DE3345035C2

DE3345035C2 - Stereo-Verstärkerschaltung

Info

Publication number: DE3345035C2
Application number: DE3345035A
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: 1985-10-03
Also published as: JPS59107699A; GB2132858A; DE3345035A1; GB2132858B; US4536716A; GB8333239D0; JPH0235486B2

Abstract

Eine Stereo-Verstärkerschaltung enthält eine erste Schaltung (100), die auf ein erstes Eingangssignal (L) und ein zweites Eingangssignal (R) anspricht und ein erstes Ausgangssignal (E100, V1) erzeugt, das der Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Eingangssignal entspricht. Eine zweite Schaltung (200) spricht auf das erste und das zweite Eingangssignal (L, R) an und erzeugt ein zweites Ausgangssignal (E200, V2), das der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem ersten Signal entspricht. Eine dritte Schaltung (300) spricht auf das erste und das zweite Eingangssignal (L, R) an und erzeugt ein drittes Ausgangssignal (E300, V3), das der aus dem ersten und dem zweiten Eingangssignal gebildeten Summe entspricht. Das dritte Ausgangssignal (V3) enthält Signalkomponenten, die bezüglich des ersten und des zweiten Eingangssignals (L, R) gegenphasig sind. An die erste bis dritte Schaltung (100, 200, 300) sind Ausgangsanschlüsse (To1, To2, To3) angeschlossen, die ein erstes Differential-Ausgangssignal (V13), welches der Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal (V1, V3) entspricht, und ein zweites Differential-Ausgangssignal (V23), welches der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangssignal (V2, V3) entspricht, abgeben.

Description

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 Versorgungsspannung durch die Anzahl von in dem Gerät befindlichen 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 einer solchen BTL-Schaltung kann, wenn eine Spannungsversorgung mit dem Absolutwert! Vcc\ zur Verfügung steht, eine Ausgangsspannung von etwa 2 Vcc (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 Verfugung 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 (JR - eh) 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 Eingangssignalkomponente (JR) in dem zweiten Ausgangssignal derjenigen der anderen Eingangssignalkomponente (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

6c Ausgangsanschluß gegeben.

Zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangsanschluß liegt eine auf das erste Eingangssignal (L) ansprechende erste Last, so daß die Potentialdifferenz ((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 ((JR - 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 (eL) 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 Eingangssignal komponente (fR + dR) als das zweite Ausgangssignal (JR - eL), wo sie nur (fR) beträgt. Demzufolge kann man unter Verwendung von nur drei Ausgangsanschlüssen erhöhte Zwei-Kanal-Ausgangssignale erhalten. Im folgenden werden Ausfuhrungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt s

Fig. 1 ein funktionsmäßiges Blockdiagramm einer erfindungsgemäben Stereo-Versiärkerschaltung,

Fig. 2 ein Wellenformdiagramm, 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, Fig. 5 eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig. 1, Fig. 6 eine weitere Blockdiagrammdarstellung 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, is

Fig. 9 eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig, I, Fig. 10 eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig. 1, Fig. 11 eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig. 1, Fig. 12 eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Schaltung nach Fig. 1, Fig. 13 eine Schaltungsskizze der Schaltung nach Fig. 1, 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, Fig. 19 einen weiteren verfügbaren ungekappten Ausgangsspannungsbereich der Schaltung nach Fig. 1, Fig. 20 einen weiteren verfügbaren ungekappten Ausgangsspannungsbereich der Schaltung nach Fig. 1, Fig. 21 einen weiteren verfügbaren ungekappten Ausgangsspannungsbereich der Schaltung nach Fig. 1,

Fig. 22 die Ansicht des Schirms eines Kathodenstrahloszillographen, 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,

F i g. 24 weitere Ausgangsleistungs-Kurven, die die maximale Leistung der Schaltung nach F i g. 1 veranschaulichen,

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.

Die in F i g. 1 dargestellte Stereo-Verstärkerschaltung 1 besitzt Eingangsanschlüsse Ti 1 bis Ti 3, von denen der Anschluß Γι 3 auf Schaltungsmasse liegt. An die Eingangsanschlüsse Ti 1 und Ti 3 wird ein Eingangssignal L des L-Kanals angelegt. An die Eingangsanschlüsse 772 und Ti 3 wird ein Eingangssignal R des R-Kanals gelegt.

Der Eingangsanschluß Ti 1 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 Ti 2 ist an jeweils den anderen Eingang der drei Verstärker 100,200 und angeschlossen. Der erste Verstärker 100 besitzt eine Matrixschaltung, die bewirkt, daß das Signal L um einen Faktor α und das Signal R um einen Faktor b verstärkt wird. Die Summe (aL + bR) dieser verstärkten Signale wird an einen ersten Ausgangsanschluß To 1 der Schaltung 100 als ein erstes Ausgangssignal £100 erhalten. In ähnlicher Weise besitzt der zweite Verstärker 200 eine Matrixschaltung, die bewirkt, daß das Signal R um einen Faktor / und das Signal L um einen Faktor e verstärkt wird. Die Summe (fR + eL) dieser verstärkten Signale wird als ein zweites Ausgangssignal E 200 an einen zweiten Ausgangsanschluß To 2 der Schaltung 200 erhalten.

Signal R um einen Faktor d verstärkt wird. Die Summe (cL + dR) dieser verstärkten Signale wird als ein drittes Ausgangssignal £300 an einen dritten Ausgangsanschluß To 3 der Schaltung 300 erhalten.

Wenn die an den Ausgangsanschlüssen To 1 bis To 3 auftretenden Potentiale mit V I, Vl bzw. V 3 bezeichnet werden, haben sie folgende Werte:

Vl = aL + bR (Vl\ la b\(L\

Vl = eL +fR oder \V2 = \e f \\ > (D

V3 = cL+dR \V3) \c d)_:\RJ

Eine Potentialdifferenz V13 zwischen den Ausgangsanschlüssen To 1 und To 3 ergibt sich somit wie folgt:

V\3 = Vl - V3 = aL + bR-(cL+ dR)

= (a-c)L + (b-d)R (2)

In ähnlicher Weise erhält man für eine Potentialdifferenz K 23 zwischen den Ausgangsabschlüssen To 2 und To3:

V13=V2~ V3 = eL+fR- (cL + dR)

= (e -c)L + (f- d)R (3)

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

Αα-c) {b-d)\(L\ \{e-c) (f-d)J\Rj

Wenn zwischen den Ausgangsanschlüssen 7b 1 und 7b 3 nur die Signalkomponente des L-Kanals und zwi-10 sehen den Ausgangsanschlüssen 7b 2 und 7b 3 nur die Signalkomponente des R-Kanals erhalten werden soll, müssen die Faktoren α bis/folgenden Bedingungen genügen:

α -c ϊ 0

b-d = 0 ₍₄₎

15 e - c = 0

f -d Φ 0

Die Faktoren α bis/können folgendermaßen gegeben sein:

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

In diesem Fall beträgt die Potentialdifferenz V 13:

K13 = Kl - K3

25 =3 L/4 - RIA - (-L/4 - RIA)

= L (6)

und die Potentialdifferenz V23 beträgt:

30 VH = K2 - K3

= -L/4 + 3 RIA - (-LIA - RIA)

= R (7)

Auf diese Weise lassen sich unabhängige Ausgangssignale für den L-Kanal und den R-Kanal von den drei Aus· 35 gangsanschlüssen To 1 bis 7Ό 3 abgreifen.

In diesem Fall werden das L-Kanal-Ausgangssignal V 13 und das R-Kanal-Ausgangssignal V 23 als Potentialdifferenz zwischenden Wellenformen Vl 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 gelegt wird, | Vcc\ beträgt, erhält man einen maximalen Spitzenwert für jedes der Ausgangssi-40 gnale V 13 und V 23 von 2 Vcc, also wie im Fall einer herkömmlichen BTL-Schaltung.

Bei geeigneter Auswahl der Faktoren α bis/des ersten bis dritten Verstärkers 100 bis 300 lassen sich die Ausgangsspannungen des L- und des R-Kanals gegenüber der Nenn-Versorgungsspannung Vcc bei nur drei Ausgangsanschlüssen erhöhen. Wenn die Faktoren c und d des dritten Verstärkers 300 beide zu Null gewählt werden, entspricht der Ausgangsanschluß To 3 dem Massenanschluß, was dazu führt, daß die Erhöhung der Aus-45 gangsspannur.g 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 V 13 bzw. V 23 gemischt sind, wobei der Fall b - d =0 und e - c =0 ausgeschlossen sein soll, kann ein Stereo-Verbreiterungseffekt erreicht werden. Die Faktoren α bis/sollen z. B. folgende Werte aufweisen:
50

a = 3/4, * = -1/4, c = -(1/4 - 1/10), d = -(1/4 - 1/10), e = -1/4 und / = 3/4 (8)

Dann betregt die Potentialdifferenz V 13:

55 VIi = Vl-VZ

= 3 LIA - RIA - {-(1/4 - 1/10)L - (1/4 - 1/10) R]

= 3 LIA- RIA + L/4 - L/10 + RIA - RIlO

= 9 L/10 - Ä/10 (9)

60 In ähnlicher Weise beträgt die Potentialdifferenz V 23:

K23 = Vl- V3

= -L/4 + 3 Ä/4 - {-(1/4 - 1/10) L - (1/4 - 1/10) R]
= -L/4 +3RIA + LIA - L/10 + Ä/4 - RIlQ
⁶⁵ =9 Ä/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 Ti 1 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 Ti 2 wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 204, auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 304 für den Faktor d und auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 104 für den s 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 106 wird ein Ausgangssignal aL - bR an einen nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben, der den Verstärkungsfaktor A 1 besitzt. Der Verstärker 108 liefert an den Ausgangsanschluß To 1 das erste Ausgangssignal E100, welches dem Wert A 1 {aL - bR) entspricht. Die Bauteile 102 bis 108 bilden den ersten Verstärker 100.

Ein vom Multiplizierer 204 kommendes Ausgangssignal/R wird an den positiven Eingang eines Subtrahierers 206 gegeben, dessen negativer Eingang ein Ausgangssignal eL vom Multiplizierer 202 empfängt. Ein Ausgangssignal -eL +fR vom Subtrahierer 206 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor Λ 2 aufweisenden nicht-invertierenden Verstärker 208 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To 2 das dem Wert A 2 {-eL +/Λ) entsprechende zweite Ausgangssignal E 200 liefert. Die Bauteile 2G2 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 20C.

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 Verstärkungsfakor von -A 3 aufweisenden invertierenden Verstärker 308 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To 3 das dem Wert -A 3 {cL + dR ) entsprechende dritte Ausgangssignal E 300 gibt. Die Bauteile 302 bis 308 bilden den dritten Verstärker 300.

Zwischen den Ausgangsanschlüssen To 1 und To 3 liegt eine Last 13 des L-Kanals (z. B. die L^Kanal-Treibereinheit eines Kopfhörers), und zwischen den Ausgangsanschlüssen To 2 und To 3 liegt eine Last 23 des R-Kanals (?.. B. eine R-Kanal-Treibereinheit des Kopfhörers).

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 3 betragen die Ausgangspotentiale Fl, Vl und V3 an den Anschlüssen To 1, To 2 bzw. To 3:

V\\ ( aA\ -bAlX (L\

Vl = \-eAl /AlU (11)

V3) \-cA3 -dA3}\R)

Weiterhin betragen die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen To 1 und To 3 und die Potentialdifferenzen V 23 zwischen den Anschlüssen To 2 und To 3:

(Vli\ ₌ f(cA3 + aA 1) {dA3 - bA 1)\ (l\ \V23J \{cA3-eA2) (dA3 + /Al)) \R

Fig. 4 zeigt ein weiteres Blockdiagramm der Stereo-Verstärkerschaltung nach Fig. 1. Das Eingangssignal L am Eingangsanschluß Ti 1 wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 102 für den Faktor α und auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 202 für den Faktor e gegeben. Das Eingangssignal R am Eingangsanschluß 772 wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 204 für den Faktor/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 empfangt. Ein von dem Subtrahierer 106 kommendes Ausgangssignal aL - bR wird auf einen einen Verstärkungsfaktor A 1 aufweisenden nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben, der an den Ausgangsanschluß ToI das dem Wert A 1 {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 202 empfängt. Ein Ausgangssignal -eL +fR vom Subtrahierer 206 wird an einen einen Verstärkungsfaktor A1 aufweisenden nichtinvertierenden Verstärker 208 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To 2 das dem Wert A 2 {-eL +fR.) ent= sprechende zweite Ausgangssignal E 200 gibt. Die Bauteile 202 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 200.

Ein vom Subtrahierer 106 kommendes Ausgangssignal aL - bR wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 302 für den Faktor c gegeben. Ein vom Subtrahierer 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 + df R des Multplizierers 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 -A 3 aufweisenden invertierenden Verstärker 308 gegeben, der an den dritten Ausgangsanschluß 7b 3 das dem Wert -A 3 {{ac -de) L + {df — be) R) entsprechende dritte Ausgangssignal £300 gibt Die Bauteile 302 bis 303 bilden den dritten Verstärker 300.

Zwischen die Ausgangsanschlüsse To 1 und To 3 ist eine L-Kanal-Last 13 geschaltet, während zwischen die Ausgangsanschlüsse To 2 und To 3 eine R-Kanal-Last 23 geschaltet ist

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 4 betragen die Ausgangspotentiale Vl, V2 und V3 an den Anschlüssen To 1. To 2 und To 3:

aA\ -bAl \ iL\

-eAl /Al (13)

-{ac -ds) A3- {df - be) A3) \r)

Weiterhin beträgt die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen To 1 und To 3 sowie die Potentialdifferenz V 23 zwischen den Anschlüssen Tc 1 und 7b 3:

(V 13λ _ ({{ac -de)A3 + aA 1) {{df - be) A3 - bA 1)\ (L\ V V 23 J \{{ac - de) A 3 - eA 2) {{df -be) A3 + JAl)J \RJ

10

Fig. S zeigt ein weiteres Blockschaltbild der Stereo-Verstärkerschaltung nach Fig. 1. Das Eingangssignal L wird auf einen Koefiizienten-Multiplizierer 102 für den Faktor α und auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 202 für den Faktor e gegeben. Das Eingangssignal R wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 204 für den Faktor/ und auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 104 für den Faktor b gegeben.

Ein Ausgangssignal aL des Multiplizieren 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 A 1 aufweisenden nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben, der an den Ausgangsanschluß 7b 1 das dem Wert A \{aL -bR) entsprechende erste Ausgangssignal £ 100 gibt. Die Bauteile 102 bis 108 bilden den ersten Verstärker 100.

Ein Ausgangssigna! fR des Multiplizierers 204 wird auf den positiven Eingang des Subtrahierers 206 gegeben, dessen negativer Eingang ein Ausgangssignal eL des Multiplizierers 202 empfängt Ein Ausgangssignal -eL +fR des Subtrahierers 206 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor A 2 aufweisenden nicht-invertierenden Verstärker 208 gegeben, der an den zweiten Ausgangsanschluß To 2 aus desa Wert A2{-eL+fR) entsprechende zweite Ausgangssignal £200 gibt. Die Bauteile 202 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 200.

Das vom Verstärker 108 kommende Signal £ 100, das den Wert A l(al bR) hat, wird auf den Koeffizienten-Multiplizierer 302 für den Faktor c gegeben. Das vom Verstärker 208 kommende Signal £200 mit dem Wert A 2{-eL +fR) wird auf einen Koeffizienten-Multiplizierer 304 für den Faktor d gegeben. Ein Ausgangssignal cA l{al - bR) des Multiplizierers 302 wird an einen Eingang eines Addierers 306 gegeben, dessen anderer Eingang ein Ausgangssignal dA2{-eL+fR) vom Multiplizierer 304 empfängt. Ein Ausgangssigna) {acA 1 - deA 2) L + {df A 2 - bcA I) R vom Addierer 306 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor -A 3 aufweisenden invertierenden Verstärker 308 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To 3 das dritte Ausgangssignal £ 300 gibt, welches den Wert -A 3{{acA I-deA 2) L + {dfA 2-bcAl)R) entspricht. Die Bauteile 302 bis 306 bilden den dritten Verstärker 300. Zwischen die Ausgangsanschlüsse ToI und 7b 3 ist eine L-Kanal-Last 13 vind zwischen die Ausgangsan-

Schlüsse To 2 und 7b 3 ist eine R-Kanal-Last 23 geschaltet.

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. S betragen die Ausgangspotentiale Vl, V2 und V3 an den Anschlüssen 7b 1, To 2 bzw. To 3:

IV\\ I aAl -bAl \ /L\

\V2 = \-eA2 fA2 Λ Λ (15)

\V3) \-{acA 1 - deA 2) A 3 - {dfA 2 - bcA 1) A 3/ \R)

Weiterhin betragen die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen To 1 und 7b 3 und die Potentialdifferenz V 23 zwischen den Anschlüssen 7b 2 und To 3:

45

(V13\ ₌ ({{acA I-deAl) A3+aAl) {{dfA 2 - bcA 1) A 3 - bA 1)\ /l\ \V23J \{{acAl-deA2)A3-eA2) {{dfA2 - bcA I) A3 + fA 2)) \RJ

Fig. 6 zeigt ein weiteres Blockschaltbild der Stereo-Verstärkerschaltung nach Fig. 1. Das Eingangssignal L wird an einen Koeffizienten-Multiplizierer 202 für den Faktor e gegeben. Das Eingangssignal R wird auf einen Koeflizienten-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 Λ !besitzenden nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben, welcher an den Ausgangsanschluß To 1 das dem Wert A 1(L - bR) entsprechende erste Ausgangssignal E100 gibt. Die Bauteile 102 bis iO8 bilden den ersten Verstärker 100.

Das Signal R wird außerdem an den positiven Eingang eines Subtrahierers 206 gelegt, dessen negativer Eingang vom Multiplizierer 202 ein Ausgangssignal eL empfangt. Ein vom Subtrahierer 206 kommendes Ausgangssignal -eL + R wird an einen einen Verstärkungsfaktor A 2 aufweisenden nicht-invertierenden Verstärker 208 gegeben, der an den Ausgangsanschluß 7b 2 das dem Wert A 2( -eL + R) entsprechende zweite Avisgangssignal £200 gibt. Die Bauteile 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 Austfungssignal (L + R)g des Multiplizierers 307 wird an einen einen Verstärkungsfaktor -A 3 besitzenden invertierenden Verstärker 308 gegeben, der an den Ausgangsanschluß 7b 3 das dem Wert -gA 3(L +R) entsprechende dritte Aus gangssignal £300 gibt. Die Bauteile 302 bis 308 bilden den dritten Verstärker 300.

Zwischen die AusgangsanschlUsse 7b 1 und 7b 3 ist eine L-Kanal-Last 13 und zwischen die Ausgangsanschlüsse 7b 2 und To 3 ist eine R-Kanal-Last 23 geschaltet.

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach F ig. 6 betragen die Potentiale Vl, K 2 und KSandenAusgangsanschlüssen 7b 1, 7b2 und 7Ό3:

Vl\ f Al-bAl

Vl]- \-eAl Al I 1 1 (17)

)C)

Weiterhin betragen die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen 7b 1 und 7b 3 und die Potentialdifferenz K23 zwischen den Anschlüssen 7b 2 und 7b 3:

/Vl3\ _ f(gA3 + Al) (gA3-bAl \V23j \(gA3-eA2) (A3 + A2)

Fig. 7 zeigt ein weiteres Blockschaltbild der in Fig. 1 gezeigten Stereo-Verstärkerschaltung. Das Eingangssignal L wird an den positiven Eingang eines Subtrahierers 106 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 Addieres 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 A 1 aufweisenden nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben, der an den Ausgangsanschluß 7b 1 das dem Wert A 1((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 + {\ - e) R) entsprechende zweite Ausgangssignal £ 200gibt. Die Bauteile 202 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 200.

Ein Ausgangssignal (L + R) g des Multiplizierers 307 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor -A 3 besitzenden invertierenden Verstärker 308 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To 3 das dem Wert -gA 3(L +R) entsprechende dritte Ausgangssignal £300 gibt. Die Bauteile 306 bis 308 bilden den dritten Verstärker 300.

Zwischen die Ausgangsanschlüsse To 1 und 7b 3 ist eine L-Kanal-Last 13 geschaltet, während zwischen die Ausgangsanschlüsse To 2 und 7b 3 eine R-Kanal-Last 23 geschaltet ist

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 7 betragen die Ausgangspotentiale V\, V2 und V3 an den Ausgangsanschlüssen 7b 1, To 2 bzw. 7b 3:

-eA2 (l-e)A2 (19)

\-gA3-gA3 ) [*}

Weiterhin betragen die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen To 1 und 7b 3 und die Potentialdifferenz P 23 zwischen den Anschlüssen 7b 2 und 7b 3:

\ (gA3-bAl) \ (l\ ,,_m

(gA3 + (1 - e)A2)J \Rj ^K™^}

(gA3-eA2)

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 -A 3 aufweisenden invertierenden Verstärker 308 gegeben. Der Verstärker 308 liefert an den Ausgangsanschluß To 3 das dem Wert -gA 3(L + R) entsprechende dritte Ausgangssignal E 300. Die Bauteile 306 bis 308 bilden die dritte Verstärkerschaltung 300.

Das Signal E 300 wird auf Koeffizienten-Multiplizierer 104 und 202 gegeben. An den anderen Eingang des Addierers 106 wird ein vom Multiplizierer 104 kommendes Ausgangssignal -bgA 3(L + R) gegeben. Ein Ausgangssignal (1 - bgA 3) L - bgA 3/t vom Addierer 106 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor A 1 besitzenden nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben, der an den Ausgangsanschluß 7b 1 das dem Wert A 1((1 - bgA 3) L- bgA 3R) entsprechende erste Ausgangssignal E100 gibt. Die Bauteile 104 bis 108 bilden den ersten Verstärker 100.

Ein Aus; ingssignal -egA 3(L + R) des Multiplizierers 202 wird an den anderen Eingang des Addierers 206 gegeben. Ein Ausgangssignal -egA 3L + (1 - egA 3) R des Addierers 206 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor A 2 besitzenden nicht-invertierenden Verstärker 208 gegeben, der an den Ausgangsanschluß 7b 2 das dem Wert A 2(-egA 3L + (1 - egA 3)R) entsprechende zweite Ausgangssignal £200 gibt. Die Bauteile 202 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 200.

Zwischen die Ausgangsanschlüsse 7b 1 und To 3 ist eine L-Kanal-Last 13 geschaltet, während zwischen die Ausgangsanschlüsse ToI und To3 eine R-Kanal-Last 23 geschaltet ist

Gemäß dem Schaltungsauibau nach Fig, 8 betragen die Ausgangspotentiale Vl, Vl und V3 an den Anschlüssen ToI, ToI bzw. To3:

Vl\ I (\-bgA3)Al-bgA3Al\ (L\

Vl = \-egA3Al (.l-egA3)Al (21)

Vi) \-gA3-gA3 j [R)

Weiterhin betragen die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen To 1 und To 3 und die Potentialdifferenz K23 zwischen den Anschlüssen ToI und To3:

(gA3~bgA3Al) \ (l\ _f22)

V73j~ \igA3 - egA3Al) (gA3 + (1 - egA3) AI)J \rJ ^K '

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

Ein vom Koeffizienten-Mulliplizierer307 kommendes Ausgangssignal (L + R)g wird auf einen Phasenschieber 3C9 gegeben, der die Phase des eingegebenen Signals um etwa 60 bis 120° (vorzugsweise 90°) im Bereich zwi- sehen etwa 250 Hz und 4 kHz vorschiebt oder verzögert Ein phasenverschobenes Ausgangssignal <P(L+R)g vom Phasenschieber 309 wird auf einen einen Verstärkungsfaktor -A 3 besitzenden invertierenden Verstärker 308 gegeben, der an den Ausgangsanschluß To 3 das dem Wert -<PgA 3(L + R) entsprechende dritte Ausgangssignal £300 gibt Die Bauteile 306 bis 309 bilden den dritten Verstärker 300. Gemäß dem Schaltungsauibau nach Fig. 9 betragen die Ausgangspotentiale Vl, Vl und V3 an den

Anschlüssen To 1, ToI und To 3:

I Al-bAl \ (L\

- \-eAl Al (23)

\-0gA3 - 0gA3) \lt)

Weiterhin betragen die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen To 1 und To 3 und die Potentialdifferenz V 23 zwischen den Anschlüssen ToI und To 3:

WgA3-bAl)\

V V 23/ \(0gA3-eAl)

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 45° 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 303 kommendes phasenverschobenes Ausgangssignal ΦIL wird an einen Eingang des Addierers 306 gelegt, und ein vom Phasenschieber 305 kommendes pha- senverschobenes Ausgangssignal Φ2R wird an den anderen Eingang des Addierers 306 gegeben. Ein Ausgangssignal Φ1Ζ. + Φ2Λ vom Addierer wild auf den KoefTizienten-Multiplizierer 307 gegeben, dessen Ausgangssignal (Φ1Ζ. + 02R)g an den invertierenden Verstärker 308 mit dem Verstärkungsfaktor -A 3 gegeben wird. Der Verstärker 308 liefert an den Ausgangsanschluß To3 das dem Wert -gA3(\I. + 2R) entsprechende dritte Ausgangssignal £300. Die Bauteile 303 bis 308 bilden den dritten Verstärker 300.

so Gemäß dem Schaltungsauibau nach Fig. 10 betragen die Ausgangspotentiale Vl, Vl und V3 an den Anschlüssen 7b 1, 7b 2 und To 3:

(Vl\ I Al-bAl

\V1 = \-eAl Al I I I (25)

\V3) \-0lgA3-

Weiterhin betragen die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen 7b 1 und To 3 und die Potentialdifferenz V 23 zwischen den Anschlüssen 7Ό2 und To 3:

/>13\/(Φΐ£Λ3 + Λ1) (02gA3-bAl)\ (l \V23J \WlgA3-eAl) (02gA3 + A2)J \R

Fig. 11 zeigt eine weitere Blockdiagrammdarstellung der 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 KoefTizienten-Multiplizierer 202 gegeben, und das Eingangssignal R wird an den Koeffizienten-Multiplizierer 104 gegeben. Ein Ausgangssignal bR des Multiplizierers 104 gelangt an einen dritten Phasenschieber 105. Ein Ausgangssignal 03bR des Phasenschiebers 105 wird auf den negativen

Eingang des Subtrahierers 106 gelegt Ein Ausgangssignal L- 03bR vom Subtrahierer 106 wird auf den einen Verstärkungsfaktor A1 besitzenden nicht-invertierenden Verstärker 108 gegeben. Der Verstärker 108 gibt auf den Ausgangsanschluß To 1 das dem Wert A 1(L - 0ZbR) entsprechende erste Ausgangssignal E100. Die Bauteile 104 bis 108 bilden den ersten Verstärker 100.

Ein Ausgangssignal eL des Multiplizieiers 202 wird auf einen vierten Phasenschieber 205 feegeben, von dem ein Ausgangssignal 0AeL an den negativen Eingang des Subtrahierers 206 gelegt wird. Ein Ausgangssignal -0AeL + R des Subtrahierers 206 wird an den einen Verstärkungsfaktor A 2 besitzenden nicht-invertierenden Verstärker 208 gelegt, der an den Ausgangsanschluß 7b 2 das dem Wert A 1(-0AeL +R) entsprechende zweite Ausgangssignal £200 gibt Die Bauteile 202 bis 208 bilden den zweiten Verstärker 200.

Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 11 betragen die Ausgangspotentiale Vl, Vl und V3 an den Anschlüssen 7b 1, ToI und To3:

Vl\ I Al - 0IbAl \ IL\

Vl\ = \-04eA2 Al (27)

V3) \-0lgA3-02gA3) [*)

|| Weiterhin betragen die Potentialdifferenz V13 zwischen den Anschlüssen 7b 1 und To 3 und die Potentialdif-

p ferenz V 23 zwischen den Anschlüssen To 1 und 7b 3:

(V13\ ₌ ((0lgA3 + Al) (C2gA3-03bAl)\ fL\ _f,„,

|! ^23/ \{0\gA3 - 0AeAl) (02gA3 +Al) ) \R) ⁽*'

^!| Fig. 12 zeigt eine weitere Blockdiagrammdarstellung der Stereo-Verstärkerschaltung nach Fig. 1. Fig. 12 kann als Modifizierung der F i g. 11 betrachtet werden, so daß nur die Unterschiede zwischen den F i g. 11 und 12

_u beschrieben werden sollen.

ρ* Die Eingangssignale L und R werden auf den Addierer 306 gegeben. Das Ausgangssignal L + R des Addierers

[:j 306 gelangt auf den Koeffizienten-Multiplizierer 307, dessen Ausgangssignal (L+R)g auf den einen Verstär-

' kungsfaktor A 3 besitzenden invertierenden Verstärker 308 gegeben wird, welcher an den Ausgangsanschluß

;i, To 3 das dem Wert -gA 3 (L+R) entsprechende dritte Ausgangssignal E 300 liegt. Die Elemente 306 bis308bil-

\l den den dritten Verstärker 300.

;£ Gemäß dem Schaltungsaufbau nach Fig. 12 betragen die Ausgangspotentiale Vl, Vl und V3 an den

i\ Anschlüssen To 1, To 1 bzw. 7b3:

^h Vl\ I A1-0UA1\ IL\

V3\ = \-0AeAl Λ 2 (29)

V3) \-gA3-gA3 J U)

Weiterhin betragen die PotentialdiiTerenz V13 zwischen den Anschlüssen 7b 1 und 7b 3 und die Potentialdifferenz V23 zwischen den Anschlüssen ToI und 7b3:

V13\ ₌ f(gA3 + Al) (gA3-03bAl)\ (l\ _nm

K 23/ \(gA3-0AeAl) (gA3 + A2) ) \R) ^K '

Bei dem Schaltungsaufbau nach den Fi g. 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 V 23 phasenverschoben Phasenkomponenten mit einer der Phasen Φ1 bis Φ 4. Diese phasenverschobenen Signalkomponenten würden einen speziellen Stereotoneffekt hervorrufen.

Im folgenden soll eine spezielle Schaltungsanordnung der Stereo-Verstärkerschaltung 1 gemäß Fig. 1 im einzelnen erläutert werden. Gemäß Fi g. 13 ist der Eingangsanschluß 771 an den nicht-invertierenden Eingang (+) eines OP-Verstärkers 51 und über eine aus Widerständen R 1 und R 1 bestehende Serienschaltung an den invertierten Eingang (-) des Verstärkers 51 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 51 ist an den Ausgangsan-Schluß To 1 und über einen Widerstand R 3 an seinen invertierten Eingang angeschlossen. Der Eingangsanschluß 77 2 ist an den nicht-invertierten Eingang (+) eines OP-Verstärkers 53 und über eine aus Widerständen R 7 und R 8 bestehende Serienschaltung an den invertierten Eingang (-) des Verstärkers 53 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 53 ist an den Ausgangsanschluß To 1 und über einen Widerstand R 9 an seinen invertierten Eingang angeschlossen. Der Eingangsanschluß Ti 3, der auf Schaltungsmasse liegt, ist an den nicht-inverlierten Eingang (+) eines OP-Verstärkers 52 und über eine aus Widerständen R 4 und R 5 bestehende Serienschaltung an den invertierten Eingang (-) des Verstärkers 52 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 52 ist an den Ausgangsanschluß 7b 3 und über einen Widerstand Λ 6 an seinen invertierten Eingang gekoppelt. Die Verbindungsknoten zwischen den Widerständen R 1 und R 2, zwischen den Widerständen R 4 und R S und zwischen den Widerständen R 7 und R 8 stehen miteinander in Verbindung.

Es sei angenommen, die Verstärkungen der Verstärker 51 bis 53 seien ziemlich groß (z. B. 1OO 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 Eingangsan-Schlüsse 771 und 77 3 bzw. an die Eingangsanschlüsse Ti 1 und Ti 3 gelegt werden, erhält man an den gemeinsamen Knoten 54 folgende Ausgangsspannung V 54:

VS4 = [[(R 411R S)II(R TIIR S))I[(R MIR 2) + (R 411R S)II(R TIIR S))] L

+ [[(R IlIR I)II(R 411R S))H(R TIIR S) + (R IlIR I)II(R 411R S))] R (3 Γ

Wenn die Ausgangsspannungen der Verstärker 51,53 und 52 mit Vl, Vl bzw. V3 bezeichnet werden, ergibi sich folgende Beziehung:

(V 1 - L)IR 3 = (L- VS4)IR 2 (32;

Daher

10

Vl = [(Rl + R3)IR2)L -(R3IR2) VS4 (33;

Ähnlich gilt

(Vl - R)IR 9 = (R - VS4)IR 8 (34

und daher

Vl = [(RS + R 9)IR S)R -(R 9IR S) K 54 (35

20

Weiterhin gilt

V3 = -(R 6IR S) VS4 (36

Hieraus ergibt sich zwischen den Ausgangsanschlüssen To 1 und To 3 als Potentialdiflerenz V13:

K13 = V\- V3

= [(Rl + R3)IR1) L +(R 6/R 5- R3IR1) VS4 (37

In ähnlicher Weise ergibt sich zwischen den Ausgängen ToI und Tb 3 als Potentialdiflerenz V 23:

K23 = Vl- V3 ----- = [(R S + R 9)IR S) R + (R 6IR S - R 9IR S) VS4 (38

Wenn die Beziehung

R 3IR 2 - R 6IR 5 = R 9IR S (39

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

K13 = [(R 2 + R 3)IR 2} L V13 = [(R S + R 9)IR S) R

oder

(V13\ ^f(Rl +R3)IR1 0\ [l\ \V13j \0 (RS + R9)IRSj \Rj

Man erhält also L-Kanal- und R-Kanal-Stereosignale an den Ausgangsanschlüssen 7b 1 bis To 3.

so Fig. IS zeigt eine weitere detaillierte Schaltungsrealisierung der in Fig. 1 gezeigten Schaltung 1. Gemäl Fig. 15 ist der Eingangsanschluß Ti 1 über einen Widerstand R 10 an den nicht-invertierten Eingang eines Ver stärkers 51, über einen Widerstand R 11 an den invertierten Eingang eines Verstärkers 52 und über einen Wider stand R 12 an den invertierten Eingang eines Verstärkers 53 angeschlossen. Der Eingangsanschluß 772 ist übe einen Widerstand Λ 13 an den invertierten Eingang des Verstärkers 51, über einen Widerstand it 14 an den inver tierten Eingang des Verstärkers 52 und über einen Widerstand R 14 an den nicht-invertierten Eingang des Ver stärkers 53 angeschlossen. Der Eingangsanschluß 773, der auf Schaltungsmasse liegt, ist an den nicht-invertier ten Eingang des Verstärkers 52 und außerdem über Widerstände R 16 bzw. R 17 an die nicht-invertierten Ein gänge der Verstärker 51 und 53 angeschlossen. Der Ausgang der Verstärkers 51 ist an den Ausgangsanschluß To'. und über einen Widerstand R 18 an seinen invertierten Eingang angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 5: ist an den Ausgangsanschluß To 3 und über einen Widerstand R 19 an seinen invertierten Eingang angeschlos sen. Der Ausgang des Verstärkers 53 ist an den Ausgangsanschluß To 1 und über einen Widerstand R 20 an sei nen invertierten Eingang angeschlossen.

Wenn in der Schaltung gemäß F i g. 15 die L-Kanal- und R-Kanal-Signale an die Eingangsanschlüsse 771 bzw 772 gelegt werden, ergibt sich am nicht-invertierten Eingang des Verstärkers 51 folgende Spannung K 51:

VSl = [R UI(R 10 + R 16)} L (41

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

[[R W(R 10 + R 16)} L-V I]/R 18 = [R - [R W(R 10 + R U)) L]/R 13 (42)

Daher gilt: s

V1 = [(R 13 + R IS)ZR 13} [R W(R 10 + R 16)} L-(R ISIR 13) 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/R 19 = L/R 11 + R/R 14 (44)

Daher

15 K 3 = -(R \9IR 11) L - (R 19/R 14) R (45)

Weiterhin ergibt sich an dem nicht-invertierten Eingang des Verstärkers 53 folgende Spannung VSl.

VSi = [R ITI(R 15 + R 17)} R (46)

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

[[R Π/(R 15 + R 17)} R - VlXIR 20 = [L - [R YlI(R 15 + R 17)} R]/R 12 (47)

Daher

Vl = -(R 20IR 12) L+ [(R 12 + R 2O)IR 12} X [R VlI(R 15 + R Yl)] R (48)

Wenn die Bedingungen

R 10 = R 15 R 16 = RYI

R 11 = R 12 = R 13 = R 14

Ä 18 = Ä 19 = R 20

gelten, ist die Potentialdifferenz V13 zwischen den Ausgangsanschlüssen To 1 und 7b 3 wie folgt gegeben: VYi = Kl - V3

40

= [{(Ä 13 + R IS)IR 13} [R UI(R 10 + Ä 16)} L-(A 18/Ä 13) Ä] - [-(R 191R 11) L - (R 19/ /f 14) R)

= [{(Ä 11 + R 19)IR 11} {Ä 16/Ä 10 + R U)) + R 19/R 11] L (50)

45

In ähnlicher Weise ergibt sich zwischen den Ausgangsanschlüssen To 2 und To 3 folgende Potentialdifferenz V23:

VH= Vl- V3

= [[(R 11 + R 19)IR 11} [R YlI(R 15 + R Yl)) + R 19IR 11] R (51)

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

VYi\ ₌ ([(R n+R \9)/R 11} [R W(R 10 + R U)] + R 19/R 11 θ\ (L \ _i<m

V 23 J \0 [(RIl +R19)/R 11} [RlV(RlS + RlT)) + R 19/R 11J \rJ ^p/;

Somit erhält man die L-Kanal- und R-Kanal-Ausgangssignale an den drei Ausgangsanschlüssen To 1 bis To 3.

Fig. 16 zeigt eine weitere Realisierung der in Fig. 1 gezeigten Schaltung. In Fig. 16 ist der Eingangsanschluß 771 an die Basen von npn-Transistoren Q1 bis Q 3 angeschlossen, deren Emitter über Widerstände R 21 bis R 23 an einen Anschluß einer Konstantstromquelle 55 angeschlossen sind, die außerdem über einen Widerstand R 24 an den Emitter eines npn-Transistors QA angeschlossen ist Die andere Klemme der Konstantstromquelle 55 liegt auf Schaltungsmasse. Die Transistoren Q1 bis QA, die Widerstände R 21 bis R 24 und die Konstantstromquelle 55 bilden einen ersten Differentialverstärker 56.

Der Eingangsanschluß 772 ist in an die Basen von npn-Transistoren Q S bis Ql angeschlossen, deren Emitter über Widerstände R 25 bis R 27 an eine Klemme einer Konstantstromquelle 57 angeschlossen sind, welche außerdem über einen Widerstand R 28 an den Emitter eines npn-Transistors QS gekoppelt ist Die andere Quelle der Konstantstromquelle 57 liegt auf Schaltungsmasse. Die Transistoren QS bis Q 8, die Widerstände RIS bis R 28 und die Konstantstromquelle 57 bilden einen zweien Differentialverstärker 58.

Die Basen der Transistoren Q A und Q 8 sind an den Eingangsanschluß Ti 3 angeschlossen, der auf Schaltungsmasse liegt. Die Kollektoren der Transistoren Ql und QS sind an einen Spannungsversorgungsanschluß 59 angeschlossen, der mit einer Gleichspannung + Vcc gespeist wird. Die Kollektoren der Transistoren Q 4 und Q 7 sind über einen Widerstand R 29 an den Spannungsversorgungsanschluß 59 und über eine Pufferschaltung 60 an den Ausgangsanschluß To 1 angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren Q 3 und Q 6 sind über einen Widerstand R 30 an den Spannungsversorgungsanschluß 59 und über eine Pufferschaltung 61 an den Ausgangsanschluß 7b3 angeschlossen. Die Kollektoren der Transistoren Ql und β8 sind über einen Widerstand R ?! an den Spannungsversorgungsanschluß 59 und über eine Pufferschaltung 62 an den Ausgangsanschluß 7b 2 angeschlossen.

ίο Damit die Differentialverstärker 56 und 58 eine lineare Differentialverstärkung liefern, sind die Spannungsabfälle an den Widerständen R 21 bis Ä 28 so gewählt, daß sie viel größer sind als eine Spannung V₇- der Transistoren Ql bis Q8, wobei die Spannung V₁- folgendermaßen definiert ist:

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:

RTA = R UHR UHR 23 \ RIi = RlSIIRlWIRn]

Wenn in der Schaltung nach Fig. 16 die L-und R-Kanal-Signale an die Eingangsanschlüsse 771 bzw. 772gegeben werden, ergibt sich eine Ausgangsspannung Vl der Pufferschaliung 60 wie folgt:

Vl = R29(AIcA + AId)

= Ä29(L/R24-Ä/R27) (55)

wobei AIcA und AIcI Änderungen der Kollektorströme der Transistoren QA bzw. Ql sind. Die Ausgangsspannung V3 der Pufferschaltung 61 beträgt:

V3 = R3(KAIc3 + AIc6)

= R 3(K-LZR 13-R/R16) (56)

wobei A Ic 3 und A Ic 6 Änderungen der Kollektorströme der Transistoren β 3 bzw. β 6 sind. Die Ausgangsspannung Vl der Pufferschaltung 62 beträgt:

Vl = RJl(AId + AIcS)

= R3l(-L/Rll + R/R18) (57)

wobei AIcI und AIc% Änderungen der Kollektorströme der Transistoren Q2 bzw. β8 sind. Wenn folgende Bedingungen gelten:

(58)

Ä29 = 50 R 24 = R 28

R13 = RTl = RIl = RIi

ergibt sich die Potentialdifferenz V13 zwischen den Ausgangsanschlüssen To 1 und 7b3 folgendermaßen:

55 K13= Vl - V3

= R19(L/R14 - R/R1T) - R3WrL/R13 - R/R 16)

= R 30(llR 24 + UR 23) L (59)

In ähnlicher Weise ergibt sich die Potentialdifferenz K23 zwischen den Ausgangsanschlüssen ToI und 7b3 folgendermaßen:

K23= Vl- V3

= R 30(HR 24 + 1/Ä 23) R (60)

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

fVl3\_ /Ä30O/Ä24 + 1/Ä23 0\ {l\ \V23j \0 Ä30(l/Ä24 + l/Ä23y \rJ

Somit erhält man L· und R-Kanal-Ausgangssignale an den drei Ausgangsanschlüssen ToI bis To 3.

F i g. 17 zeigt eine weitere Realisierung der Schaltung 1 nach F i g. 1. In F i g. 17 ist der Eingangsanschluß Ti 1 über einen Widerstand R 32 an den invertierten Eingang eines Verstärkers 63 und über einen Widerstand R 33 an den invertierten Eingang eines Verstärkers 64 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 63 ist über einen Widerstand R 40 an seinen invertierten Eingang und über Widerstände R 34 und R 35 an die invertierten Eingänge der Verstärker 65 bzw. 66 angeschlossen. Der Eingangsanschluß Ti 2 ist über einen Widerstand R 36 an den invertierten Eingang eines Verstärkers 67 und über einen Widerstand R 37 an den invertierten Eingang eines Verstärkers 66 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 67 ist über einen Widerstand R 44 an seinen invertierten Eingang und über Widerstände R 38 und R 39 an die invertierten Eingänge der Verstärker 64 bzw. 65 angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 64 ist über einen Widerstand R 41 an seinen invertierten Eingang angeschlossen, der Ausgang des Verstärkers 65 ist über einen Widerstand Λ 42 an seinen invertierten Eingang angeschlossen, und der Ausgang des Verstärkers 66 ist über einen Widerstand Λ 43 an seinen invertierten Eingang angeschlossen. Die Ausgänge der Verstärker 64,66 und 65 sind an die Ausgangsanschlüsse To 1, To 2 bzw. To 3 angeschloss n. Der Eingangsanschluß 773, 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 R-Kanal-Signale an die Eingangsanschlüsse 771 bzw. Ti2 gelegt werden, erhält man als Ausgangsspannung V 63 des Verstärkers 63:

K 63 = -(R 40/R 32) L (62)

Die Ausgangsspannung V67 des Verstärkers 67 beträgt:

V 61 = -(R 44!R 36) R (63) Somit beträgt die Ausgangsspannung Vl des Verstärkers 64:

I1 = -R 4\(L/R 33 + V 61/R 38)

(R41/R33) L + (R4l/R3$)(R44/R36)R (64)

Die Ausgangsspannung V 3 des Verstärkers 65 beträgt:

V3 = -R42(V63/R34+ V61/R39)

= (R 42/R 34) (R 40/R 32) L + (R 421R 39) (R 441R 36( R (65)

Die Ausgangsspannung V2 des Verstärkers 66 beträgt:

V2 = -R43(V63/R3S + R/R37)

- (R 43/R 35) (R 40/R 32) L-(R 43/R 37) R (66)

Die Potentialdifferenz V13 zwischen den Ausgangsanschlüssen To 1 und To3 beträgt:

V\3 = Kl - K3

= -{R 4VR 33 + (R 42/R 34)(R 40/R 32)} L + (R 44/R 36) {(R 41/R 38 - R 42/R 39)} R (67)

In ähnlicher Weise beträgt die Potentialdifferenz F23 zwischen den Ausgangsanschlüssen 7b2 und 7Ό3:

K23 = V2 - V3

= (R 40/R 32) {(R 431R 3S-R 42/R 34)} L-[R 43/R 37 + (R 42/R 39) (R 441R 36)} R (68)

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

ί^νιΛ = (-{R 14/Ä2133 + (R42IR34)(R40/R32)) (R44/R36)(R41/R38 - R42/R39)\ (l\ VV23J \(R40/R32)(R43/R35 - R42/R34) R43/R31 + (R42/R39)(R44/R36) ) \R)

Wenn die Beziehung

R 41/R M-R 42/R 39 R 43/R 35- R 42/R 34

gilt, erhält man L- und R-Kanal-Signale ohne Übersprechen an den drei Ausgangsanschlüssen To 1 bis To 3. Wenn die Beziehung:

Ä41AR38-Ä42/Ä39>0l R43/R3S-R42/R34>0j

gilt, erhält man einen Stereo-Verbreiterungseffekt.

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

15

Wenn die Faktoren α und/wie folgt gewählt werden:

a = (Jt - l)i '

* = -IVJt .

5 c = -l/k .

d = -l/k

e l/k

f = (λ- - I)Ik

ίο erhält man als Ausgangsspannungen Vl bis V3 an den Ausgangsanschlüssen To 1 bis 7b3:

Vl = (Jt- I)LZk-R/k Vl--LZk + (k- I)RZk V3 = -LZk - RZk

(72]

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

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

(73] (74;

In diesem Fall gilt Vl + Vl = 0. Wenn die Ausgangsspannungen der L- und R-Kanal-Signale, die zwischer den Ausgangsanschlüssen 7b 1 und 7b 3 bzw. zwischen den Ausgangsanschlüssen 7b 2 und 7Ό 3 auftreten, die folgenden Bedingungen erfüllen oder in den in Fig. 18 skizzierten Benich 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 -Abschneidung.

Es sei angenommen, es gelte Jt = 3. In diesem Fall betragen die Spannungen Vl bis V3:

(75;

Vl =2 L/3 - Rß Vl = -L/3 + 2 R/3 V3 = -L/3 - Rß

(76;

In diesem Fall gilt V1 + V 2 — V 3, und es entsteht keine Verzerrung, wenn die Ausgangsspannungen der L und der R-Kanal-Signale die folgenden Bedingungen erfüllen oder in den in F i g. 19 durch die ausgezogene Linie angedeuteten Bereich fallen:

- Vcc < 2 L/3 - Rß < Vcc

- Vcc < -L/3 + 2 Rß < Vcc -Vcc <-LIl - Rß<Vcc

(77

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:

(78

Die Ausgangsspannung K 3 wird bei der Versorgungsspannung Vcc oder - Vcc abgeschnitten. In diesem FaI jedoch werden die Ausgangsspannungen V1 und Vl nicht bei gleichem Vorzeichen abgeschnitten, so daß di< Ausgangsspannungen der L- und der R-Kanal-Signale so weit erhöht werden, bis folgende Bedingungen gege ben sind:

\Vl -\V1 - K3|

(79

Wenn die Ausgangsspannungen der L- und der R-Kanal-Signale entgegengesetzte Vorzeichen besitzen, habet auch die Ausgangsspannungen VI und Vl entgegengesetzte Vorzeichen. Daher wird eine der Ausgangsspan nungen der L- und der R-Kanal-Signale abgeschnitten, bevor die Ausgangsspannung V 3 abgeschnitten wird Wenn daher die Ausgangsspannungen V1 und V 2 an einer der Versorgungsspannungen Vcc und - Vcc abge schnitten werden, werden die Ausgangsspannungen der L- und der R-Kanal-Signale maximal groß, was in F i g 19 durch die lang-kurz-gestrichelte Linie angedeutet ist. Diese maximal großen Ausgangssignale sind für Ar >' fixiert.

Es soll die maximale Ausgangsspannung fur k = 4 betrachtet werden. In diesem Fall betragen die Ausgangs spannungen Vl bis V3:

Vl = 3 UA-RIA

Vl = -UA + 3 R/4·}. (80)

P3 = -1/4 - RIA ?]:

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

-Vcc <2 UA-RIA < Vcc \

-Vcc< -UA + 3 RIA < Vco i (81)

- Vcc < -UA - RIA < Vcc j

Wenn L=R gilt, gilt Vl= Vl = -V 3. In anderen Worten: Die Ausgangsspannungen Vl bis V3 werden gleichzeitig abgeschnitten. Ist k = 5 gegeben, betragen die Ausgangsspannungen Vl bis V 3:

1

Vl=AUS-RIS

Vl = -US+A RIS (82)

VZ =-US -RIS

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

-Vcc < AUS - RIS < Vcc ]

- Vcc < -LIS +ARI5< Vcc \ (83)

- Vcc < -LIS - RIS < Vcc j

F i g. 22 zeigt ein Oszillogramm, 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 S. Wenn die L- und die R-Kanal-Signale in Phase sind, sind der verzerrungsfreie Bereich und der Bereich der maximalen Ausgangsspannung im wesentliehen 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-Wiedergabetons erzeugt. Aus diesen Gründen kann die erfindungsgemäße Stereo-Verstärkerschaltung etwa den gleichen verzerrungsfreien Bereich und den gleichen Bereich fur 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 allgemeinen:

Po = V¹Ir (84)

wobei τ der Lastwiderstand ist Also kann man die Ausgangsleistung der L- und der R-Kanal-Signale wie folgt ausdrücken:

Po'(L²+ R¹Vr (85)

Die maximale Ausgangsleistung kann anhand der obigen Gleichung und der in den F i g. 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 Po₁M₁ der herkömmlichen Stereo-Verstärkerschaltung beträgt:

55 Po_max - {(L_max (r_ms)² + (R_mux (r_ms)²)/r

= {(VcclVT)¹ + (VcclVTfUr

= VcC²Ir (86)

60 Die maximale Leistung Po_max einer BTL-Schaltung beträgt:

Pomcx - 1(2 VcclVT)² + (2 Vcc/VTfVr

= 4 VcC²Ir (87)

In der erfindungsgemäßen Stereo-Verstärkerschaltung ist bei L = R und fcS 4 in der oben beschriebenen Weise V3(= -L/k - R/k) zuerst abgeschnitten. Aus diesem Grund ist|K3|Si Vcc gegeben, so daß die Beziehung gilt:

L = R = ± * Vcc/2 (Vspiae) (88)

Demnach beträgt die maximale Leistung Po_max der erflndungsgemäßen Stereo-Verstärkerschaltung:

s Po,«* = {(± kVccl2 VT)² + (± kVcc/2VT)²)lr

= k¹ VcC²H r (89)

Auf diese Weise erhält man die in Fig. 23 dargestellte Kurve F für die maximale Leistung. Ist andererseits k ä4 gegeben, so betragen die Absolutwerte der Ausgangsspannungen Vl und Vl:

IKl| = IKlI = I(Jt-2)LZk\< Fee (fur L =R) (90)

Dann gilt:

L - Ä - ± Ar Kcc/(Jt - 2) (Ku,,,,,) (91) Demzufolge gilt:

Po_max = [(±kVccl(k -2) VT)² + (±kVccKJc -I)VTf)Ir = k² VcC²IrCk - 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:

Po_m„ = 4 VcC²Ir (für k >2) (93)

Es soll der Fall L "R betrachtet werden. In diesem Fall schwankt das R-Kanal-Signal, wenn die maximale Amplitude |L| 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:

-\<RZL<\ (94)

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

Po_ma* - KVcclVTfil + CR/L)²))lr (95)

Für die BTL-Schaltung gilt:

Po_max = [(2 VcclVT)² {1 + (RZLY)]It (96)

Wenn andererseits in der erfindungsgemäßen Stereo-Verstärkerschaltung die Ausgangsspannung K3 (= -LZk - RZk) unter der Bedingung k S4 zuerst abgeschnitten wird, so gilt die Bedingung:

I K3| = \-LZk - RZk\ = |-(1 + RZL) LZk\ < Vcc (97)

Daher gilt: Po_max = (l/r){(kVcclVT(l + RZL))²H + (RZL)²) (98)

Wenn jedoch die Ausgangsspannung K1 = (k - 1) LZk - RZk zuerst abgeschnitten wird, gilt folgende Bedingung:

IK 1| = 1(A: - 1) LZk - RZk\ = \(\lk) (k - 1 - RZL) L\ < Vcc (99)

Daher

Po_max = (l/r) [k Vccl[VT(k - 1 - RZL))Y(I + (RZL)²) (100)

F i g. 24 ist eine graphische Darstellung von normierten Werten, wobei die maximale Leistung Po_max einer herkömmlichen Stereo-Verstärkerschaltung mit Einzel-Ausgangsstufe als »1« gegeben ist. Die Linie H in Fig. 24 kennzeichnet die maximale Leistung Po_max einer BTL-Schaltung.

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

Po_max = (Hr)[VT Vccia - RZI,))² {1 + (RZL)²) (für -1 < RZL < 0) (101)

und I Po*,* = (l/r)(2 Vcc/y/2)²il+(R/L)²}(füi0<R/L<l) (102)

If Fig^SzeigteinenRiasenscbieber.dcrinderSchaltungnachdenFig^bisnverwenderwird. Ein Eingangs- ;

ff signal Ei wird an invertierende Verstärker 70 und 72 gegeben. Außerdem wird das Signal JEf über einen Konden- §| sator C70 an einen Eingang eines Analogaddierers 74 und über einen "Widerstand R 72 an den anderen Eingang P des Addierers 74 gegeben. Der Ausgang des Verstärkers 70 ist über einen Widerstand R 70 an einen Eingang des kt Addierers 74 gekoppelt. Der Ausgang des Verstärkers 72 ist über einen Kondensator C72 an den anderen Ein-Γ gang des Addierers 74 angeschlossen. Der Addierer 74 gibt ein phasenverschobenes Ausgangssignal Eo ab. Die

Bauelemente 70, R 70 und C70 bilden einen Phasen-Vorverschieber, der ein Ausgangssignal Eo 1 liefert Die i);. Bauelemente 72, R11 und C72 bilden einen Phasenverzögerer, der ein Ausgangssignal Eo 2 liefert. Das Ausgangssignal Eo entspricht der Summe der Signale Eo 1 und Eo 2.

Fig. 26 zeigt den Phasengang der Ausgangssignale Eo 1, EoI und Eo. Wie man Fig. 26 entnimmt, eilt die \ Phase des Ausgangssignals Eo 1 derjenigen des Eingangssignals Ei mit größer werdender Frequenz von Ei von -:_:: 180° bis zu 0° vor, während die Phase des Ausgangssignals Eo 2 bezüglich der des Eingangssignals Ei bei größer l'l werdender Frequenz von JSf von 0° in Richtung —180° nacheilt. Somit besitzt das Ausgangssignal Eo eine Pha-[ senverzögerung von etwa -90° bei etwa der Mittenfrequenz (1 kHz). Das Ausmaß der Phasenverschiebung des Ψ-. Ausgangssignals Eo kann frei gewählt we. den. fi 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 Schalle tung. Insbesondere entspricht die Schaltung nach den Fig. 27A bis 27D der Schaltung nach Fig. S. In den U F i g. 27 A bis 27D bedeuten die Symbole (z. B. X1, X2, usw.), wie die einzelnen Teile der Schaltung zusammenr: gehören, so daß sie die Schaltung 1 gemäß Fig. 1 bilden. Fig. 27 stellt vornehmlich einen L-Kanal-Eingangs-[ pußerverstärker und die Koeffizienten-Multiplizierer 102 und 202 nach F i g. 5 dar. F i g. 27B repräsentiert haupt- i' sächlich 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. F i g. 27D zeigt eine Vorspannungsschaltung für die Schaltungsteile der F i g. 27 A bis 27C. ! * Da der in den Fig. 27A bis 27D dargestellte Schaltungsauibau 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-Stereosignalen bei gegebener Spannungsversorgung stark erhöht, und die so erhaltenen Stereosignale stehen an einem Dreier-Ausgang, das heißt einem Ausgang mit drei Anschlußklemmen, zur Verfugung. Daher kann man ein Hochleistungs-Stereo-Wiedergabegerät fur Stereo-Kopfhörer mit Dreier-Eingang erhalten, wenn man die erfindungsgemäße Stereo- Verstärkerschaltung einsetzt. Selbstverständlich läßt sich die Erfindung auch auf Mehrkanal-VeTstärkerschaltungen anwenden, die vier oder mehr Ausgangsanschlüsse besitzen.

Hierzu 15 Blatt Zeichnungen

I

Claims

Patentansprüche:

1. Stereo-Verstärkerschaltung, insbesondere für Stereo-Lautsprecher mit Dreiereingang, mit einer ersten Schaltung (10O)₁ die auf ein erstes Eingangssignal (L) und ein zweites Eingangssignal (R)

anspricht und ein erstes Ausgangssignal (£ IOC cder V1) erzeugt, das der Potentialdifferenz zwischen dem ersten Eingangssignal (L) und dem zweiten Eingangssignal (R) entspricht, und mit einer zweiten Schaltung (ZOO), die auf das erste und das zweite Eingangssignal (L, R) anspricht und ein zweites Ausgangssignal (E 200 oder V2) erzeugt, das der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten Eingangssignal (R) und dem ersten Eingangssignal (L) entspricht,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

eine dritte Schaltung (300), die auf das erste und das zweite Eingangssignal (L, R) anspricht und ein drittes Ausgangssignal (£300 oder K3) erzeugt, welches der Summe aus dem ersten und dem zweiten Eingangssignal (L, R) entspricht und Signalkomponenteu enthält, die zu dem ersten und dem zweiten Eingangssignal (L, R) gegenphasig sind, und

is eine Ausgangsschaltung (To 1, ToI, ToZ), die an die erste, die zweite und die dritte Schaltung (100,200,300) angeschlossen ist und ein erstes Differential-Ausgangssigaal (K 13) erzeugt, welches der Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal (K1, K 3) entspricht, und die ein zweites Differential-Ausgangssignal (K 23) liefert, welches der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangssignal (K2, K3) entspricht.

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 Kombinationssi· gnal (aL - bR) mit einem ersten Verstärkungsfaktor (A 1) verstärkt und das erste Ausgangssignal (Kl) abgibt.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung (200) folgende Merkmale aufweist:

einen dritten Multiplizierer (204), der das zweite Eingangssignal (R) mit einem dritten Koeffizienten (J) mul tipliziert und ein drittes gewichtetes Signal (JR) 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 (JR) subtrahiert und ein zweites

Kombinationssignal (-eL +/R) abgibt, und

einen an den zweiten Subtrahierer (206) angeschlossenen zweiten Leistungsverstärker (208), der das zweite Kombinationssignal (-eL +/R) mit einem zweiten Verstärkungsfaktor (A 2) multipliziert und das zweite Ausgangssignal (K 2) 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,

so 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 (-A 3) phasengedreht verstärkt und das dritte Ausgangssi gnal (V 3) abgibt, wobei das erste Differential-Ausgangssignal (V13) gleich der Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal (Kl, K 3) und das zweite Differential-Ausgangssignal (K 23) gleich der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangssignal (K 2, V 3) 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 +/R) 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

einen an den Addierer (306) angeschlossenen dritten Leistungsverstärker (308), der das Summensignal ((ac - de) L + (df - be) R) mit einem dritten Verstärkungsfaktor (-A 3) phasengedreht verstärkt und das

£' dritte Ausgangssignal (K3) abgibt, wobei das erste Differential-Ausgangssignal (K13) gleich der Potentiai-

j?i differenz zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal (K1, K3) und das zweite Differential-Aus-

f>' gangssignal (K 23) gleich der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgacgssignal (K 2,

t K 3) ist

Γ 6. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schaltung (300) folgende Merkmale

aufweist:

\ einen fünften Multiplizierer (3OfO. der das erste Ausgangssignal (Kl) mit einem fünften Koeffizienten (c)

multipliziert und ein fünftes gewichtetes Signal (cKl) abgibt,

f einen sechsten Multiplizierer (304), der das zweite Ausgangssignal (K2) mit einem sechsten Koeffizienten

C (d) multipliziert und ein sechstes gewichtetes Signal (dV2) abgibt, ,

Γ einen üa den fünften und den sechsten Multiplizierer (302,304) angeschlossenen Addierer (306), der das

ι fünfte gewichtete Signal (cKl) auf das sechste gewichtete Signal (dVl) addiert und ein Summensignal

((acA \-deA2)L + (dfA2 - bcA 1)R) abgibt, und

einen an den Addierer (306) angeschlossenen dritten Leistungsverstärker (308), der das Summensignal ja ■ ((acA 1 - deA 2) L + (df A 2 - bcA 1) R) phasengedreht mit einem dritten Verstärkungsfaktor (-A 3) ver-

stärkt und das dritte Ausgangssignal (K 3) abgibt, wobei das erste Differential-Ausgangssignal (V13) gleich der Potentialdifferenz zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal (K1, K 3) und das zweite Differential-Ausgangssignal (K23) gleich der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangssignal (K 2, K 3) ist.

7. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schaltung (300) folgende Merkmale aufweist:

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

Summensignal (L + R) abgibt,
jS einen an den Addierer (306) angeschlossenen Multiplizierer (307), der das Summensignal (L-+R) mit einem

j| gegebenen Koeffizienten (g) multipliziert und ein gewichtetes Signal (g(L + R)) abgibt, und

Ij einen an den Multiplizierer (307) angeschlossenen invertierenden Leistungsverstärker (308), der das gewich-

h tete Signal (g(L +R)) mit einem gegebenen Verstärkungsfaktor (-A 3) phasengedreht verstärkt und das

dritte Ausgangssignal (K 3) abgibt, wobei das erste Differential-Ausgangssignal (K13) gleich der Potential- ;;. differenz zwischen dem ersten und dem dritten Ausgangssignal (Kl, K 3) und das zweite Differential-Aus-

ί gangssignal (K 23) gleich der Potentialdifferenz zwischen dem zweiten und dem dritten Ausgangssignal (K 3,

r K 3) 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, 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 ((I - b)L- bR) abgibt, und

einen an den ersten Subtrahierer (106) angeschlossenen ersten Leistungsverstärker (108), der das erste Kombinationssignal ((I - b) L - bR) mit einem ersten Verstärkungsfaktor (A 1) verstärkt und das erste Ausgangssignal (Kl) abgibt.

9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltung (200) folgende 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 Kombinationssignal (-eL + (1 - e) R) abgibt, und

einen an den zweiten Subtrahierer (206) angeschlossenen zweiten Leistungsverstärker (208), der das zweite Kombinationssignal (-eL + (1 - e) R) mit einem zweiten Verstärkungsfaktor (A 2) verstärkt und das zweite Ausgangssignal (K 2) abgibt.

10. Schaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schaltung (100) folgende Merkmale aufweist:

einen an den invertierenden Leistungsverstärker (308) angeschlossenen ersten Multiplizierer (104), der das dritte Ausgangssignal (K3) 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 (-bgA 3(L +R)) auf das erste Eingangssignal (L) addiert und ein erstes Kombinationssignal ((I -

ti bgA 3) L - bgA 3 R) abgibt, und

einen an den ersten Addierer (106) angeschlossenen ersten Leistungsverstärker (108), der das erste Kombina-

tionssignal ((I - bgA 3) L - bgA 3 R) mit einem ersten Verstärkungsfaktor (A 1) verstärkt und das erste Aus-

gangssignal (Kl) 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 Ausgangssignal (K 3) mit einem zweiten Koeffizienten (e) multipliziert und ein zweites gewichtetes Signal (- egA 3 (L + R)) abgibt,
einen an den zweiten Multiplizierer (202) angeschlossenen zweiten Addierer (206), der das zweite gewichtete

Signal (-egA 3(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 - egA 3) R) mit einem zweiten Verstärkungsfaktor (A 2) verstärkt und S 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 (0g (L+R)) zu geben.

13. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste bis sechste Koeffizient (a bis/) derart bestimmt sind, daß das erste Differential-Ausgangssignal (V 13) nur dem ersten Eingangssignal (L) und das zweite Differential-Ausgangssignal (V23) nur dem zweiten Eingangssignal (R) entspricht.

14. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der erste bis sechste Koeffizient (β bis/) derart bestimmt sind, daß das erste Differential-Ausgangssignal (V13) eine Signalkomponente (9L/10) des ersten Eingangssigr.als (L) und eine Signelkomponente (-Ä/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 (VTX) eine Signalkomponente (9Ä/10) des zweiten Eingangssignals (R) und eine Signalkomponente (-L/10) des ersten Eingangssignals, welches zur Signalkomponente des zweiten Eingangssignals gegenphasig ist, enthält.