DE3744112C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE3744112C2 DE3744112C2 DE19873744112 DE3744112A DE3744112C2 DE 3744112 C2 DE3744112 C2 DE 3744112C2 DE 19873744112 DE19873744112 DE 19873744112 DE 3744112 A DE3744112 A DE 3744112A DE 3744112 C2 DE3744112 C2 DE 3744112C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- supply voltage
- amplifier
- voltage
- switching
- supply
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/02—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation
- H03F1/0205—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers
- H03F1/0211—Modifications of amplifiers to raise the efficiency, e.g. gliding Class A stages, use of an auxiliary oscillation in transistor amplifiers with control of the supply voltage or current
- H03F1/0216—Continuous control
- H03F1/0233—Continuous control by using a signal derived from the output signal, e.g. bootstrapping the voltage supply
- H03F1/0238—Continuous control by using a signal derived from the output signal, e.g. bootstrapping the voltage supply using supply converters
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verstärkeranordnung mit
einer einen Ausgang für ein verstärktes Ausgangssignal
aufweisenden und durch ein Eingangssignal angesteuerten
Ausgangsstufe, mit einer die Betriebsspannungen für die
Ausgangsstufe liefernden Spannungsversorgungseinrichtung,
sowie mit einer zwischen der Spannungsversorgungseinrichtung
und der Ausgangsstufe vorgesehenen, Versorgungsspannungsausgänge
bildenden Umschalteinrichtung, die elektrisch
steuerbare Schaltelemente aufweist und in Abhängigkeit von
dem Ausgangssignal und/oder in Abhängigkeit von dem zu verstärkenden
Eingangssignal die an den Versorgungsspannungsausgängen
bzw. an der Ausgangsstufe anliegenden Versorgungsspannungen
dem Verlauf des Ausgangssignals folgend bei
ansteigendem Ausgangssignal wenigstens einmal von einer
kleineren Versorgungsspannung auf eine größere Versorgungsspannung
und bei abnehmendem Ausgangssignal wenigstens einmal
von einer größeren Versorgungsspannung auf eine kleinere Versorgungsspannung
umschalten.
Neben sogenannten Schaltverstärkern sind auch linear arbei
tende Verstärker oder Verstärkeranordnungen, speziell auch
solche für hohe Leistungen bekannt. Linear arbeitende
Verstärker oder Verstärkeranordnungen haben zwar den Vorteil,
daß sie ein dem Eingangssignal analoges verstärktes Ausgangs
signal im wesentlichen auch ohne Störspannungen liefern, die
insbes. bei hohen Leistungen aus den unterschiedlichsten
Gründen nicht erwünscht sind. Nachteilig ist bei den bekann
ten linearen bzw. analogen Verstärkern oder Verstärkerein
richtungen aber, daß in den dort verwendeten Verstärkerele
menten, die in der Regel von Transistoren oder Transistor-
Gruppen, auch von solche in Form von integrierten Schalt
kreisen gebildet sind, hohe Verlustleistungen auftreten, die
unter Berücksichtigung der durch die Verstärkerelemente
fließenden Ströme aus den insbes. auch bei hohen Leistungen
sehr hohen Versorgungsspannungen resultieren, die temporär
voll oder zu einem großen Teil an den Verstärkerelementen
(Transistoren) anliegen. Diese hohe Verlustleistung kann bei
einer am Ausgang einer solchen Verstärkeranordnung anliegen
den komplexen Last noch durch den Blindstromanteil dann
verstärkt werden, wenn dieser über ein Verstärkerelement
fließt, an welchem eine hohe Versorgungsspannung bzw. eine
hohe Versorgungsrestspannung anliegt. Bekannt ist auch,
insbes. Verstärker oder Verstärkeranordnungen für hohe
Leistungen als Gegentakt- oder Vierquadranten-Verstärker
auszubilden.
Bekannt ist ferner eine Verstärkeranordnung der eingangs
erwähnten Art (DE-OS 30 39 131), bei der in Abhängigkeit von
dem Ausgangssignal oder in Abhängigkeit von dem zu verstärkenden
Eingangssignal die an der Ausgangsstufe der
Verstärkeranordnung anliegenden Versorgungsspannungen
stufenförmig erhöht bzw. verringert werden. Die Ausgangsstufe
ist bei dieser bekannten Verstärkeranordnung von einer
einzigen Verstärkereinrichtung gebildet, die als Gegentaktendstufe
ausgebildet ist, d. h. aus zwei im Gegentakt
arbeitenden Transistoren besteht.
Nachteilig ist auch bei dieser bekannten Verstärkeranordnung
u. a., daß bei komplexen, an die Verstärkeranordnung angeschlossenen
Lasten durch die dabei auftretenden Rückströme
sich an den die Verstärkereinrichtung bildenden Transistoren
erhebliche Verlustleistungen ergeben. Dies ist einerseits
dadurch bedingt, daß derartige Rückströme nicht an die
Spannungsversorgungseinrichtung zurückgeführt werden können,
und andererseits auch dadurch bedingt, daß durch die in
Abhängigkeit von dem Eingangs- oder Ausgangssignal erfolgende
stufenförmige Änderung der Versorgungsspannung während der
Rückströme sehr hohe Spannungen an den Transistoren anliegen
können.
Bekannt ist weiterhin eine Verstärkeranordnung in Form eines
Audio-Leistungsverstärkers (DE-OS 23 65 289), dessen Ausgangsstufe
wiederum in üblicher Weise von einer einzigen
Verstärkereinrichtung, nämlich von einer zwei Transistoren
aufweisenden Gegentaktendstufe gebildet ist. Um bei einem
rein galvanischen Anschluß eines an den Ausgang der Verstärkeranordnung
angeschlossenen Lautsprechers Gleichstromanteile
zu vermeiden oder um unterschiedliche Arbeitsweisen
für die Ausgangsstufe zu ermöglichen, sind bei dieser
bekannten Verstärkeranordnung Mittel für eine mechanische
Umschaltung des Arbeitspunktes einer die Ausgangsstufe
ansteuernden Treiberstufe sowie zur mechanischen Umschaltung
der Amplitude der Versorgungsspannungen vorgesehen. Eine von
dem Ausgangs- oder Eingangssignal abhängige, d. h. der
Amplitude dieser Signale folgende selbsttätige stufenförmige
Umschaltung der Versorgungsspannungen ist bei dieser bekannten
Verstärkeranordnung nicht vorgesehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verstärkeranordnung der
eingangs erwähnten Art aufzuzeigen, die unter Beibehaltung
der Vorteile eines linearen, bzw. analogen Verstärkers auch im
Falle von komplexen Lasten wesentlich reduzierte Verlustleistungen
an den Verstärkereinrichtungen bzw. an den diese
Verstärkereinrichtungen bildenden Verstärkerelementen (z. B.
Transistoren, Transistorgruppen, auch in integrierter Form)
ermöglicht.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Verstärkeranordnung
erfindungsgemäß so ausgebildet, daß die Ausgangsstufe
wenigstens zwei Verstärkereinrichtungen aufweist, die
parallel auf einen gemeinsamen Ausgang arbeiten, daß die
Umschalteinrichtung für jede der wenigstens zwei Verstärkereinrichtungen
einen gesonderten Versorgungsspannungsausgang
aufweist, daß die Umschaltung der Versorgungsspannungen für
die wenigstens zwei Verstärkereinrichtungen zeitlich versetzt
erfolgt, und daß die Umschalteinrichtung wenigstens zwei
Gruppen von elektrisch steuerbaren Schaltelementen aufweist,
von denen die erste Gruppe zum Umschalten der Versorgungsspannungen
dient und die zweite Gruppe in den jeweiligen
Betriebszuständen der Umschalteinrichtung bei komplexer Last
am Ausgang der Verstärkeranordnung einen Rückstrom in die
Spannungsversorgungseinrichtung ermöglicht.
Da bei der erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung die Versor
gungsspannung dem jeweiligen Verlauf des Ausgangssignales
folgend bei ansteigendem Ausgangssignal wenigstens einmal von
einer niedrigeren Versorgungsspannung auf eine höhere
Versorgungsspannung bzw. bei abfallendem Ausgangssignal
wenigstens einmal von der höheren Versorgungsspannung wieder
auf eine niedrigere Versorgungsspannung umgeschaltet wird,
was bei einem periodischen, beispielsweise sinusförmigen
Ausgangssignal sowohl in der positiven Halbperiode, als auch
in der negativen Halbperiode erfolgt, werden die an den
Verstärkerelementen der Verstärkereinrichtungen anliegende
Versorgungsspannung bzw. der entsprechende Versorgungsspan
nungsrest klein gehalten, so daß sich schon allein hierdurch
im Vergleich zu bekannten Verstärkeranordnungen sehr geringe
Verlustleistungen an den Verstärkerelementen ergeben. Da das
zeitliche Umschalten von einer Versorgungsspannung auf eine
andere Versorgungsspannung bei den wenigstens zwei Verstär
kereinrichtung zeitlich versetzt bzw. überlappend erfolgt,
ist auch während der jeweiligen Umschaltphase bzw. während
des jeweiligen Umschaltmodus ein linear bzw. analog zum
Eingangssignal verlaufendes Ausgangssignal sichergestellt, so
daß das Ausgangssignal keine oder im wesentlichen keine
Störspannungen aufweist. Die erfindungsgemäßen Verstärker
anordnung ermöglicht es weiterhin auch, die von komplexen
Lasten herrührenden, in die Verstärkeranordnung zurückfließenden
Ströme (Rückströme) über solche Verstärkerelemente
zu leiten, an denen zu dem betreffenden Zeitpunkt keine
Versorgungsspannung anliegt, was ebenfalls zur Reduzierung
der Verlustleistung beiträgt.
Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Verstärkereinrich
tung zu einem Zeitpunkt bzw. in einem Betriebszustand, in der
die Verstärkereinrichtungen bzw. deren Verstärkerelemente mit
einer höheren Versorgungsspannung betrieben werden, eine
Rückspeisung der von einer komplexen Last herrührenden Ströme
in die zur Erzeugung der jeweils niedrigeren Versorgungs
spannung dienende Spannungsquelle, womit es möglich ist,
zumindest einen Teil der Energie des Blindwiderstandes der
komplexen Last zurückzugewinnen, was ebenfalls zur Reduzie
rung der Verlustleistung beiträgt.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verstärker
einrichtungen jeweils von zwei nach Art eines Gegentaktver
stärkers bzw. Vier-Quadranten-Verstärkers in Serie liegenden
Verstärkerelementen (z. B. Transistoren) gebildet.
Das Umschalten der Umschalteinrichtung und damit der Versor
gungsspannungen erfolgten Abhängigkeit von dem Eingangssignal
oder dem Ausgangssignal der Verstärkeranordnung bevorzugt
immer dann, wenn das Ausgangssignal eine vorgegebene Schwell
spannung überschreitet oder unterschreitet, wobei diese
Schwellspannung bevorzugt jeweils der Wert der jeweils
niedrigeren Versorgungsspannung ist.
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteran
sprüche.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren an
Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 das Blockdiagramm einer Verstärkeranordnung gemäß der
Erfindung;
Fig. 2 zur Erläuterung der Arbeitsweise den zeitlichen
Verlauf der Ausgangsspannung der Verstärkeranordnung;
Fig. 3 in vereinfachter Darstellung das elektrische Schalt
bild einer Verstärkeranordnung gemäß der Erfindung;
Fig. 4a-4d jeweils die Schaltung nach Fig. 3, und zwar in
unterschiedlichen Betriebszuständen der von
einer Vielzahl von Tyristoren gebildeten
Versorgungsspannungs-Umschalteinrichtung, wobei
zum besseren Verständnis in den einzelnen
Betriebszuständen nur die dort jeweils aktivier
ten bzw. leitenden Tyristoren wiedergegeben
sind;
Fig. 5 den zeitlichen Verlauf der Spannung sowie des Stromes
am Ausgang der Verstärkeranordnung bei angenommener
induktiver Last am Ausgang der Verstärkeranordnung.
Wie in der Fig. 1 dargestellt ist, besteht die Verstärkeran
ordnung aus zwei Verstärkereinrichtungen 1 und 2, die mit
ihren Ausgängen an einen gemeinsamen Ausgang 3 der Verstär
keranordnung angeschlossen sind und demnach auch gemeinsam,
d. h. im Zusammenwirken die an den Ausgang 3 angeschlossene
Last 4 ansteuern, welche entweder eine rein ohmsche, kapazi
tive oder induktive Last sein kann, in der Regel jedoch eine
komplexe Last mit einem ohmschen Anteil und einem Blindanteil
(kapazitiven oder induktiven Anteil) ist.
Zur Ansteuerung der Verstärkereinrichtungen 1 und 2, die
bevorzugt einen Vierquadranten-Verstärker bilden, dient das
Eingangs- bzw. Ansteuersignal SA, welches dem Eingang 5 einer
Ansteuerstufe 6 zugeführt wird, die an ihren beiden Ausgängen
7 und 8 zwei von dem Signal SA abgeleitete Signale S′ und S′′
liefert, von denen das Signal S′ dem Eingang 9 der Verstär
kereinrichtung 1 und das Signal S′′ dem Eingang 10 der
Verstärkereinrichtung 2 zugeführt werden. Die beiden Signale
S′ und S′′ werden in der Ansteuerstufe 6 aus dem Signal SA
unter Berücksichtigung der jeweils am Ausgang 3 bzw. an der
Last 4 anliegenden Spannung UL gewonnen, und zwar dadurch,
daß diese Spannung UL oder ein hiervon abgeleitetes Signal
über eine Leitung 11 ebenfalls der Ansteuerstufe 6 zugeführt
wird. Bei einer praktischen Ausführung der Verstärkeranord
nung weist die Ansteuerstufe 6 eine Komparatorschaltung auf,
die das Signal SA mit dem über die Leitung 11 rückgeführten
Signal vergleicht und dann aufgrund dieses Vergleichs an
ihren Ausgängen die Signale S′ und S′′ in der entsprechenden
Größe liefert.
Zur Spannungsversorgung der beiden Verstärkereinrichtungen 1
und 2 dient eine Spannungsversorgungseinrichtung 12, die
wenigstens zwei Versorgungsspannungen U1 und U2 unterschied
licher Größe liefert und mit einer Versorgungsspannungsum
schalteinrichtung 13 verbunden ist. Die Versorgungsspannungs
umschalteinrichtung 13 besitzt zwei Ausgänge 14 und 15, von
denen der Ausgang 14 die Versorgungsspannungen für die
Verstärkereinrichtungen 1 und der Ausgang 15 die Versorgungs
spannungen für die Verstärkereinrichtung 2 liefert. In der
Fig. 1 sind die beiden Ausgänge 14 und 15 der einfacheren
Darstellung wegen jeweils nur von einem einzigen Anschluß
gebildet. In der Praxis könen diese Ausgänge jedoch auch
mehrere Anschlüsse aufweisen, und zwar dann, wenn die
Verstärkereinrichtungen 1 und 2 positive und negative
Versorgungsspannungen benötigen, wie dies bei der in der Fig.
3 dargestellten, speziellen Ausführung der erfindungsgemäßen
Verstärkeranordnung der Fall ist. Mit Hilfe der Umschaltein
richtung 13 werden die beiden Versorgungsspannungen U1 und U2
nach einem bestimmten Schaltmodus an die Ausgänge 14 und 15
bzw. an die Verstärkereinrichtungen 1 und 2 angelegt. Hierfür
enthält die Umschalteinrichtung 13 mehrere elektrisch
steuerbare Schaltelemente, die bei der jeweiligen, konkreten
Ausbildung der Verstärkeranordnung von unterschiedlichsten
elektrischen Bauelementen oder Baugruppen gebildet sein
können und bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungs
form Tyristoren sind. Diese elektrischen Schaltelemente
werden entsprechend dem Schaltmodus der Umschalteinrichtung
13 durch Signale angesteuert, die von einem in der Umschalt
einrichtung 13 vorgesehenen Steuerteil 13′ erzeugt werden,
und zwar aufgrund eines der Umschalteinrichtung 13 an deren
Steuereingang 16 zugeführten Steuersignales SS. Das Signal SS
ist entweder das Signal SA oder ein hiervon abgeleitetes
Signal oder aber das Ausgangssignal UL oder ein hiervon
abgeleitetes Signal, so daß das Umschalten der Umschaltein
richtung 13 synchron mit dem Eingangssignal SA bzw. mit dem
Ausgangssignal UL der Verstärkeranordnung und/oder in
Abhängigkeit von dem Verlauf des Eingangssignales oder
Ausgangssignales erfolgt.
Bei der in der Fig. 1 dargestellten Ausführung weist die
Umschalteinrichtung 13 während jeder vollen Periode des
Ausgangsignals UL vier unterschiedliche Betriebszustände
auf, die in der Fig. 2 mit den dortigen Bereichen I-IV
angegeben sind. Der Betriebszustand I liegt jeweils am Anfang
sowie am Ende jeder positiven Halbperiode des Ausgangssigna
les UL vor. Am Anfang sowie am Ende jeder negativen Halb
periode des Ausgangssignales UL befindet sich die Umschalt
einrichtung 13 jeweils im Betriebszustand III. Wie der Fig. 2
weiterhin zu entnehmen ist, besitzt die Umschalteinrichtung
13 während der positiven Halbperiode des Ausgangssignales UL
und zwischen den beiden Betriebszuständen I den Betriebszu
stand II und während der negativen Halbperiode des Ausgangs
signals UL und zwischen den beiden Betriebszuständen III den
Betriebszustand IV. Die Übergänge Ü1 und Ü2 zwischen den
Betriebszuständen I und II bzw. II und I befinden sich dort,
wo das Ausgangssignal UL während der positiven Halbperiode
eine Schwellspannung US überschreitet bzw. unterschreitet. In
ähnlicher Weise befinden sich die Übergänge Ü3 und Ü4
zwischen den Betriebszuständen III und IV bzw. IV und III
dort, wo die Ausgangsspannung UL während der negativen
Halbperiode eine negative Schwellspannung US unterschreitet
bzw. überschreitet. Die positive sowie negative Schwellspan
nung US ist gleich dem Wert der kleineren Versorgungsspannung
U1.
Die Arbeitsweise der Verstärkeranordnung läßt sich, wie folgt,
beschreiben:
Es wird davon ausgegangen, daß das Ausgangssignal UL am
Anfang einer Periode gerade den ersten positiven Null-Durch
gang aufweist, d. h. die Umschalteinrichtung 13 befindet sich
in dem ersten Betriebszustand I. In diesem Betriebszustand
liegt an beiden Ausgängen 14 und 15 der Umschalteinrichtung
die kleinere Versorgungsspannung U1 an, d. h. beide Verstär
kereinrichtungen 1 und 2 arbeiten gemeinsam mit dieser
kleineren Versorgungsspannung U1 auf den gemeinsamen Ausgang
3. Erreicht das Ausgangssignal UL die positive Schwellspan
nung US, so wird der nachfolgende Umschaltmodus in drei
Stufen durchgeführt.
Einer der beiden Ausgänge 14 und 15, beispielsweise
der Ausgang 14 wird von der kleineren Versorgungs
spannung U1 abgetrennt, wodurch die Verstärkerein
richtung 1 abgeschaltet wird und nunmehr ausschließ
lich die Verstärkereinrichtung 2 das Ausgangssignal
UL liefert.
Der Ausgang 14 wird mit der höheren Versorgungsspan
nung U2 verbunden. Gleichzeitig oder unmittelbar
vorher oder nachher wird der Ausgang 15 von der
niedrigeren Versorgungsspannung U1 abgetrennt,
wodurch die Verstärkereinrichtung 2 abgeschaltet ist
und das Ausgangssignal UL somit zunächst allein von
der mit der größeren Versorgungsspannung U2 betrie
benen Verstärkereinrichtung 1 geliefert wird.
Anschließend wird der Ausgang 15 für eine Verbindung
mit der höheren Versorgungsspannung U2 vorbereitet
und mit dieser dann auch verbunden, so daß dann
während des Betriebszustandes II beide Verstärker
einrichtungen 1 und 2 mit der höheren Versorgungs
spannung U2 gemeinsam auf den Ausgang 3 arbeiten.
In umgekehrter Weise erfolgt am Übergang Ü2 das Umschalten in
zwei Stufen von dem Betriebszustand II in den Betriebszustand
I, d. h. hier wird wiederum zunächst eine der beiden Verstär
kereinrichtungen, d. h. beispielsweise die Verstärkereinrich
tung 1 bzw. der zugehörige Ausgang 14 von der höheren
Versorgungsspannung U2 abgetrennt, so daß das Ausgangssignal
UL momentan nur von der Verstärkereinrichtung 2 geliefert
wird. Anschließend wird der Ausgang 14 an die niedrigere
Versorgungsspannung U1 angelegt und der Ausgang 15 von der
höheren Versorgungsspannung U2 abgetrennt, so daß das
Ausgangssignal UL vorübergehend nur von dem mit der niedri
geren Versorgungsspannung U1 arbeitenden Verstärkereinrich
tung 1 geliefert wird, und zwar solange, bis dann auch der
Ausgang 15 an die niedrigere Versorgungsspannung U1 ange
schlossen ist, so daß während des Betriebszustandes I am Ende
der positiven Halbperiode des Ausgangssignals UL wiederum
beide Verstärkereinrichtungen 1 und 2 mit der niedrigeren
Versorgungsspannung U1 auf den gemeinsamen Ausgang 3 arbei
ten. In analoger Weise erfolgt das Umschalten der Eingänge 14
und 15 von der niedrigeren Versorgungsspannung zur höheren
Versorgungsspannung am Übergang Ü3 bzw. von der höheren
Versorgungsspannung auf die niedrigere Versorgungsspannung am
Übergang Ü4, wobei bei jedem Umschaltmodus das Umschalten der
Versorgungsspannungen der Verstärkereinrichtungen 1 und 2
zeitlich nacheinander bzw. zeitlich überlappend in der Weise
erfolgt, daß eine der beiden Verstärkereinrichtungen 1 und 2
in den vor dem jeweiligen Umschaltmodus vorliegenden Be
triebszustand weiter arbeitet, bis die andere Verstärkerein
richtung in den auf dem jeweiligen Umschaltmodus folgenden
Betriebszustand umgeschaltet ist, und daß erst dann das
Umschalten der einen Verstärkereinrichtung in den auf den
jeweiligen Umschaltmodus folgenden neuen Betriebszustand
erfolgt. Hierdurch wird ein Umschalten zwischen den einzelnen
Betriebszuständen I-IV ohne einen Störsignalanteil im
Ausgangssignal UL erreicht, d. h. der angestrebte, beispiels
weise sinusförmige Verlauf des Ausgangssignals UL wird nicht
beeinträchtigt. Da die Verstärkereinrichtungen 1 und 2 bei
kleiner Amplitude des Ausgangssignals UL (Betriebszustände I
und III) mit der niedrigeren Versorgungsspannung U1 betrieben
werden und die größere, für die maximale Amplitude des
Ausgangssignals UL notwendige höhere Versorgungsspannung U2
erst dann verwendet wird (Betriebszustände II und IV), wenn
die Amplitude des Ausgangssignals UL die Schwellspannung US
überschreitet, die Versorgungsspannung für die Verstärkerein
richtungen 1 und 2 also dem Verlauf der Ausgangsspannung UL
folgend an diese angepaßt wird, ergibt sich für die Verstär
kereinrichtungen 1 und 2 bzw. für die erfindungsgemäße
Verstärkeranordnung eine extrem niedrige Verlustleistung,
d. h. diese Verlustleistung ist auf jeden Fall wesentlich
kleiner als bei herkömmlichen, linear arbeitenden Verstär
kern. Während der jeweiligen Umschaltphase ist es bei der
erfindungsgemäßen Verstärkeranordnung auch bei hohen Lei
stungen möglich, daß eine der beiden Verstärkereinrichtungen
1 und 2 vorübergehend das Ausgangssignal UL allein liefert,
da während dieser Umschaltphase die momentane Verlustleistung
an dieser einen Verstärkereinrichtung ohnehin sehr niedrig
ist.
Bei der vorstehenden Erläuterung der Arbeitsweise wurde davon
ausgegangen, daß in jeder Umschaltphase die Verstärkerein
richtung 2 zunächst mit der ursprünglichen Versorgungsspan
nung weiterbetrieben wird, bis die Verstärkereinrichtung 1
umgeschaltet wurde. Grundsätzlich ist es aber auch möglich,
die Verstärkeranordnung so auszubilden, daß sie selbst nach
bestimmten Kriterien diejenige Verstärkereinrichtung 1 bzw. 2
frei auswählt, die bis zum Umschalten der anderen Verstärker
einrichtung auf die neue Versorgungsspannung vorübergehend
allein das Ausgangssignal UL liefert. Als Kriterium hierfür
kann beispielsweise die Temperatur bzw. Junction-Temperatur
der die Verstärkereinrichtungen 1 und 2 bildenden Transisto
ren dienen, d. h. es wird dann in jeder Umschaltphase zunächst
die Verstärkereinrichtung 1 bzw. 2 abgeschaltet, deren
Transistoren die höhere Temperatur aufweisen.
Bei der in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform sind die
beiden Verstärkereinrichtungen 1 und 2 jeweils von zwei
MOS-Feldeffektleistungstransistoren 17 und 18 (Verstärker
einrichtung 1) bzw. 19 und 20 (Verstärkereinrichtung 2)
gebildet, die jeweils nach Art eines Vierquadranten-Verstär
kers in Serie zwischen einem positiven Anschluß 14′ bzw. 15′
und einem negativen Anschluß 14′′ bzw. 15′′ für die Versor
gungsspannung liegen, und zwar die Transistoren 17 und 18
zwischen den Anschlüssen 14′ und 14′′, die den Ausgang 14 der
Umschalteinrichtung 13 bilden, und die Transistoren 19 und 20
zwischen den Anschlüssen 15′ und 15′′, die den Ausgang 15 der
Umschalteinrichtung 13 bilden. Jeder Transistor 17-20 liegt
auch in Serie mit einem Schutz- bzw. Ausgleichswiderstand 21.
Die Steuerelektroden (Gates) der Transistoren 17 und 18
bilden den Eingang 9 und die Steuerelektroden (Gates) der
Transistoren 19 und 20 den Eingang 10, wobei das Signal S′
den Steuerelektroden der Transistoren 17 und 18 und das
Signal S′′ den Steuerelektroden der Transistoren 19 und 20
jeweils gegenphasig zugeführt wird. Der Ausgang 3 der
Verstärkereinrichtung ist von den beiden Anschlüssen 3′ und
3′′ gebildet, von denen der Anschluß 3′ an die Verbindungs
punkte zwischen den Widerständen 21 der oberen Transistoren
17 und 19 und der Drainelektrode der unteren Transistoren 18
und 20 angeschlossen ist. Der Anschluß 3′′ des Ausgangs 3 ist
mit einem Mittelanschluß 22 der Spannungsversorgungseinrich
tung 12 verbunden, der (Anschluß) beispielsweise auch die
Schaltungsmasse bildet.
Die Spannungsversorgungseinrichtung 12 weist bei der darge
stellten Ausführungsform vier Gleichspannungsquellen 23-26
auf, von denen die direkt mit dem Anschluß 22 bzw. mit einem
Schaltungspunkt 46 verbundene Spannungsquelle 23 die kleinere
Versorgungsspannung U1 als positive Spannung, die ebenfalls
mit dem Anschluß 22 direkt verbundene Spannungsquelle 25 die
kleinere Versorgungsspannung U1 als negative Spannung
liefern, und zwar jeweils bezogen auf den Anschluß 22.
Die in Serie mit der Spannungsquelle 23 liegende Spannungs
quelle 24 liefert eine Zusatz-Gleichspannung UZ, die sich
zusammen mit der Spannung der Spannungsquelle 23 zu der
größeren Versorgungsspannung U2 als positive Spannung
addiert. In gleicher Weise liefert die Spannungsquelle 26
eine Spannung UZ, die sich zusammen mit der Spannung der
Spannungsquelle 25 zu der größeren Versorgungsspannung U2 als
negativen Spannung addiert, und zwar wiederum jeweils bezogen
auf den Anschluß 22.
Die Schaltelemente der Umschalteinrichtung 13 sind bei der in
der Fig. 3 dargestellten Ausführungsform von einer Vielzahl
von Thyristoren 27-34 sowie 35-42 gebildet, von denen die
Thyristoren 27-34 dazu dienen, während der einzelnen Be
triebszustände I-IV die von den Transistoren 17-20 gebildeten
Verstärkereinrichtungen 1 und 2 an die unterschiedlichen
Versorgungsspannungen U1 und U2 anzuschließen, und von denen
die Thyristoren 35-42 für die bei komplexer Last 4 auftreten
den Rückströme IZ notwendig sind. In der Fig. 3 ist als Last
4 eine zwischen den Anschlüssen 3′ und 3′′ liegende Serien
schaltung aus dem Ohmschen Widerstand 43 und der Induktivität
44 angenommen. Die in der Umschalteinrichtung 13 auch
vorgesehene Ansteuereinrichtung 13′ für die Thyristoren 27-42
ist in der Fig. 3 nicht dargestellt. Diese Ansteuereinrich
tung 13′ kann mit herkömmlichen Mitteln realisiert sein und
steuert die einzelnen Thyristoren 27-42 in der Weise an, wie
dies nachfolgend im Zusammenhang mit den Fig. 4a-4d
beschrieben wird.
Die Fig. 4a-4d zeigen die Schaltzustände, die die Thyristoren
27-42 in den jeweiligen Betriebszuständen I-IV aufweisen, und
zwar zu dem Zeitpunkt, an dem nach einem Übergang zwischen
einem Betriebszustand und einem nachfolgenden Betriebszustand
beide Verstärkereinrichtungen 1 und 2 an die diesem nachfol
genden Betriebszustand entsprechende Versorgungsspannung U1
bzw. U2 angeschlossen sind.
Die Fig. 4a-4d sind im einzelnen folgenden Betriebszustän
den zuzuordnen:
Fig. 4a Betriebszustand I
Fig. 4b Betriebszustand II
Fig. 4c Betriebszustand III
Fig. 4d Betriebszustand IV.
Fig. 4b Betriebszustand II
Fig. 4c Betriebszustand III
Fig. 4d Betriebszustand IV.
In den Fig. 4a-4d sind weiterhin jeweils nur diejenigen
Thyristoren 27-42 dargestellt, die in dem jeweiligen Be
triebszustand I-IV aktiviert und auch unter Berücksichtigung
der vorliegenden Spannungs- und Last- bzw. Stromverhältnisse
leitend sind.
In den Betriebszuständen I (Fig. 4a) ist die Drain-Elektrode
des Transistors 17 bzw. der Anschluß 14′ über den Thyristor
27 und die Drain-Elektrode des Transistors 19 bzw. der
Anschluß 15′ über den Thyristor 28 mit dem zwischen den
Spannungsquellen 23 und 24 liegenden Schaltungspunkt 45
verbunden. Der Anschluß 14′′ ist über den Thyristor 36 und
der Anschluß 15′′ über den Thyristor 36 an den zwischen den
Spannungsquellen 23 und 24 liegenden Schaltungspunkt 46 bzw.
an den Anschluß 22 angeschlossen. Die von der Serienschaltung
der Transistoren 17 und 18 bzw. 19 und 20 gebildeten Ver
stärkereinrichtungen 1 und 2 liegen somit über die vorge
nannten Thyristoren an der kleineren, positiven Versorgungs
spannung U1, wobei die Source-Anschlüsse der Transistoren 17
und 19 über die Last 4 auch mit dem Schaltungspunkt 46
verbunden sind, also letztlich die Transistoren 17 und 19
über die Last von der kleineren, positiven Versorgungs
spannung U1 (abzüglich der an der Last 4 anliegenden Aus
gangsspannung UL) betrieben werden. Der von der komplexen
Last 4 bzw. von dem der Ausgangsspannung UL nacheilenden
Strom I (durch die Last 4) verursachte Rückstrom IX fließt
von der Induktivität 44 über die ebenfalls angesteuerten
Transistoren 18 und 20, die Thyristoren 35 und 36 und den
Widerstand 43 zurück an die Induktivität 44 (Pfeile IX) und
wird dabei teilweise in den Transistoren 18 und 20, aber auch
teilweise in den Transistoren 21 und 43 in Verlustleistung
umgesetzt. Da während des Rückstroms IX an den Transistoren
18 und 20 im wesentlichen nur die Spannung der Induktivität
44 anliegt und nicht gleichzeitig auch eine Versorgungs
spannung, erzeugt der Strom IX in diesen Transistoren nur
eine verhältnismäßig geringe Verlustleistung.
Im Betriebszustand II (Fig. 4b) liegt der Anschluß 14′ über
den Thyristor 29 und der Anschluß 15′ über den Thyristor 30
an dem positiven Anschluß 24′ der Spannungsquelle 24, an
welchem (Anschluß 24′) bezogen auf den Schaltungspunkt 46 die
größere, positive Versorgungsspannung U2 anliegt. Die
Anschlüsse 14′′ und 15′′ sind über die Thyristoren 37 bzw. 38
an dem Schaltungspunkt 45 angeschlossen. Hierdurch liegen die
von der Serienschaltung der beiden Transistoren 17 und 18
bzw. 19 und 20 gebildeten Verstärkereinrichtungen 1 und 2
über die vorgenannten Thyristoren letztlich an der von der
Spannungsquelle 24 gelieferten positiven Spannung UZ, wobei
die Transistoren 17 und 19 über die Last 4 mit ihren Source-
Anschlüssen aber auch mit dem Schaltungspunkt 46 verbunden
sind und somit die Transistoren 17 und 19 auch mit der
größeren positiven Versorgungsspannung U2 (abzüglich der an
der Last anliegenden Ausgangsspannung UL) betrieben werden.
Der nacheilende, am Beginn des Betriebszustandes II noch
negative Strom fließt vom Anschluß 3′ über die Transistoren
19 und 20, die Thyristoren 37 und 38 an den Schaltungspunkt
45 und von dort über die Spannungsquelle 23 an den Anschluß
3′′ zurück, so daß durch diesen Strom eine Rückspeisung eines
Teils der Blindleistung in die Spannungsquelle 23, bei
spielsweise in einen dort vorhandenen Ladekondensator
erfolgt, wie dies mit den Pfeilen IX in der Fig. 4 angedeutet
ist. Dies bedeutet, daß mit der erfindungsgemäßen Verstärker
anordnung nicht nur eine erhebliche Reduzierung der Verlust
leistung an den Transistoren 17-20, sondern bei der in der
Fig. 5 wiedergegebenen Phasenverschiebung zwischen der
Spannung UL und dem Strom I in dem durch die schraffierte
Fläche 47 angegebenen Bereich eine Rückspeisung eines Teils
der Blindleistung bzw. der Energie des Blindwiderstandes
(Induktivität 44) möglich ist.
Der in der Fig. 4c wiedergegebene Betriebszustand III
entspricht dem in der Fig. 4a wiedergegebenen Betriebszustand
I, wobei während des Betriebszustandes III allerdings der
Anschluß 14′′ über den Thyristor 31 und der Anschluß 15′′
über den Thyristor 32 an dem zwischen den beiden Spannungs
quellen 25 und 26 vorgesehenen Schaltungspunkt 48 liegen, an
welchem (Schaltungspunkt 48) bezogen auf den Schaltungspunkt
46 die kleinere, negative Versorgungsspannung U1 anliegt. Der
Anschluß 14′ ist über den Thyristor 39 und der Anschluß 15′
über den Thyristor 40 an den Schaltungspunkt 46 angeschlossen,
so daß letztlich die von der Serienschaltung der Transis
toren 17 und 18 bzw. 19 und 20 gebildeten Verstärkerein
richtungen 1 und 2 über die vorgenannten Thyristoren an der
kleineren, negativen Versorgungsspannung U1 anliegen, wobei
die Drain-Anschlüsse der Transistoren 18 und 20 über die Last
4 gleichzeitig auch mit dem Schaltungspunkt 46 verbunden sind
und somit die Transistoren 18 und 20 über die Last 4 auch von
der kleineren, negativen Versorgungsspannung U1 (abzüglich
der an der Last 4 anliegenden Spannung) betrieben werden. Bei
negativem Ausgangssignal UL und positivem nacheilenden Strom
kann der Rückstrom IX von der Induktivität 44 über die
Transistoren 39 und 40, über die beiden ebenfalls ange
steuerten Transistoren 17 und 19 sowie über den Widerstand 43
an die Induktivität 44 zurückfließen, wie dies mit den
Pfeilen IX angedeutet ist. Dieser Rückstrom wird dabei in
Verlustleistung umgesetzt, und zwar teilweise in den Transis
toren 17 und 19, teilweise aber auch in den Widerständen 21
und 43. Hierbei gilt ebenfalls, daß die in den Transistoren
17 und 19 auftretenden Verlustleistungen gering sind, da an
diesen Transistoren wiederum im wesentlichen nur die Spannung
der Induktivität 44 anliegt.
Bei dem in der Fig. 4d dargestellten Betriebszustand IV liegt
der Anschluß 14′′ über den Thyristor 33 und der Anschluß 15′′
über den Thyristor 34 an dem Anschluß 26′ der Spannungsquelle
26, an welchem (Anschluß 26′) bezogen auf den Schaltungspunkt
46 die größere, negative Versorgungsspannung U2 anliegt. Der
Anschluß 14′ ist über dem Thyristor 41 und der Anschluß 15′
über den Thyristor 42 an den Schaltungspunkt 48 angeschlos
sen, so daß insoweit die von der Serienschaltung der Transis
toren 17 und 18 bzw. 19 und 20 gebildeten Verstärkerein
richtungen 1 und 2 über die vorgenannten Thyristoren an der
negativen Spannung UZ der Spannungsquelle 26 anliegen, wobei
die Drain-Anschlüsse der Transistoren 18 und 20 über die Last
4 auch mit dem Schaltungspunkt 46 verbunden sind und die
beiden Transistoren 18 und 20 somit von der größeren nega
tiven Versorgungsspannung U2 (abzüglich der an der Last 4
anliegenden Ausgangsspannung UL) betrieben werden. Ein bei
negativem Ausgangssignal UL noch positiver Strom I kann dann
vom Anschluß 3′′ über die Spannungsquelle 25, die Thyristoren
41 und 42 sowie die beiden Transistoren 17 und 19 an den
Anschluß 3′ zurückfließen (Pfeile IX), so daß hier eine
Rückspeisung eines Teils der Energie der Induktivität 44 in
die Spannungsquelle 25 erfolgt, und zwar in dem in der Fig. 5
schraffiert angedeuteten Bereich 49. Die in den Bereichen 47
und 49 erfolgende Rückspeisung ist bei der dargestellten
Ausführungsform umso größer, je größer die Phasenverschiebung
zwischen UL und I ist. Auch kann die Rückspeisung immer nur
dann erfolgen, wenn auf eine höhere Versorgungsspannung
umgeschaltet worden ist, und zwar dann jeweils in die
Spannungsquelle für die niedrigere Versorgungsspannung.
Allerdings ist es bei einer entsprechenden größeren Anzahl
von unterschiedlichen, jeweils positiven und negativen
Versorgungsspannungen und damit bei einer entsprechend
größeren Anzahl von Betriebszuständen möglich, eine Energie
rückspeisung in der beschriebenen Weise auch bei kleineren
Phasenverschiebungen zwischen Ausgangsspannung UL und
Ausgangsstrom I zu erreichen.
Aus den Fig. 4a-4d ergibt sich auch, daß bei der darge
stellten Ausführungsform bei jedem Nulldurchgang der Spannung
UL ein weiterer Übergang Ü5 bzw. Ü6 vorliegt, bei dem von dem
Betriebszustand I auf den Betriebszustand III bzw. von dem
Betriebszustand III auf den Betriebszustand I umgeschaltet
wird, wobei diese Umschaltung jeweils für beide Verstärker
einrichtungen gleichzeitig erfolgen kann.
Um das Umschalten und insbes. auch das überlappende Um
schalten der Versorgungsspannungen zu erreichen, bilden die
Thyristoren 27 und 28, 29 und 30, 31 und 32 sowie 33 und 34
jeweils ein Thyristorpaar, wobei die Thyristoren 27 und 28
schaltungstechnisch mit ihren Anoden mit der kleineren,
positiven Versorgungsspannung U1, die Thyristoren 29 und 30
mit ihren Anoden mit der größeren positiven Versorgungsspan
nung U2, die Thyristoren 31 und 32 mit ihren Kathoden mit der
kleineren negativen Versorgungsspannung U1 und die Thyristo
ren 33 und 34 mit ihren Kathoden mit der größeren, negativen
Versorgungsspannung U2 verbunden sind. Die Kathoden der
Thyristoren 27 und 29 sind schaltungstechnisch an den
Anschluß 14′ sowie die Kathoden der Thyristoren 28 und 30 an
den Anschluß 15′ angeschlossen, während die Anoden der
Thyristoren 31 und 33 an den Anschluß 14′′ und die Anoden der
Thyristore 32 und 34 an den Anschluß 15′′ angeschlossen
sind.
Die Thyristoren 35 und 36 sind jeweils schaltungstechnisch
mit ihren Kathoden und die Thyristoren 39 und 40 mit ihren
Anoden mit dem Schaltungspunkt 46 verbunden. Die Thyristoren
37 und 38 sind schaltungstechnisch mit ihren Kathoden mit dem
Schaltungspunkt 45 und die Thyristoren 41 und 42 mit ihren
Anoden mit dem Schaltungspunkt 48 verbunden. Die Anoden der
Thyristoren 36 und 37 sind jeweils schaltungstechnisch an den
Anschluß 14′′ und die Anoden der Thyristoren 35 und 38 an den
Schaltungspunkt 15′′ angeschlossen, während die Kathoden der
Thyristoren 39 und 41 an den Schaltungspunkt 14′ und die
Kathoden der Thyristoren 40 und 42 an den Schaltungspunkt 15′
angeschlossen sind.
Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausführungsbeispiel
beschrieben. Es versteht sich, daß Änderungen sowie Abwand
lungen möglich sind, ohne daß dadurch der der Erfindung
zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.
Claims (15)
1. Verstärkeranordnung mit einer einen Ausgang für ein verstärktes
Ausgangssignal aufweisenden und durch ein Eingangssignal
angesteuerten Ausgangsstufe (1, 2), mit einer
die Betriebsspannungen für die Ausgangsstufe liefernden
Spannungsversorgungseinrichtung (12), sowie mit einer
zwischen der Spannungsversorgungseinrichtung (12) und der
Ausgangsstufe (1, 2) vorgesehenen, Versorgungsspannungsausgänge
(14, 15) bildenden Umschalteinrichtung (13), die
eletrisch steuerbare Schaltelemente (27-34; 35-42)
aufweisende und in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal (UL)
und/oder in Abhängigkeit von dem zu verstärkenden
Eingangssignal (SA) die an den Versorgungsspannungsausgängen
(14, 15) bzw. an der Ausgangsstufe (1, 2)
anliegenden Versorgungsspannungen stufenweise derart
ändert, daß diese Versorgungsspannungen (U1, U2) dem
Verlauf des Ausgangssignals (UL) folgend bei ansteigendem
Ausgangssignal wenigstens einmal von einer kleineren
Versorgungsspannung (U1) auf eine größere Versorgungsspannung
(U2) und bei abnehmendem Ausgangssignal wenigstens
einmal von einer größeren Versorgungsspannung (U2)
auf eine kleinere Versorgungsspannung (U1) umschalten,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstufe wenigstens
zwei Verstärkereinrichtungen (1, 2) aufweist, die
parallel auf einen gemeinsamen Ausgang (3) arbeiten, daß
die Umschalteinrichtung (13) für jede der wenigstens zwei
Verstärkereinrichtungen (1, 2) einen gesonderten Versorgungsspannungsausgang
(14, 15) aufweist, daß die Umschaltung
der Versorgungsspannungen (U1, U2) für wenigstens
zwei Verstärkereinrichtungen (1, 2) zeitlich
versetzt erfolgt, und daß die Umschalteinrichtung (13)
wenigstens zwei Gruppen von elektrisch steuerbaren
Schaltelementen (27-34; 35, 42) aufweist, von denen die
erste Gruppe (27-34) zum Umschalten der Versorgungsspannungen
dient und die zweite Gruppe (35-42) in den
jeweiligen Betriebszuständen (I-IV) der Umschalteinrichtung
(13) bei komplexer Last (4) am Ausgang (3) der
Verstärkeranordnung einen Rückstrom (IX) in die Spannungsversorgungseinrichtung
(12) ermöglicht.
2. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umschaltung der Versorgungsspannungen
(U1, U2) zeitlich derart versetzt erfolgt, daß während
jedes Umschaltmodus eine der wenigstens zwei Verstärker
einrichtungen von der Versorgungsspannung abgeschaltet
wird, während die andere der wenigstens zwei Verstärker
einrichtungen (1, 2) mit der vor dem Umschalten anliegen
den alten Versorgungsspannung (U1, U2) weiterbetrieben
wird, daß die eine Verstärkereinrichtung (1) an die neue,
nach dem Umschalten anliegende Versorgungsspannung (U2,
U1) angeschaltet wird und anschließend ein Abschalten der
anderen Verstärkereinrichtung (2) von der alten Versor
gungsspannung (U1, U2) sowie ein Anschalten dieser
anderen Verstärkereinrichtung an die neue Versorgungs
spannung (U2, U1) erfolgt, so daß in dem nach dem
Umschalten erhaltenen Betriebszustand (I-IV) wieder
beide Verstärkereinrichtungen (1, 2) mit der neuen
Versorgungsspannung (U2, U1) arbeiten.
3. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Reihenfolge, in der die Ver
stärkereinrichtungen bei jedem Umschaltmodus zeitlich
versetzt von der alten auf die neue Versorgungsspannung
umgeschaltet werden, durch eine die Schaltelemente (27-
34; 35-42) der Umschalteinrichtung (13) ansteuernde
Steuereinrichtung (13′) fest vorgegeben ist.
4. Verstärkeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß eine die Schaltelemente (27-34; 35
-42) der Umschalteinrichtung (13) ansteuernde Steuerein
richtung (13′) nach besonderen, den jeweiligen Bela
stungszustand der Verstärkereinrichtungen (1, 2) berück
sichtigenden Kriterien die Reihenfolge der Verstärkerein
richtungen (1, 2) beim Umschalten von der alten Versor
gungsspannung (U1, U2) auf die neue Versorgungsspannung
(U2, U1) frei auswählt.
5. Verstärkeranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich
net, daß als Kriterium für die Auswahl der Reihenfolge
die momentane Temperatur der die Verstärkereinrichtungen
(1, 2) bildenden elektrisch steuerbaren Verstärkerelemente,
z. B. Transistoren (17-20) und dabei bevorzugt die
Junction-Temperatur dieser Transistoren (17-20)
verwendet wird.
6. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1-5,
dadurch gekennzeichnet, daß bei einem einen positiven und
einen negativen Verlauf aufweisenden Ausgangssignal (UL)
die Umschaltung der Versorgungsspannungen (U1, U2) sowohl
während des positiven Verlaufs, als auch während des
negativen Verlaufs des Ausgangssignals erfolgt.
7. Verstärkeranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß bei einem periodisch verlaufenden Ausgangssignal
(UL), beispielsweise bei einem sinusförmigen Ausgangs
signal die Umschaltung der Versorgungsspannungen (U1, U2)
während jeder positiven Halbperiode wenigstens einmal von
einer kleineren positiven Versorgungsspannung (U1) auf
eine größere, ebenfalls positive Versorgungsspannung (U2)
und im Anschluß daran von dieser wieder auf die kleinere
positive Versorgungsspannung (U1) erfolgt, und daß in
analoger Weise während der negativen Halbperiode der
Ausgangsspannung (UL) die Umschaltung der Versorgungs
spannung wenigstens einmal von einer kleineren negativen
Versorgungsspannung (U1) auf eine größere, ebenfalls
negative Versorgungsspannung (U2) und anschließend von
dieser zurück auf die kleinere negative Versorgungsspan
nung (U1) erfolgt.
8. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet, bei einem periodischen
Ausgangssignal (UL), beispielsweise bei einem sinusförmigen
Ausgangssignal in jeder Halbperiode dieses Signals
sowohl das Umschalten der positiven Versorgungsspannungen
als auch das Umschalten der negativen Versorgungsspan
nungen erfolgen.
9. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1-8,
dadurch gekennzeichnet, daß die wenigstens zwei Ver
stärkereinrichtungen (1, 2) jeweils von mindestens zwei
nach Art eines Gegentakt- bzw. Vier-Quadranten-Ver
stärkers in Serie liegenden Verstärkerelementen, vorzugs
weise Transistoren (17-20) gebildet sind, und daß die
Spannungsversorgungsanschlüsse (14, 15) der Umschaltein
richtung (13) für jede Verstärkereinrichtung (1, 2) einen
ersten Anschluß (14′, 15′) für die positive Versorgungs
spannung und einen zweiten Anschluß (14′′, 15′′) für eine
negative Versorgungsspannung (U1, U2) aufweisen.
10. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1-9,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrisch steuerbaren
Schaltelemente (35-42) der zweiten Gruppe derart
gesteuert sind, daß sie bei einem Betriebszustand (I,
III) mit der jeweils niedrigsten Versorgungsspannung für
den Rückstrom (IX) einen geschlossenen, über die Verstärkerelemente
(17-20) der Verstärkereinrichtungen
führenden und die Last (4) einschließenden Stromkreis
bilden.
11. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1-10,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Schaltele
mente (35-42) der zweiten Gruppe bei einem Betriebs
zustand (II, IV) mit einer größeren Versorgungsspannung
(U2) für den Rückstrom (IX) einen geschlossenen Strom
kreis bilden, der über eine zur Erzeugung der niedrigeren
Versorgungsspannung (U1) dienende Spannungsquelle (23,
25) führt.
12. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 9-11,
dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Halbperiode des
Ausgangssignals (UL) jeweils nur an dem ersten oder
zweiten Anschluß (14′, 15′; 14′′, 15′′) der Umschalt
einrichtung (13) eine Versorgungsspannung (U1, U2)
anliegt, und zwar während der positiven Halbperiode eine
positive Versorgungsspannung (U1, U2) an dem ersten
Anschluß (14′, 15′) und während der negativen Halbperiode
eine negative Versorgungsspannung (U1, U2) an dem zweiten
Anschluß (14′′, 15′′), und daß die elektrischen Schalt
elemente (35-42) der zweiten Gruppe derart gesteuert
sind, daß der Stromkreis für den Rückstrom (IX) über die
jeweils nicht an eine Versorgungsspannung angeschlossenen
Verstärkerelemente (17-20) führt.
13. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1-12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsversorgungsein
richtung (12) zwei Gruppen von jeweils wenigstens zwei in
Serie liegenden Spannungsquellen (23-26) aufweist, von
denen eine erste Spannungsquelle (23, 25) jeder Gruppe
die kleinere positive bzw. negative Versorgungsspannung
(U1) liefert und von denen eine zweite Spannungsquelle
(24, 26) zusammen mit der ersten Spannungsquelle (23, 25)
die größere positive bzw. negative Versorgungsspannung
(U2) liefert, und daß jede erste Spannungsquelle (23, 25)
über jeweils ein erstes Schaltelement (27, 28; 31, 32)
mit einem der ersten Anschlüsse (14′, 15′) bzw. mit einem
der zweiten Anschlüsse (14′′, 15′′) sowie jede Serien
schaltung (23, 24; 25, 26) aus wenigstens zwei Spannungs
quellen über jeweils ein zweites Schaltelement (29, 30;
33, 34) ebenfalls mit jeweils einem ersten Anschluß (14′,
15′) bzw. einem zweiten Anschluß (14′′, 15′′) verbunden
ist.
14. Verstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1-13,
dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen den beiden
Gruppen der Spannungsquellen (23-26) liegender Schal
tungspunkt (46) jeweils über ein drittes Schaltungs
element (35, 36; 39, 40) mit jeweils einem der beiden
ersten Anschlüsse (14′, 15′) der Umschalteinrichtung bzw.
mit einem der beiden zweiten Anschlüsse (14′′, 15′′) der
Umschalteinrichtung (13) schaltungstechnisch verbunden
ist, und daß ein zwischen den beiden Spannungsquellen
(23, 24; 25, 26) jeder Gruppe der Spannungsquellen (23-
26) liegender Schaltungspunkt (45, 48) über jeweils ein
viertes Schaltungselement (37, 38; 41, 42) mit einem der
zweiten Anschlüsse (14′, 15′′) bzw. mit einem der ersten
Anschlüsse (14′, 15′) der Umschalteinrichtung (13)
schaltungstechnisch verbunden ist.
15. Verstärkeranordnung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch
gekennzeichnet, daß eine von den Verstärkereinrichtungen
(1, 2) angesteuerte Last (4) zwischen dem Ausgang (3, 3′)
dieser Verstärkereinrichtungen (1, 2) und einem Schaltungspunkt
(46) liegt, der zwischen den beiden Gruppen
von in Serie liegenden Spannungsquellen (23-26) gebildet
ist, daß in jedem Betriebszustand die Verstärkereinrichtungen
(1, 2) mit ihren ersten und zweiten Anschlüssen
(14′, 15′; 14′′, 15′′) durch die Schaltelemente (27-34;
35-42) an eine der Spannungsquellen (23-26) angeschlossen
sind, und daß beim Wechseln von einem Betriebszustand
mit einer positiven oder negativen Versorgungsspannung
in einen Betriebszustand mit einer anderen
positiven oder negativen Versorgungsspannung, beispielsweise
beim Wechseln von einem Betriebszustand mit einer
kleineren positiven oder negativen Versorgungsspannung
(U1) in einem Betriebszustand mit einer größeren,
positiven oder negativen Versorgungsspannung (U1), die
ersten und zweiten Anschlüsse (14′, 15′; 14′′, 15′′) von
einer Spannungsquelle (23, 25), die bezogen auf den
erwähnten Schaltungspunkt (46) die eine Versorgungs
spannung (U1) liefert, zeitlich versetzt an eine andere
Spannungsquelle (24, 26) umgeschaltet werden, die bezogen
auf den erwähnten Schaltungspunkt (46) die andere
Versorgungsspannung (U2) liefert.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873744112 DE3744112A1 (de) | 1987-12-01 | 1987-12-24 | Verstaerkeranordnung |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3740628 | 1987-12-01 | ||
DE19873744112 DE3744112A1 (de) | 1987-12-01 | 1987-12-24 | Verstaerkeranordnung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3744112A1 DE3744112A1 (de) | 1989-06-15 |
DE3744112C2 true DE3744112C2 (de) | 1993-09-23 |
Family
ID=25862311
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873744112 Granted DE3744112A1 (de) | 1987-12-01 | 1987-12-24 | Verstaerkeranordnung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3744112A1 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4244722A1 (de) * | 1992-03-10 | 1994-08-25 | Gerhard Schroedel | Verlustleistungsreduzierung an Gegentaktverstärkern durch Unterdrückung von Teilen der Versorgungsspannung |
FR2743226B1 (fr) * | 1995-12-27 | 1998-03-20 | Sgs Thomson Microelectronics | Dispositif adaptatif a l'impedance d'une ligne d'alimentation |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS4991567A (de) * | 1972-12-30 | 1974-09-02 | ||
JPS5832801B2 (ja) * | 1976-02-10 | 1983-07-15 | ヤマハ株式会社 | 電力増幅器 |
CH649877A5 (de) * | 1978-11-06 | 1985-06-14 | Carver R W | Vorrichtung mit einem niederfrequenzverstaerker. |
JPS5935522B2 (ja) * | 1979-10-16 | 1984-08-29 | ヤマハ株式会社 | 電力増幅器 |
JPS56160112A (en) * | 1980-04-30 | 1981-12-09 | Sony Corp | Biasing circuit of electric power amplifier |
JPS56164607A (en) * | 1980-05-21 | 1981-12-17 | Nippon Gakki Seizo Kk | Power amplifier |
JPS5753112A (en) * | 1980-09-16 | 1982-03-30 | Toshiba Corp | Sepp power amplifier |
JPS57208710A (en) * | 1981-06-17 | 1982-12-21 | Pioneer Electronic Corp | Power amplifier |
NL8104914A (nl) * | 1981-10-30 | 1983-05-16 | Philips Nv | Versterker met signaalafhankelijke voedingsspanningsbron. |
US4472688A (en) * | 1982-06-09 | 1984-09-18 | Trio Kabushiki Kaisha | Amplifier circuit |
IT1210936B (it) * | 1982-09-24 | 1989-09-29 | Ates Componenti Elettron | Amplificatore audio di potenza con regolazione automatica della corrente di polarizzazione assorbita dallo stadio finale. |
DE3326066A1 (de) * | 1983-07-20 | 1985-01-31 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Verfahren zum betrieb einer gegentakt-verstaerkeranordnung und verstaerkeranordnung hierfuer |
US4502020A (en) * | 1983-10-26 | 1985-02-26 | Comlinear Corporation | Settling time reduction in wide-band direct-coupled transistor amplifiers |
DE3343110C1 (de) * | 1983-11-29 | 1985-05-30 | Deutsche Thomson-Brandt Gmbh, 7730 Villingen-Schwenningen | Transformatorlose Gegentaktendstufe |
NL8402541A (nl) * | 1984-08-20 | 1986-03-17 | Philips Nv | Versterkerschakeling. |
DE3632076A1 (de) * | 1986-05-23 | 1987-11-26 | Thomson Brandt Gmbh | Schaltungsanordnung zur automatischen einstellung des ruhestromes in einer gegentaktendstufe |
DE3633415A1 (de) * | 1986-10-01 | 1988-04-14 | Telefunken Electronic Gmbh | Niederfrequenz-verstaerker |
-
1987
- 1987-12-24 DE DE19873744112 patent/DE3744112A1/de active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3744112A1 (de) | 1989-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3238563A1 (de) | Transformatorloser, nichtinvertierender schaltregler | |
AT516601B1 (de) | Flyback-Converter-Schaltung | |
DE2225094A1 (de) | Transformatorloser gleichspannungswandler | |
DE1905962A1 (de) | Elektrisch betriebene Antriebseinrichtung | |
DE19917364A1 (de) | Schaltungsanordnung mit Halbbrücke | |
DE112017005404T5 (de) | DC-DC Wandler | |
DE10231158A1 (de) | Gleichspannungswandler | |
DE102013105541A1 (de) | Schaltnetzteil und ein verfahren zum betreiben eines schaltnetzteils | |
EP3316463A1 (de) | Ändern eines schaltzustands einer schalt-halbbrücke | |
DE1437900A1 (de) | Elektrische Wellengeneratoren zur wahlweisen Erzeugung von Rechteck-,Dreieck-,Saegezahn- und aehnlichen Wellen | |
EP0087593B1 (de) | Schaltungsanordnung für Fernmeldeanlagen, insbesondere für Fernsprechvermittlungsanlagen | |
DD209938A5 (de) | Leistungseinspeisung zum speisen einer last | |
EP1286454A2 (de) | Schaltregler und diesen verwendender Verstärker | |
DE3744112C2 (de) | ||
DE2448218A1 (de) | Zerhackerschaltung | |
DE19734045C2 (de) | Leistungsverstärker und Kernspintomograph | |
DE3851293T2 (de) | Vorsteuerschaltung. | |
WO2018114528A1 (de) | Steuerschaltung mit einem zweipunktregler zur regelung eines getakteten wandlers | |
DE3209070A1 (de) | Verfahren und schaltungsanordnung zum schalten elektrischer lasten | |
EP1400007A2 (de) | Steuergerät für gleichstrommotoren mit kommutator | |
DE2411871B1 (de) | Schaltungsanordnung zur erdfreien Übertragung von Signalen über Trennstellen in Femmeldeanlagen | |
DE3803583A1 (de) | Schaltverstaerker zur digitalen leistungsverstaerkung | |
DE1929444A1 (de) | Statischer Anzapfungsumschalter fuer Transformatoren | |
DE2445073A1 (de) | Speiseschaltung | |
DE69809169T2 (de) | Gesteuerte Dioden- oder Körperdiodenrückgewinnungsschaltung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |