DE4213730A1 - Audiosystem mit zweispannungs-stromversorgung mit einschwingabgleich - Google Patents

Description

Bei Stereofernsehempfängern ist es häufig wünschenswert, Ausgangsanschlüsse zu haben, die an einen externen Leistungs­ verstärker angeschlossen werden können. Hierbei ist es besonders wünschenswert, daß das System frei von "Plop"- oder "Knack" -Geräu­ schen bleibt, wenn der Fernsehempfänger "ein"- oder "aus"­ geschaltet wird, während der externe Leistungsverstärker "an" ist. Dies erfordert, daß das "Ein"- und "Aus"-Schalten des Fernseh­ empfängers keine hörbare Signale erzeugenden Einschwingzustände hervorbringt.

Durch die Ausgangsbuchsen kommende hörbare Einschwingvorgänge stammen typischerweise aus zwei Quellen, z. B. aus dem, was vor dem Ausgangstreiber (Ausgangsstufe) liegt, und aus dem Ausgangstreiber selbst. Werden die Versorgungsquellen zum Ausgangstreiberver­ stärker vorsichtig entfernt, so werden keine hörbaren Einschwing­ vorgänge erzeugt. Systeme nach dem Stand der Technik verwendeten weiche Starterregulatoren, um zu versuchen, das Ungleichgewicht der Netzteile klein zu halten. Da solche weichen Starterregula­ toren nicht exakt nachführen, müssen sie in der Spannung langsam hinauf oder herunter gefahren werden.

Die hier offenbarte Schaltung erlaubt ein viel rascheres Hoch- und Herunterfahren, indem die Plus- und Minus-Speisungen am Ausgangs­ treiberverstärker gezwungen werden, sich eng aneinander anzuglei­ chen (nachzuführen).

Die vorliegende Erfindung erlaubt es, eine Vielzahl von Lasten mit der Stromversorgung zu verbinden, da die Plus- und Minus-Speisungen einander ungeachtet der Anzahl der mit dem Stromversorgungsgerät verbundenen Lasten oder des Gleichgewichts der Ladung angeglichen werden.

Die vorliegende Erfindung betrifft elektronische Schaltungen, wie z. B. Operationsverstärker, die eine Doppelstromversorgung benöti­ gen. Werden die Versorgungsspannungen zwischen einem Zustand "Aus" und einem Zustand "Ein" geschaltet, so gleichen sich die Stromver­ sorgungseinschwingspannungen der beiden Polaritäten eng aneinander an, so daß die Erzeugung von Audio-Einschwingvorgängen innerhalb der Operationsverstärker vermindert wird. Dieser Abgleich wird durch die Versorgungsspannung negativer Polarität erreicht, die für den Signalverstärker am Ausgangsanschluß eines Operations­ verstärkers mit dem Verstärkungsfaktor eins geliefert wird, welcher mit einem invertierenden Eingangsanschluß mit der Versorgungsspan­ nung positiver Polarität verbunden ist.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine Blockdiagramm-Darstellung eines Audiosystems gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufs und der relativen Größe von Spannungen des Blockdiagramms der Fig. 1.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Diagramm der beispielhaften Ausführungsform von Teilen des Blockdigramms der Fig. 1.

Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm des vorliegenden Audiosystems gemäß Aspekten der vorliegenden Erfindung. Der Operationsver­ stärker 10 besitzt einen Signaleingangsanschluß 12 und einen Signalausgangsanschluß 14 zum Anschluß in andere (nicht darge­ stellte) externe oder eingebaute Verstärker. Der Verstärker 10 wird am Anschluß 16 mit einer positiven Versorgungsspannung und am Anschluß 18 mit einer negativen Versorgungsspannung gespeist. Die positive Spannung wird über Leitung 20 von einer (nicht darge­ stellten) externen Quelle geliefert. Es sei davon ausgegangen, daß die an Leitung 20 anstehende positive Spannung eine hochgradig geregelte und gefilterte Spannung sein kann. Die Versorgungsspan­ nung an Leitung 20 ist mit einer "Langsam-Start"-Schaltung 22 verbunden, in der mittels einer Zeitkonstantenschaltung die "Anschalt"- und "Ausschalt"-Zeit weniger abrupt gemacht wird.

Schaltung 22 wird in Abhängigkeit von einem "Ein/Aus"-Signal gesteuert, das von Schaltung 24 zugeführt wird, welche auf ein an Leitung 26 geliefertes Steuersignal anspricht. Das Steuersignal an Leitung 26 wird von einem (nicht dargestellten) Mikroprozessor oder einer anderen geeigneten Quelle abgegeben.

Die negative Versorgungsspannung am Anschluß 18 wird von einem Operationsverstärker 28 geliefert, wobei die positive Versorgungs­ spannung über einen Vorwiderstand 30 und einen Rückkopplungswider­ stand 32 mit gleichem Wert wie Widerstand 30 mit dem invertieren­ den Eingang verbunden ist, so daß Operationsverstärker 28 in der invertierenden Konfiguration einen Verstärkungsfaktor eins auf­ weist. Operationsverstärker 28 selbst wird von einer (nicht dar­ gestellten) externen Zweifachstromversorgung, wie der positiven Versorgungsspannung an Leitung 20 und einer negativen Versorgungs­ spannung an Leitung 21, versorgt. Da die am Anschluß 16 anliegende positive Versorgungsspannung dem invertierenden Anschluß von Ver­ stärker 28 zugeführt wird, welcher einen Verstärkungsfaktor eins aufweist, besitzt die Gleichspannung am Ausgangsanschluß 34 die­ selbe Amplitude wie die Spannung am Anschluß 16, allerdings auf­ grund der Invertierung mit negativer Polarität. Die dem Verstärker 10 zugeführten negativen und positiven Versorgungsspannungen sind also in ihrer Größe gleich, und allen Einschwingveränderungen der positiven Spannung wird von der negativen Spannung gefolgt werden.

Fig. 2 zeigt ein Zeit-Diagramm des Steuersignals am Anschluß 26 und der Versorgungsspannungen an Anschlüssen 16 und 18. Diese Zei­ chnung zeigt, daß bei einem Signalzustand "Aus" (hoch) der Steuer­ leitung 26 die Versorgungsspannungen an Leitungen 16 und 18 eben­ falls "Aus" (niedrig) sind. Wenn die Steuerleitung 26 "Ein" (nie­ drig) wird, steigt die positive Versorgungsspannung an Leitung 16 in einem glatten Einschwingvorgang und die negative Spannung an Leitung 18 folgt ihr, so daß die Einschaltspannungen für Plus- und Minus-Polarität einander gleichen. Wird Leitung 26 ein "Aus­ schalt"-Signal zugeführt, so beginnt die positive Spannung an Lei­ tung 16 nach Null hin abzufallen und der Abfall wird von der nega­ tiven Spannung an Leitung 18 nachvollzogen.

In der beispielhaften Ausführung wird die Steuerspannung an Lei­ tung 26 von einem (nicht dargestellten) Mikroprozessor geliefert. Damit ein Abgleich zwischen der positiven und negativen Versor­ gungsspannung stattfindet, ist es erforderlich, daß während des Hochfahrens und Herunterfahrens von Verstärker 10 die Versor­ gungsspannung am Anschluß 20 vorhanden ist und daß die +V und -V Versorgungsspannungen für Verstärker 28 ebenfalls vorhanden sind. Dies ist deshalb so, weil Verstärker 28 in Betrieb bleiben muß, um den Abgleich der negativen Spannung an Leitung 18 mit der positi­ ven Spannung an Leitung 16 zu bewirken und der Mikroprozessor in Betrieb bleibt. Soll der Fernseher heruntergefahren (die Versor­ gungsspannung an Anschluß 20 auf null Volt geschaltet) werden, so müßte dementsprechend das Steuersignal zum "Aus"-Schalten von Operationsverstärker 10 eine gewisse Zeit vor der Verwirklichung des tatsächlichen Abschaltzustandes, üblicherweise 40 Millisekun­ den vorher, angelegt werden. Diese zeitliche Beziehung zwischen dem Steuersignal an Leitung 26 und dem Herunterfahren der Haupt­ stromversorgung kann durch den oben erwähnten (nicht dargestellt­ en) Mikroprozessor bewirkt werden. Beim Hochfahren ist es in entsprechender Weise erforderlich, daß die Hauptstromversorgung vor der Erzeugung des Steuersignals an Leitung 26 zum "An"-Schal­ ten von Verstärker 10 ihren Betrieb aufgenommen hat.

Das Stummschaltesignal am Anschluß 38 ist vorgesehen um sicher­ zustellen, daß während der Durchführung von Versorgungsoperationen keine Einschwingsignale durch Schaltung 36 vorgeschaltete Schal­ tungsteile geliefert werden. Dementsprechend ist das Stummschaltesignal am Anschluß 38 vorgesehen zum Stummschalten, bis kurz nachdem Operationsverstärker 10 den Betrieb aufnimmt und kurz bevor Verstärker 10 durch Steuersignal an Leitung 26 "aus"-ge­ schaltet wird. Einschwingvorgänge aufgrund Abschaltens des Emp­ fängers, die während des Herunterfahrens durch die Verstärker 10 vorgeschalteten Schaltungsteile erzeugt werden, werden demgemäß ebenfalls dadurch unterdrückt, daß Verstärker 10 bereits nicht mehr in Betrieb ist.

Fig. 3 zeigt das Schema der Realisierung des Blockdiagramms aus Fig. 1. Die positive Spannungsversorgung an Leitung 20 ist mit der Kollektorelektrode 39 von NPN-Seriensteuertransistor 40 ver­ bunden, dessen Basiselektrode 41 mit der Verbindung 46 von Serien­ widerständen 42 und 43 und Kondensator 44 verbunden ist, welche die Verlangsamungs-Zeitkonstante für die positive Versorgungs­ spannung an Leitung 16 bewirken. Im Zustand "Aus" des Verstärkers 10 wird die Spannung am Kondensator 44 durch die Kollektorelek­ trode von Transistor 24 niedrig gehalten, welche durch ein Leitung 26 zugeführtes Aufsteuersignal in gesättigtem Zustand gehalten wird. Ist die Spannung am Knoten 46 niedrig, so ist Transistor 40 nichtleitend, und Leitung 16 erhält keine positive Spannung zuge­ führt. Auf der Seite der negativen Versorgung ist die negative Versorgungsleitung 21 mit dem Emitter von NPN-Seriensteuertran­ sistor 48 verbunden, und die negative Versorgungsspannung an 21 wird erst dann an Leitung 18 angelegt, wenn Transistor 48 leitend gemacht wird, wie weiter unten dargestellt wird.

Wird das Steuersignal an 26 "niedrig", so daß der Kollektor von Transistor 24 hoch wird, beginnt Kondensator 44 sich über Wider­ stände 42 und 43 auf die Spannung an Leitung 20 aufzuladen. Die Werte der Widerstände 42 und 43 und des Kondensators 44 sind so gewählt, daß ein relativ rascher Anstieg der Versorgungsspannung an Leitung 16 erreicht wird, wobei allerdings das Anschwingen durch sprungartigen Anstieg vermindert ist. Es sei darauf hin­ gewiesen, daß die Entladungs-Zeitkonstante zum Entladen von Kondensator 44 und "Aus"-Schalten von Transistor 40 durch Kon­ densator 44 und Widerstand 43 festgelegt ist. Die vom Steuersignal an Leitung 26 abhängige Abschalt-Zeitkonstante ist daher kürzer als die oben beschriebene Einschalt-Zeitkonstante. Mit Ansteigen der Spannung an der Basiselektrode 41 aufgrund des Aufladens von Kondensator 44 beginnt Transistor 40 zu leiten, und die positive Spannung an Leitung 16 beginnt anzusteigen. Mit Ansteigen der Spannung an Leitung 16 fließt Strom durch Widerstand 49 zum Emit­ ter von PNP-Transistor 50, dessen Basis über Widerstand 54 auf Masse liegt. Eine Kollektorelektrode von Transistor 50 ist mit einer Basiselektrode 51 von Transistor 48 verbunden, wodurch ein Vorspannungsstrom an Basiselektrode 51 gelegt wird, der Transistor 48 veranlaßt, zu beginnen zu leiten, wodurch eine steigende Span­ nung negativer Polarität an Leitung 18 entsteht.

Mit Negativwerden der Spannung an Leitung 18 nimmt auch PNP-Tran­ sistor 52, dessen Emitterelektrode mit der Verbindung der Emitter­ elektrode von Transistor 50 und Widerstand 49 verbunden ist, den Betrieb auf. Die Basiselektrode von Transistor 52 ist mit der Verbindung zwischen den beiden zwischen Leitungen 16 und 18 geschalteten gleichwertigen Widerständen 30 und 32 verbunden, so daß die Basiselektrode von Transistor 52, ebenso wie es bei der Basiselektrode von Transistor 50 der Fall ist, etwa auf Masse­ potential liegen würde. Transistor 52 ist als Verstärkung erzeu­ gender Verstärker ausgestaltet, wobei Widerstand 32 den Rückkop­ plungswiderstand von Verstärker 28 darstellt, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Das Ausgangssignal am Emitter von Transistor 52 ist mit der Emitterelektrode von Transistor 50 verbunden, zum Steuern des Stroms an der Basiselektrode 51 von Transistor 48, so daß die negative Spannung der Leitung 18 den Einschwingveränderungen der positiven Spannung auf Leitung 16 folgt. Dieses Nachvollziehen von Einschwingänderungen der positiven Spannung an Leitung 16 durch die negative Spannung an Leitung 18 geschieht auch beim Abschal­ ten, da das Nachvollziehen der Einschwingänderungen bei abnehmen­ der Spannung an Leitung 20 so lange andauert, wie Transistoren 50 und 52 genug Spannung aufweisen, um in Betrieb zu bleiben.

Kondensator 54 über Rückkopplungswiderstand 32 dämpft die Fre­ quenzabhängigkeit des Verstärkers 28. Kondensatoren 56 beziehungs­ weise 58 koppeln die Leitungen 16 beziehungsweise 18 wechsel­ strommäßig an Masse.

Claims (7)

1. Stromversorgungsgerät (22) mit:
einem ersten Spannungsversorgungsmittel zum Bereitstellen einer ersten Versorgungsspannung an einer Last, einschießlich Mittel zum Schalten der ersten Versorgungsspannung zwischen einer Betriebsart "Ein" und einer Betriebsart "Aus",
gekennzeichnet durch,
ein zweites Spannungsversorgungsmittel (28) mit einem einen Verstärkungsfaktor eins aufweisenden Verstärkermittel, wobei das Verstärkermittel einen an der ersten Versorgungsspannung angeschlossenen Eingang und einen mit der Last (10) verbun­ den Ausgang aufweist, um eine zweite Versorgungsspannung an der Last (10) derart bereitzustellen, daß einer Änderung der Spannung der ersten Versorgungsspannung eine ähnliche Ände­ rung der Spannung der zweiten Versorgungsspannung folgt.

2. Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die ersten Spannungsversorgungsmittel (22) darüberhinaus Zeitkonstanten-Mittel (42, 43, 44) zum Ver­ langsamen der Zeit zum Schalten zwischen den Betriebsarten enthalten.

3. Stromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (10) ein Audio­ verstärker mit einem Signaleingangs-Mittel (12) ist und das am Signaleingangs-Mittel (12) vorgesehene Signal stummge­ schaltet wird, wenn die erste Versorgungsspannung zwischen der Betriebsart "Ein" und der Betriebsart "Aus" geschaltet wird.

4. Audioverstärker
mit Verstärkermittel (10) zum Verstärken eines Eingangssignals und zum Liefern eines verstärkten Ausgangssignals,
mit den Verstärkermitteln (10) verbundenen ersten Span­ nungsversorgungsmitteln (22) zum Liefern einer ersten Ver­ sorgungsspannung an die Verstärkermittel, einschließlich Mittel zum Schalten der ersten Versorgungsspannung zwischen einer Betriebsart "Ein" und einer Betriebsart "Aus",
dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Spannungsversorgungsmittel (28) mit einem einen Verstärkungsfaktor eins aufweisenden Verstärker (28, 30, 32) vorgesehen ist, wobei der Verstärker (28) mit einem Eingang mit der ersten Versorgungsspannung verbunden ist und mit einem Ausgang mit der Last (10) ver­ bunden ist, um eine zweite Versorgungsspannung an die Ver­ stärkermittel (10) zu liefern, so daß einer Änderung der Spannung der ersten Versorgungsspannung eine ähnliche Ände­ rung der Spannung in der zweiten Versorgungsspannung folgt.

5. Audioverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Spannungsversorgungsmittel darüberhinaus Zeitkonstanten-Mittel (42, 43, 44) zum Verlangsamen der Zeit beim Schalten zwischen den Betriebsarten enthalten.

6. Audioverstärker nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Signaleingangs-Mittel (12) stummgeschaltet wird, wenn die erste Versorgungsspannung zwischen der Betriebsart "Ein" und der Betriebsart "Aus" geschaltet wird.

7. Audioverstärker
mit Verstärkermittel (10) zum Verstärken eines Eingangssignals und zum Liefern eines verstärkten Ausgangssignals,
mit den Verstärkermitteln (10) verbundenen ersten Span­ nungsversorgungsmitteln (22) zum Liefern einer ersten Ver­ sorgungsspannung an die Verstärkermittel, einschließlich Mittel zum Schalten der ersten Versorgungsspannung zwischen einer Betriebsart "Ein" und einer Betriebsart "Aus", dadurch gekennzeichnet, daß
die ersten Spannungsversorgungsmittel darüberhinaus Zeitkonstanten-Mittel (42, 43, 44) zum Ver­ langsamen der Zeit beim Schalten zwischen den Betriebsarten enthalten und
ein zweites Spannungsversorgungsmittel (28) mit einem einen Verstärkungsfaktor eins aufweisenden Verstärker (28, 30, 32) vorgesehen ist, wobei der Verstärker mit einem Eingang mit der ersten Versorgungsspannung verbunden ist und mit einem Ausgang mit der Last (10) verbunden ist, um eine zweite Ver­ sorgungsspannung an die Verstärkermittel (10) zu liefern, so daß einer Änderung der Spannung der ersten Versorgungsspan­ nung eine ähnliche Änderung der Spannung der zweiten Versor­ gungsspannung folgt und
die Verstärkermittel (10) Stummschalt-Mittel (36, 38) ent­ halten, zum Stummschalten der Eingangssignal-Mittel, wenn die erste Versorgungsspannung zwischen der Betriebsart "Ein" und der Betriebsart "Aus" geschaltet wird.