Widerstand R6 an seinen invertierten Eingang gekoppelt. Die Verbindungsknoten zwischen den Widerständen R1 und R2, zwischen den Widerständen R4 und R5 und zwischen den Widerständen R7 und R8 stehen miteinander in Verbindung.

Es sei angenommen, die Verstärkungen der Verstärker 51 bis 53 seien ziemlich groß (z.B. 100 dB oder mehr). Dann werden die jeweiligen Potentialdifferenzen zwischen den invertierten und den nicht-invertierten Eingängen der Verstärker 51 bis 53 praktisch Null. Dementsprechend ist/ wenn ein Widerstandsnetzwerk mit einem gemeinsamen Knoten 54 betrachtet wird, die Schaltung nach Fig. 13 äquivalent zu einem in Fig. 14 gezeigten Widerstandsnetzwerk. Wenn die für die zwei Kanäle vorgesehenen Eingangssignale L und R an die Eingangsanschlüsse Ti1 und Ti3 bzw. an die Eingangsanschlüsse Ti2 und Ti3 gelegt werden, erhält man an den gemeinsamen Knoten 54 folgende Ausgangsspannung V54:

BAD ORIGINAL

26/27

V54 = [{(R4//R5)//(R.7//R8)}/i(Rl//R2)

+ (R4//R5)//(R7//R8)}] L + [{(R1//R2)//(R4//R5)}/{(R7//R8)

+ (R1//R2)//(R4//R5)}] R ... (31)

Wenn die Ausgangsspannungen der Verstärker 51, 53 und 52 mit V1, V2 bzw. V3 bezeichnet werden, ergibt sich

folgende Beziehung:
10

(Vl - D/R3 - (L - V54)/R2 ... (32)

Daher

Vl = {(R2 + R3)/R2}L - (R3/R2)V54 ... (33) Ähnlich gilt

(V2 - R)/R9 = (R - V54)/R8 ... (34)

und daher

V2 = {(R8 + R9)/R8}R - (R9/R8)V54 ... (35) 20

Weiterhin gilt

V3 = -(R6/R5)V54 ... (36)

Hieraus ergibt sich zwischen den Ausgangsanschlüssen To1 und To3 als Potentialdifferenz V13:

V13 *= Vl - V3

= {(R2 + R3)/R2}L + (R6/R5 - R3/R2)V54

In ähnlicher Weise ergibt sich zwischen den Ausgängen To2 und To3 als Potentialdifferenz V23:

V23 = V2 - V3

= {(R8 + R9)/R8}R + (R6/R5 - R9/R8JV54

Wenn die Beziehung

R3/R2 = R6/R5 = R9/R8 ... (39)

gilt, lassen sich die Gleichungen (37) und (38) folgendermaßen schreiben:

V13 = {(R2 + R3)/R2}L
V23 = {(R8 + R9)/R8}R
oder

/V13\ /(R2 + R3)/R2 0 \ / ^L \

ι = ι ··· ⁽⁴⁰⁾

\ V23/ \ 0 (R8 +R9)/R8/\R/

Man erhält also L-Kanal und R-Kanal-Stereosignale an den Ausgangsanschlüssen To1 bis To3.

Fig. 15 zeigt eine weitere detaillierte Schaltungsrealisierung der in Fig. 1 gezeigten Schaltung 1. Geraäß Fig. 15 ist der Eingangsanschluß Ti1 über einen Widerstand R10 an den nicht-invertierten Eingang eines Verstärkers 51, über einen Widerstand R11 an den invertierten Eingang eines Verstärkers 52 und über einen Widerstand R12 an den invertierten Eingang eines Verstärkers 53 angeschlossen. Der Eingangsanschluß Ti2 ist über einen Widerstand R13 an den invertierten Eingang des Verstärkers 51, über einen Widerstand R14 an den invertierten Eingang des Verstärkers 52 und über einen Widerstand R14 an den nicht-invertierten Eingang des Verstärkers 53 angeschlossen. Dor Eingangsanschluß Ti 3, der auf Schaltungsmasac liogl, ist an den nicht-invertierten Eingang des Verstärkers 52 und außerdem über Widerstände R16

_28/29 BAD ORIGINAL

bzw. R17 an die nicht-invertierten Eingänge der Verstärker 51 und 53 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 51 ist an den Ausgangsanschluß To1 und über einen Widerstand R18 an seinen invertierten Eingang angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 52 ist an den Ausgangsanschluß To3 und über einen Widerstand RI9 an seinen invertierten Eingang angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 53 ist an den Ausgangsanschluß To2 und über einen Widerstand R20 an seinen invertierten Eingang angeschlossen.

Wenn in der Schaltung gemäß Fig. 15 die L-Kanal- und R-Kanal-Signale an die Eingangsanschlüsse Ti1 bzw. Ti2 gelegt werden, ergibt sich am nicht-invertierten Eingang des Verstärkers 51 folgende Spannung V51:

V51 = {Rl 6/(R]O + R16)}L ... (41)

Wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 51 mit V1 bezeichnet wird, gilt folgende Beziehung:

[{R16/(R1O 4- R16UL - V1J/R18

= ER - {R16/(R1O + R1G)}L]/R13 ... (42)

Daher gilt:

Vl = {(R13 + R18)/R13}{R16/(R1O + R16)}L

- (R18/R13)R ··· (43)

Da der nicht-invertierte Eingang des Verstärkers 52 auf Schaltungsmasse liegt, gilt, wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 52 mit V3 bezeichnet wird, folgende Beziehung:

-V3/R19 = L/Rll + R/R14 ... (44) '

29/^0

Daher

V3 = -(R19/R1DL - (R19/R14)R ... (45)

Weiterhin ergibt sich an dem nicht-invertierten Eingang des Verstärkers 53 folgende Spannung V53:

V53 = {R17/CR15 + R17)}R ... (46)

Wenn die Ausgangsspannung des Verstärkers 53 mit V2 bezeichnet wird, gilt folgende Beziehung:

[{R17/(R15 + R17)}R - V21/R20

= [L - {R17/(R15 + R17)}R]/R12 ... (47)

Daher

V2 = -(R2O/R12)L + {(R12 4- R20)/R12}

χ {R17/(R15 + R17)}R ... (48)

Wenn die Bedingungen

RIO = R15

R16 = R17 ( ... (49)

RH = R12 = R13 = R14 R18 = R19 = R20

gelton, ist die Potcntialdiffcrenz V13 zwischen den Ausgangsanschlüssen To1 und To3 v;ie folgt gegeben: 30

30/31

V13 = Vl - V3
1

= [{(R13 + R18)/R13}{R16/(R1O + RlG))L

- (R18/R13)R] - {-(R19/R1DL

- (R19/R14)R}
5

= [{(Rll + R19)/RIl}{R16/(RlO + RIG)}

-I- R19/R11]L ... (50)

In ähnlicher Weise ergibt sich zwischen den Ausgangsan-Schlüssen To2 und To3 folgende Potentialdifferenz V23:

V23'= V2 - V3

= [{(Rll + R19)/R11HR17/(R15 + R17)} '

+ R19/R113R ... (51)

Die Gleichungen (50) und (51) kann man folgendermaßen fassen:

/V13\ /{(R11+R19)/R11}{R16/(R1O+R16))+R19/R11 0] / h\ ^23' \0 {(RllH-Rl^/RllHRlT/UlS+RlTn+RlS/Rll/ [

Somit erhält man die L-Kanal- und die R-Kana1-Ausgangs~ Signale an den drei Ausgangsanschlüssen To1 bis To3.

Fig. 16 zeigt eine weitere Realisierung der in Fig. 1 gezeigten Schaltung. In Fig. 16 ist der Eingangsanschluß Ti1 an die Basen von npn~Trans.i stören Q1 bis Q3 angeschlossen, deren Emitter über Widerstände R21 bis R23 an einen Anschluß einer KomU.antstromquelle 55 angeschlossen sind, die außerdem über einen Widerstand R24 an den Emitter eines npn-Transistors Q4 angeschlossen ist. Die andere Klemme der Konstantstromquelle 55 l.iogt auf Schaltungsmasse· Die Transistoren Q1 bis Q4, die Widerstände R21 bis R24 und die Konstantstromquelle 55

31/32

bilden einen ersten Differentialverstärker 56.

Der Eingangsanschluß Ti2 ist an die Basen von npn-Transistoren Q5 bis Q7 angeschlossen, deren Emitter über Widerstände R25 bis R27 an eine Klemme einer Konstanstromquelle 57 angeschlossen sind, welche außerdem über einen Widerstand R28 an den Emitter eines npn-Transistos Q8 gekoppelt ist. Die andere Quelle der Konstantstromquelle 57 liegt auf Schaltungsmasse. Die Transistoren Q5 bis Q8, die Widerstände R25 bis R28 und die Konstantstroinquelle 57 bilden einen zweiten Differentialverstärker 58.

Die Basen der Transistoren Q4 und Q8 sind an den Eingangsanschluß Ti3 angeschlossen, der auf Schaltungsmasse liegt.

Die Kollektoren der Transistoren Q1 und Q5 sind an einen - Spannungsversorgungsanschluß 59 angeschlossen, der mit einer Gleichspannung +Vcc gespeist wird. Die Kollektoren der Transistoren Q4 und Ql sind über einen Widerstand R29 an den Spannungsversorgungsanschluß 59 und über eine Pufferschaltung 60 an den Ausgangsanschluß To1 angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren Q3 und Q6 sind über einen Widerstand R30 an den Spannungsversorgungsanschluß 59 und über eine Pufferschaltung 61 an den Ausgangsanschluß To3 angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren Q2 und Q8 sind über einen Widerstand R31 an den Spannungsversorgungsanschluß 59 und über eine Pufferschaltung 62 an den Ausgangsannchluß To2 angeschlossen.

Damit die Differentialvcrstärker 56 und 58 eine lineare Differentialverstärkung liefern, sind die Spannungsabfälle an den Widerständen R21 bis R28 so gewählt, daß sie viel größer sind als eine Spannung V"_T der Transistoren Q1 bis Q8, wobei die Spannung V,p folgendermaßen definiert ist:

32/33

V_T = kT/q ... (53)

wobei k die Boltzmann-Konstante,

T die absolute Temperatur und q die Elementarladung eines Elektrons ist.

Außerdem sollen folgende Bedingungen gelten:

R24 = R21//R22//R23 ^ ... (54)

R28 = R25//R26//R27

Wenn in der Schaltung nach Fig. 16 die L- und R-Kanal-Signale an die Eingangsanschlüsse Ti1 bzw. Ti2 gegeben werden, ergibt sich eine Ausgangsspannung V1 der Pufferschaltung 60 wie folgt:

Vl a R29(Alc4 + AIc7)

= R29(L/R2 4 - R/R27) ... (55)

wobei Alc4 und AIc7 Änderungen der Kollektorströme der Transistoren Q4 bzw. Q7 sind.

Die Ausgangsspannung V3 der Pufferschaltung 61 beträgt:

V3 = R30(AIc3 + ΔΙοβ)

= R30(-L/R23' - R/R26) ... (56)

wobei Alc3 und Alc6 Änderungen der Kollektorströme der Transistoren Q3 bzw. Q6 sind.

Die Ausgangsspannung V2 der Pufferschaltung 62 beträgt:

V2 =-- R31(Alc2 -I- ΔIcS)
= R3K-L/R22 + R/R28) ... (₅₇₎

wobei Alc2 und AIc8 Änderungen der Kollektorströme der Transistoren Q2 bzw. Q8 sind.

Wenn folgende Bedingungen gelten:
R29 = R30 = R31

R24 = R28

R23 = R27 = R22 = R26

ergibt sich die Potentialdifferenz V13 zwischen den Ausgangsanschlüssen To1 und To3 folgendermaßen:

V13 = Vl - V3

= R29CL/R24 - R/R27) - R30(-L/R23 - R/R26) = R30(l/R24 + 1/R23)L ... (59)

In ähnlicher Weise ergibt sich die Potentialdifferenz V23 zwischen den Ausgangsanschlüssen To2 und To3 folgendermaßen:

V23 = V2 - V3

= R30U/R24 + 1/R23JR ... (GO)

Die Gleichungen (59) und (60) kann man folgendermaßen darstellen:

/ V13 \V23

= /R30(l/R24 + 1/R23) 0

I 0 R30U/R24 + J/P.23) / ^! R

Somit erhält man L- und R-Kanal-Ausgangssignale an den drei Ausgangsanschlüssen To1 bis To3.

33/34

Fig. 17 zeigt eine weitere Realisierung der Schaltung 1 nach Fig. 1. In Fig. 17 ist der Eingangsanschluß Ti1 über einen Widerstand R32 an den invertierten Eingang eines Verstärkers 63 und über einen Widerstand R33 an den invertierten Eingang eines Verstärkers 64 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 63 ist über einen Widerstand R40 an seinen invertierten Eingang und über Widerstände R34 und R35 an die invertierten Eingänge der Verstärker 65 bzw. 66 angeschlossen. Der Eingangsanschluß Ti2 ist über einen Widerstand R36 an den invertierten Eingang eines Verstärkers 67 und über einen Widerstand R37 an den invertierten Eingang eines Verstärkers 66 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 67 ist über einen Widerstand R44 an seinen invertierten Eingang und über Widerstände R38 und R39 an die invertierten Eingänge der Verstärker 64 bzw. 65 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 64 ist über einen Widerstand R41 an seinen invertierten Eingang angeschlossen, der Ausgang des Verstärkers 65 ist über einen Widerstand R4 2 an seinen invertierten Eingang angeschlossen , und der Ausgang des Verstärkers 66 ist über einen Widerstand R4 3 an seinen invertierten Eingang angeschlossen. Die Ausgänge der Verstärker 64, 66 und 65 sind an die Ausgangsanschlüsse To1, To2 bzw. To3 angeschlossen. Der Eingangsanschluß Ti3, der auf Schaltungsmasse liegt, ist an die nicht-invertierten Eingänge der Verstärker 63 bis 67 angeschlossen.

Wenn in der Schaltung nach Fig. 17 die L- und die R-Kanal-Signale an die Eingangsanschlüsse Ti1 bzw. Ti2 gelegt werden, erhält man als Ausgangsspannung V63 des Verstärkers 63:

V63 = -(R40/R32)L ,.. ₍₆₂)

1.Δ

1 Die Ausgangsspannung V67 des Verstärkers 67 beträgt:

V67 = -(R44ZR36)R . ... (63)

5 Somit beträgt die Ausgangsspannung V1 des Verstärkers 64: Vl = -R4KL/R33 + V67ZR38)

= -(R41ZR33)L + (R41/R38)(R44/R36)R ... (64)

10 Die Ausgangsspannung V3 des Verstärkers 65 beträgt: V3 = -R42(V63ZR34 + V67ZR39)

= (R42/R34)(R40ZR32)L + (R42ZR39)(R44ZR36)R

... (65) 15

Die Ausgangsspannung V2 des Verstärkers 66 beträgt:

V2 =.-R43(V63/R35 + R/R37)

= (R43/R35)(R40/R32)L - (R43ZR37)R ... (66) 20

Die Potentialdiffercnz V13 zwischen den Ausgangsanschlüssen To1 und To3 beträgt:

V13 = Vl - V3

25 - -{R41/R33 + (R42/R34)(R40/R32)}L

+ (R44/K3G){(R41/R38 - R42/R39)}R

In ähnlicher Weise beträgt die Potentialdifferenz V23 30 zwischen den Ausgangsanschlüssen To2 und To3:

V23 = V2 - V3

= (R40ZR32){(R43/R35 - R-12ZR34)}L

- {R4 3/R37 + (K42/R39)(R4 4/R36)}R ³⁵ ... (68)

BAD ORfGINAL 36

Die Gleichungen (67) und (68) kann man folgendermaßen beschreiben:

H)

5 ^lv23/

= /~{R41/R33+(R42/R34)(R40/R32)}

10

(R44/R36)(R41/R30-R42/R39)

(R40/R32)(R43/R35-R42/R34)

R43/R37+(R42/R39)(R44/R36)/ Ir/

Wenn die Beziehung

R41/R38 - R42/R39 = 0 ) ... (70)

R43/R35 - R42/R34 = 0 J

gilt/ erhält man L- und R-Kanal-Signale ohne übersprechen an den drei Ausgangsanschlüssen To1 bis To3. 20

Wenn die Beziehung:

R41/R38 - R42/R39 > 0 ) ... ₍₇i)

R43/R35 - R42/R34 > 0 j

25

gilt, erhält man einen Stereo-Verbreiterungseffekt.

Oben wurden die detaillierten Schaltungen zur Ausführung der Erfindung beschrieben. Die Faktoren a bis f zur Festlegung der Arbeitsweise der Matrixschaltungen des ersten bis dritten Verstärkers 100, 200 und 300 werden allgemein beschrieben.

Wenn die Faktoren a bis f wie folgt gewählt werden: 35

	(k -	1	)k
b =	-1/k
c =	-1/k
d =	-1/k
e =	-1/k
•f- — X- ™™	(k -	1)	/k

erhält man als Ausgangsspannungen V1 bis V3 an den Ausgangsanschlüssen To1 bis To3:

Vl = (k - l)L/k - R/k V2 = -L/k H- (k - l)R/k V3 = -L/k - R/k

(73)

Es soll k = 2 angenommen werden. Dann betragen die Ausgangsspannungen V1 bis V3:

Vl = L/2 - r/2 V2 = -L/2 + R/2 V3 = -L/2 - R/2

(74)

In diesem Fall gilt V1 + V2 = 0. Wenn die Ausgangsspannungen der L- und R-Kanal-Signale, die zwischen den Ausgangsanschlüssen To1 und To3 bzw. zwischen den Ausgangsanschlüssen To2 .und To3 auftreten, die folgenden Bedingungen erfüllen oder in cV-n in Fig. 18 skizzierten Bereich fallen:

-Vcc <_ L/2 - R/2 < Vcc -Vcc < -L/2 + R/2 < Vcc -Vcc < -L/2 - R/2 < Vcc

dann erfolgt keine Verzerrung oder Signal-Abkappung oder -Absehneidung.

38

Es sei angenommen, es gelte k gen die Spannungen V1 bis V3: Vl = 2L/3 - R/3 V2 = -L/3 + 2R/3 V3 = -L/3 - R/3

= 3. In diesem Fall betra-

In diesem Fall gilt V1 + V2 = -V3, und es entsteht keine Verzerrung, wenn die Ausgangsspannungen der L- und der R-Kanal-Signale die folgenden Bedingungen erfüllen oder in den in Fig. 19 durch die ausgezogene Linie angedeuteten Bereich fallen:

-Vcc < 2L/3 - R/3 < Vcc λ -Vcc < -L/3 + 2R/3 < Vcc -Vcc _< -L/3 - R/3 < Vcc

Die folgenden Betrachtungen sollen sich auf die maximalen Ausgangsspannungen der L- und der R-Kanal-Signale beziehen. Wenn das Vorzeichen der Ausgangsspannung des L-Kanal-Signals mit dem des R-Kanal-Signals übereinstimmt, gelten folgende Ungleichungen:

|V3 iV3

|V3| > |V2|

vi

V2

(78)

Die Ausgangsspannung V3 wird bei der Versorgungscpannung Vcc oder -Vcc abgeschnitten. In diesem Fall jedoch werden die Ausgangsspannungen V1 und V2 nicht bei gleichern Vorzeichen abgeschnitten, so äafi dio. Ausgangsspannungen der L- und der R-Kanal-Signale soweit erhöht werden, bis folgende Bedingungen gegeben sind:

I Vl - V3| = 2Vcc |V2 - V3| = 2Vcc

Wenn die Ausgangsspannungen der L- und der R-Kanal-Signale entgegengesetzte Vorzeichen besitzen, haben auch die Ausgangsspannungen V1 und V2 entgegengesetzte Vorzeichen. Daher wird eine der Ausgangsspannungen der L- und der R-Kanal-Signale abgeschnitten, bevor die Ausgangsspannung V3 abgeschnitten wird. Wenn daher die Ausgangsspannungen V1 und V2 an einer der Versorgungsspannungen Vcc und -Vcc abgeschnitten werden, werden die Ausgangsspannungen der L- und der R-Kanal-Signale maximal groß, was in Fig. 19 durch die lang-kurz-gestrichelte Linie angedeutet ist. Diese maximal großen Ausgangssignale sind für k > 4 fixiert.

Es soll die maximale Ausgangespannung für k = 4 betrachtet werden. In diesem Fall betragen die Ausgangsspannungen V1 bis V3:

Vl = 3L/4 - R/4 Λ

V2 = -L/4 + 3R/4 7 ... (80)

V3 = -L/4 - R/4 J

Es erfolgt keine Verzerrung, wenn die Ausgangsspannungen der L- und der R-Kanal-Signale die folgenden Bedingungen erfüllen oder in den Bereich fallen, der in Fig. 20 durch die ausgezogene Linie angedeutet ist:

-Vcc < 3L/4 - R/4 < Vcc

-Vcc < -L/4 + 3R/4 <: Vcc \ ... (81)

-Vcc < -L/4 - R/4 _< Vcc
30

Wenn L = R gilt, gilt V1 = V2 » -V3. In anderen Worten: Die Ausgangsspannungen V1 bis V3 werden gleichzeitig abgeschnitten .

Ist k = 5 gegeben, betragen die Ausgangsspannungen V1

39/40

bis V3:

Vl = 4L/5 - R/5 Λ

V2 = -L/5 + 4R/5· ( ... ₍₈₂,

V3 = -L/5 - R/5 J

Es erfolgt keine Verzerrung, wenn die Ausgangsspannungen der L- und der R-Kanal-Signale in den in Fig. 21 durch die ausgezogene Linie angedeuteten Bereich fallen oder folgende Bedingungen erfüllen:

-Vcc < 4L/5 - R/5 < Vcc >

-Vcc _< -L/5 + 4R/5 <: Vcc > ... (83)

-Vcc < -L/5 - R/5 < Vcc J
-

Fig. 22 zeigt ein Osζillogramm, welches den verzerrungsfreien Bereich und den Bereich der maximalen Ausgangsleistung (weißer Bereich) bei Musiksignalen deutlich macht.

In der obigen Beschreibung schwankt der Parameter k zwischen 2 und 5. Wenn die L- und die R-Kanal-Signale in Phase sind, sind der verzerrungsfreie Bereich und der Bereich der maximalen Ausgangsspannung im wesentlichen genau so groß wie bei einer herkömmlichen BTL-Schaltung.

Haben die L- und die R-Kanal-Signale entgegengesetzte Phasen, sind der verzerrungsfreie Bereich und der Bereich für die maximale Ausgangsleistung etwas schmaler als bei der herkömmlichen BTL-Schaltung. Bei tatsächlichen Musiksignalen jedoch haben die L- und die R-Kanal-Signale fast immer die gleiche Phase im unteren Frequenzbereich (bei den Bässen). Grundsätzlich werden Bässe mit hoher Leistung in der Mitte (d.h. L = R) des Stereo-Wiedergabe tons erzeugt. Aus diesen Gründen kann die. erfindungsgemäße Stereo-Verstärkcrschaltung etwa den gleichen verzerrungsfreien Bereich und den gleichen Bereich

40/41 BAD ORSGINAL

für maximale Ausgangsleistung besitzen wie die herkömmliche BTL-Schaltung. Demzufolge ist die erfindungsgemäße Stereo-Verstärkerschaltung gut geeignet für Hochleistungs-Stereo-Kopfhörer mit Dreier-Eingang.

Im folgenden soll die maximale Ausgangsleistung betrachtet werden. Die Ausgangsleistung Po beträgt im allgeme inen:

^po = V²A ... (84)

wobei r der Lastwiderstand ist. Also kann man die gangsleistung der L- und der R-Kanal-Signale wie folgt ausdrücken:

Po = (L² + R²)/r ... (85)

Die maximale Ausgangsleistung kann anhand der obigen Gleichung und der in den Fig. 19 bis 22 dargestellten maximalen Ausgangsspannungen leicht verstanden werden.

Nun soll die verzerrungsfreie maximale Leistungsabgabe für den Fall betrachtet werden, daß das L-Kanal-Signal den gleichen Pegel hat wie das R-Kanal~Signal. Die maximale Leistung Pomax der herkömmlichen Stereo-Verstär kerschaltung beträgt:

2 2

Pomax = {(Lmax(rms) -I- (Rrnax(rms) }/r

= {(VCC//2)² + (Vcc//2)²}/r

3Ω 9

= Vcc /r ... (86)

Die maximale Leistung Pomax einer BTL-Schaltung beträgt:

41/42

Pomax = {(2VCC//2)² + (2Vcc//2)²}/r

= 4Vcc²/r ... (87)

In der erfindungsgemäßen Stereo-Verstärkerschaltung ist bei L=R und k S 4 in der oben beschriebenen Weise V3 (= -L/k - R/k) zuerst abgeschnitten. Aus diesem Grund ist IV3 j ύ Vcc gegeben, so daß die Beziehung gilt:

L=R=+ kVcc/2 (VSpitzc) ... (88)

Demnach beträgt die maximale Leistung Pomax der erfindungsgemäßen Stereo-Verstärkerschaltung:

Pomax = {(+kVcc/2/2)² + (+kVcc/2/2)²}/r . = k²Vcc²/4r ... (89)

Auf diese Weise erhält man die in Fig. 23 dargestellte Kurve F für die maximale Leistung.

Ist andererseits k > 4 gegeben, so betragen die Absolutwerte der Ausgangsspannungen V1 und V2:

I VlI = |V2| = |(k-2)L/k| < Vcc (for L = R)

... (90) 25

Dann gilt:

_L = _R£= +kVcc/(k-2) (VSpitze) ... (91)

Demzufolge gilt:

Pomax = {(+kVcc/(k - 2)/2)² + (+kVcc/(k - 2)/2)²}/r = k²vcc²/r(k - 2)² ... (92)

Die maximale Leistung für diesen Fall ist in Fig. 23

durch die Kurve G dargestellt.

Die maximale Ausgangsleistung ohne Betrachtung der Verzerrung beträgt:
5

Pornax = 4Vcc²/r (für k > 2) ... (93)

Es soll der Fall L=R betrachtet werden. In diesem Fall schwankt das R-Kanal-Signal, wenn die maximale Amplitude ILj gegeben ist, so daß R/L als ein Parameter verwendet wird. Unter dieser Bedingung ist L analog zu R, und die Vorzeichen der L- und der R-Kanäle können außer Betracht bleiben. Der Parameter fällt in folgenden Bereich:

-1 < R/L < 1 ... (94)

Unter diesen Bedingungen beträgt die maximale Leistung Pomax einer herkömmlichen Stereo-Verstärkerschaltung:

Pomax = [(Vcc//2)²{1 ·ι· (R/L)²}]/r ... (95) Für die BTL-Schaltung gilt:

Pornax = [ (2Vcc//2) ²{1 + (R/L)²}]/r ... (96)

Wenn andererseits in der erfindungsgomäßen Stereo-Verstärkerschaltung die Aufjganrjiiüpannumj V3 (= -L/k - R/k) unter der Bedingung k fs 4 auersh abgeschnitten wird» so gilt die Bedinguny:

|V3| = I-L/k - R/k| « |-(1 + R/L)L/kI < Vcc

Daher gilt5
35

43/44

(kVee//l(l

|V1| » |(k - l)L/k - R/k| β j UAXk - χ - %/l)l\

Daher

(l/r)IkVce/(/2(k - 1 -

+ (R/L)²} ... (100)

1§ Fif. 24 ist eine graphische Darstellung von Werten,, wobei die maximale Loistung Pomax einer liohen Stereo-VerstäK'kersehaltung mit EinzGl-Äu stuf© als "1" gecjebem 1st. Die Linie H in Picj. 24 kenngeiehnet die maximalo Leistung Pomax einer BTL-Schaltung.

Di© Gleichungen (98) und (100) enthalten die Bedingungen für Verzerrungsfreihe it. Läßt man die Verzerrungen außer Betracht, wenn k > 2 ist, so ist die maximale Ausgangsleistung folgendermaßen gegeben:

Pomax = (l/r){/2VCC/(1 - R/L)}²{1 + (R/L)²}

(for -1 < R/L £0) ... (101)

SO und

Pomax = (l/r)(2Vcc//2)²{l + (R/L)²}

(for 0 < R/L < 1) ... (102)

Fig. 25 zeigt einen Phasenschieber, der in der Schaltung

44/45

nach den Fig. 9 bis 12 verwendet wird. Ein Eingangssignal Ei wird an invertierende Verstärker 70 und 72 gegeben. Außerdem wird das Signal Ei über einen Kondensator C70 an einen Eingang eines Analogaddierers 74 und über einen Widerstand R72 an den anderen Eingang des Addierers 74 gegeben. Der Ausgang des Verstärkers 70 ist über einen Widerstand R70 an einen Eingang des Addierers 74 gekoppelt. Der Ausgang des Verstärkers 72 ist über einen Kondensator C72 an den anderen Eingang des Addierers 74 angeschlossen. Der Addierer 74 gibt ein phasenverschobenes Ausgangssignal Eo ab. Die Bauelemente 70, R70 und C70 bilden einen Phasen-Vorverschieber, der ein Ausgangssignal Eo1 liefert. Die Bauelemente 72, R72 und C72 bilden einen Phasenverzögerer, der ein Ausgangssignal Eo2 liefert. Das Ausgangssignal Eo entspricht der Summe der Signale Eo1 und Eo2.

Fig. 26 zeigt den Phasengang der Ausgangssignale Eo1, Eo2 und Eo. Wie man Fig. 26 entnimmt, eilt die Phase des Ausgangssignals Eo1 derjenigen des Eingangssignals Ei mit größer werdender Frequenz von Ei von -180° bis zu 0° vor, während die Phase des Ausgangssignals Eo2 bezüglich der des Eingangssignals Ei bei größer werdender Frequenz von Ei von 0° in Richtung -180* nacheilt. Somit besitzt das Ausgangssignal Eo eine Phasenverzögerung von etwa -90° bei etwa dor Mittonfrequenz (1 kHz). Das Ausmaß der Phasenverschiebung dos Ausgcingssignals Eo kann frei gewählt werden.

Fig. 27A bis 27D zeigen zusammen eine detaillierte Schaltung, die eine Realisierungsform der in Fig. 1 gezeigten Schaltung 1 darstellt. Diese Schaltung eignet sich zur Ausbildung in Form einer integrierten Schaltung. Insbesondere ent.spri.clit die Schaltung nach den Fig. 27A bis 27D der Schaltung nach Fig. 5. In den Fig. 27A bis

BAD ORlGINAL

4 5/4 6

27D bedeuten die Symbole (z.B. X1, X2, usw.), wie die einzelnen Teile dor Schaltung zusammengehören, so daß sie die Schaltung 1 gemäß Fig. 1 bilden. Fig. 27 stellt vornehmlich einen L-Kanal-Eingangspufferverstärker und die Koeffizienten-Multiplizierer 102 und 202 nach Fig. dar. Fig. 27B repräsentiert hauptsächlich den R-Kanal-Eingangspufferverstärker und die Koeffizienten-Multiplizierer 104 und 204. Fig. 27C stellt hauptsächlich die Leistungsverstärker 108, 208 und 308, die Koeffizienten-Multiplizierer 302 und 304 und den Addierer 306 dar.

Fig. 27D zeigt eine Vorspannungsschaltung für die Schaltungsteile der Fig. 27A bis 27C. Da der in den Fig. 27Λ bis 27D dargestellte Schaltungsaufbau klar ersichtlich ist, soll hier auf eine weitere Beschreibung verzichtet werden.

Die Erfindung ist nicht auf.die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Erfindungsgemäß wird die Amplitude von Zwei-Kanal- oder Doppelkanal-Stercosignalen bei gegebener Spannungsversorgung stark erhöht, und die so erhaltenen Stereosignale stehen an einem Dreier-Ausgang, das heißt einem Ausgang mit drei Anschlußklemmen, zur Verfügung. Daher kann man ein Hochleistungs-Stereo-Wiodergabcgerät für Stereo-KopfhÖrer mit Dreier-Eingang erhalten, wenn man die erfindungsgemäße Stereo-Verstärkerschaltung einsetzt-. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch auf Mohrkanal-VerStärkerschaltungen anwenden, die vier odor mehr Ausgangsanschlüsse besitzen.

Λ r. t a 7

-st-

L e e r s e i t e

Claims

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha

Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Japan 83/87145 Dr/ae

Stereo-Verstärkerschaltung

Patentansprüche

Stereo-Verstärkerschaltung,

mit einer ersten Schaltung (100) , die auf ein erstes Eingangssignal (L) und ein zweites Eingangssignal (R) anspricht und ein erstes Ausgangssignal (E100 oder V1) erzeugt, das der Potentialdifferenz zwischen dem ersten Eingangssignal (L) und dem zweiten Eingangssignal (R) entspricht, und

mit einer zweiten Schaltung (200), die auf das erste und das zweite Eingangssignal (L, R) anspricht und ein zweites Ausgangssignal (E200 oder V2) erzeugt, das der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten Eingangssignal (R) und dem ersten Eingangssignal (L) entspricht,

15

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

eine dritte Schaltung (300), die auf das erste und das zweite Eingangssignal (L, R) anspricht und ein drittes Ausgangssignal (E300 oder V3) erzeugt, welches der Summe aus dem ersten und dem zweiten Eingangssignal (L, R) entspricht und Signalkomponenten enthält, die zu dem ersten und dem zweiten Eingangssignal (L, R) gegenphasig sind, und

BAD ORIGINAL

eine Ausgangsschaltung (To1, To2, To3), die an die erste, die zweite und die dritte Schaltung (100, 200, 300) angeschlossen ist und ein erstes Differential-Ausgangssignal (V13) erzeugt, welches der Potentialdifferenz zwisehen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal (V1, V3) entspricht, und die ein zweites Differential-Ausgangssignal (V23) liefert, welches der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangssignal (V2, V3) entspricht.
10
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die erste Schaltung (100) folgende Merkmale aufweist:

einen ersten Multiplizierer (102), der das erste Eingangssignal (L) mit einem ersten Koeffizienten (a) multipliziert und ein erstes gewichtetes Signal (aL) abgibt,

einen zweiten Multiplizierer (104), der das zweite Eingangssignal (R) mit einem zweiten Koeffizienten (b) multipliziert und ein zweites gewichtetes Signal (bR) abgibt,

einen an den ersten und den zweiten Multiplizierer (102, 104) angeschlossenen ersten Subtrahierer (106), der das zweite gewichtete Signal (bR) von dem ersten gewichteten Signal (aL) subtrahiert und ein erstes Kombinationssignal (aL - bR) abgibt, und

einen an den ersten Subtrahierer (106) angeschlossenen Leistungsverstärker (108), der das Kombinationssignal (aL - bR) mit einem ersten Verstärkungsfaktor (A1) verstärkt und das erste Ausgangsci cjncil (V1) abgibt.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e -

BAD ORIGINAL

kennzeichnet, daß die zweite Schaltung (200) folgende Merkmale aufweist:

einen dritten Multiplizierer (204), der das zweite Eingangssignal (R) mit einem dritten Koeffizienten (f) multipliziert und ein drittes gewichtetes Signal (fR) abgibt,

einen vierten Multiplizierer (202), der das erste Eingangssignal (L) mit einem vierten Koeffizienten (e) multipliziert und ein viertes gewichtetes Signal (eL) abgibt,

einen an den dritten und den vierten Multiplizierer (204, 202) angeschlossenen zweiten Subtrahierer (206), der das vierte gewichtete Signal (eL) von dem dritten gewichteten Signal (fR) subtrahiert und ein zweites Kombinationssignal (-eL + fR) abgibt, und

einen an den zweiten Subtrahierer (206) angeschlossenen zweiten Leistungsverstärker (208), der das zweite Kombinationssignal (-eL + fR) mit einem zweiten Verstärkungsfaktor (A2) multipliziert und das zweite Ausgangssignal (V2) abgibt.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schaltung (300) folgende Merkmale aufweist::

einen fünften Multiplizierer (302) , der das erste Eingangssignal (L) mit einem fünften Koeffizienten (c) multipliziert und ein fünftes gewichtetes Signal (cL) abgibt,

einen sechsten Multiplizierer (304), der das zweite Eingangssignal (R) mit einem sechsten Koeffizienten (d) multipliziert und ein sechstes gewichtetes Signal (dR) abgibt,

einen an den fünften und den sechsten Multiplizierer (302/ 304) angeschlossenen Addierer (306), der das fünfte gewichtete Signal (cL) zu dem sechsten gewichteten Signal (dR) addiert und ein Summensignal (cL + dR) abgibt, und

einen an den Addierer (306) angeschlossenen dritten Leistungsverstärker (308) , der das Summensignal (cL + dR) mit einem dritten Verstärkungsfaktor (-A3) phasengedreht verstärkt und das dritte Ausgangssignal (V3) abgibt, wobei das erste Differential-Ausgangssignal (V13) gleich der Potentialdxfferenz zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal (V1, V3) und das zweite Differential-Ausgangssignal (V23) gleich der Potentialdxfferenz zwisehen dem zweiten und dem dritten Ausgangssignal (V2, V3) ist.
5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Schaltung (300) folgende Merkmale aufweist:

einen fünften Multiplizierer (302), der das erste Kombinationssignal (aL - bR) mit einem fünften Koeffizienten (c) multipliziert und ein fünftes gewichtetes Signal (acL - bcR) abgibt,

einen sechsten Multiplizierer (304), der das zweite Kombinationssignal (-eL + fR) mit einem sechsten Koeffizienten (d) multipliziert und ein sechstes gewichtetes Signal (-deL + dfR) abgibt,

einen an den fünften und den sechsten Multiplizierer (302, 304) angeschlossenen Addierer, der das fünfte gewichtete Signal (acL - bcR) auf das sechste gewichtete Signal (-deL + dfR) addiert und ein Summensignal ((ac - de)L + (df - be)R) abgibt, und

BAD ORSQIMAL

einen an den Addierer (306) angeschlossenen dritten Leistungsverstärker (308), der das Suramensignal ((ac - de)L + (df - be)R) mit einem dritten Verstärkungsfaktor (-A3) phasengedreht verstärkt und das dritte Ausgangssignal (V3) abgibt, wobei das erste Differential-Ausgangssignal (V13) gleich der Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal (V1, V3) und das zweite Differential-Ausgangssignal (V23) gleich der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangssignal (V2, V3) ist.
6. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Schaltung (300) folgende Merkmale aufweist:

einen fünften Multiplizierer (302), der das erste Ausgangssignal (V1) mit einem fünften Koeffizienten (c) multipliziert und ein fünftes gewichtetes Signal (cV1) abgibt,

einen sechsten Multiplizierer (304), der das zweite Ausgangssignal (V2) mit einem sechsten Koeffizienten (d) multipliziert und ein sechstes gewichtetes Signal (dV2) abgibt,

einen an den fünften und den sechsten Multiplizierer (302, 304) angeschlossenen Addierer (306), der das fünfte gewichtete Signal (cV1) auf das sechste gewichtete Signal (dV2) addiert und ein Summensignal ((acA1 - deA2)L + (dfA2 - bcA1)R) abgibt, und

einen an den Addierer (306) angeschlossenen dritten Leistungsverstärker (308) , der das Summensignal ((acAi deA2)L + (dfA2 - bcA1)R) phasengedreht mit einem dritten Verstärkungsfaktor (-A3) verstärkt und das dritte Aus-

gangssignal (V3) abgibt, wobei das erste Differential-Ausgangssignal (V13) gleich der Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal (V1, V3) und das zweite Differential-Ausgangssignal (V23) gleich der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangssignal (V2, V3) ist.
7. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Schaltung (300) fol- gende Merkmale aufweist:

einen Addierer (306) , der das erste Eingangssignal (L) auf das zweite Eingangssignal (R) addiert und ein Summensignal (L + R) abgibt,

einen an den Addierer (306) angeschlossenen Multiplizierer (307) , der das Summensignal (L + R) mit einem gegebenen Koeffizienten (g) multipliziert und ein gewichtetes Signal (g(L + R)) abgibt, und

einen an den Multiplizierer (307) angeschlossenen invertierenden Leistungsverstärker (308) , der das gewichtete Signal (g(L + R)) mit einem gegebenen Verstärkungsfaktor (-A3) phasengedreht verstärkt und das dritte Ausgangssignal (V3) abgibt, wobei das erste Differential-Ausgangssignal (V13) gleich der Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal (V1, V3) und das zweite Differential-Ausgangssignal (V23) gleich der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangssignal (V2, V3) ist.
8. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung (100) folgende Merkmale aufweist:

einen an den Addierer (306) angeschlossenen ersten Multiplizierer (104), der das Summensignal (L + R) mit einem ersten Koeffizienten (b) multipliziert und ein erstes gewichtetes Signal (b(L + R)) abgibt, 5

einen an den ersten Multiplizierer (104) angeschlossenen ersten Subtrahierer (106), der das erste gewichtete Signal (bR) von dem ersten Eingangssignal (L) subtrahiert und ein erstes Kombinationssignal ((1 - b)L - bR) abgibt, und

einen an den ersten Subtrahierer (106) angeschlossenen ersten Leistungsverstärker (108), der das erste Kombinationssignal ((1 - b)L - bR) mit einem ersten Verstärkungsfaktor (A1) verstärkt und das erste Ausgangssignal (V1) abgibt.
9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die zweite Schaltung (2-0) folgen-. de Merkmale aufweist:

einen an den Addierer (306) angeschlossenen zweiten Multiplizierer (202), der das Summensignal (L + R)'mit einem zweiten Koeffizienten (e) multipliziert und ein zweites gewichtetes Signal (e(L + R)) abgibt,

einen an den zweiten Multiplizierer (202) angeschlossenen zweiten Subtrahierer (206), der das zweite gewichtete Signal (e(L + R) von dem zweiten Eingangssignal (R) subtrahiert und ein zweites Koinbinationssignal (-eL + (1 e)R) abgibt, und

einen an den zweiten Subtrahiercr (206) angeschlossenen zweiten Leistungsverstärker (208) , der das zweite Kombinationssignal (-eL + (1 - e)R) mit einem zweiten Verstär-

kungsfaktor (a2) verstärkt und das zweite Ausgangssignal (V2) abgibt.
10. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch g e k e η η -

zeichnet, daß die erste Schaltung (100) folgende Merkmale aufweist:

einen an den invertierenden Leistungsverstärker (308) angeschlossenen ersten Multiplizierer (104), der das dritte Ausgangssignal (V3) mit einem ersten Koeffizienten (b) multipliziert und ein erstes gewichtetes Signal (-bgA3(L + R)) abgibt,

einen an den ersten Multiplizierer (104) angeschlossenen ersten Addierer (106), der das erste gewichtete Signal (-bgA3(L + R)) auf das erste Eingangssignal (L) addiert und ein erstes Kombinationssignal ((1 - bgA3)L - bgA3R) abgibt, und

einen an den ersten Addierer (106) angeschlossenen ersten Leistungsverstärker (108), der das erste Kombinationssignal ((1 - bgA3)L - bgA3R) mit einem ersten Verstärkungsfaktor (A1) verstärkt und das erste Ausgangssignal (V1) abgibt.
11. Schaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung (200) folgende Merkmale aufweist:

einen an den invertierenden Leistungsverstärker (308) angeschlossenen zweiten Multiplizierer (202) , der das dritte Ausgangr.sj gnal (V3) mit einem zweiten Koeffizienten (e) multipliziert und ein zweiten gewichtetes Signal (-egA3(L + R)) abgibt,

BAD ORIGINAL

einen an den zweiten Multiplizierer (202) angeschlossenen zweiten Addierer (206), der das zweite gewichtete Signal (-egA3(L + R)) auf das zweite Eingangssignal (R) addiert und ein zweites Kombinationssignal (-egA3L + (1 - egA3)R) abgibt, und

einen an den zweiten Addierer (206) angeschlossenen zweiten Leistungsverstärker (208), der das zweite Kombinationssignal (-egA3L + (1 - egA3)R) mit einem zweiten Ver-Stärkungsfaktor (A2) verstärkt und das zweite Ausgangssignal (V2) abgibt.
12. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die dritte Schaltung (300) weiterhin aufweist:

einen an den Multiplizierer (307) angeschlossenen Phasenschieber (309), der das gewichtete Signal (g(L + R)) in seiner Phase verschiebt und an den invertierenden Leistungsverstärker (308) ein phasenverschobenes Signal (<f>g(L +R)) zu geben.
13. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der erste bis sechste Koeffizient (a bis f) derart bestimmt sind, daß das erste Differential-Ausgangssignal (V13) nur dem ersten Eingangssignal (L) und das zweite Differentinl-Ausgangssigncil (V23) nur dem zweiten Eingangssignal (R) entspricht.
14. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß der erste bis sechste Koeffizient (a bis f) derart bestimmt sind, daß das erste Differential-Ausgangssignal (V13) eine Signa!komponente (9L/10) des ersten Eingangssignals (L) und eine Signalkomponente (-R/10) des zweiten Eingangssignals (R) , das zu der

Signalkomponente des ersten Eingangssignals gegenphasig ist, enthält/ und daß die Koeffizienten weiterhin derart bestimmt sind, daß das zweite Differential-Ausgangssignal (V23) eine Signalkomponente (9R/10) des zweiten Eingangssignals (R) und eine Signalkomponente (-L/10) des ersten Eingangssignals, welches zur Signalkomponente des zweiten Eingangssignals gegenphasig ist, enthält.