DE4216918C2 - NF-Leistungsverstärkeranordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine NF-Leistungsverstärkeranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Leistungsverstärkeranordnungen finden beispielsweise in Autora­ dios Verwendung. Den für Autoradios zunehmend geforderten höheren Ausgangs­ leistungen sind durch die damit einhergehenden höheren Verlustleistungen und der erforderlichen Wärmeableitung Grenzen gesetzt.

Aus DE 30 17 521 C2 ist ein Zweikanal-Tonleistungsverstärker bekannt, der sowohl einen Analogleistungsverstärker, als auch einen Digitalleistungsverstärker, die parallel betrieben werden, aufweist. Der Analogleistungsverstärker dient der Verstärkung höher frequenter Anteile eines zu verstärkenden Audiosignals, während der Digitalleistungsverstärker der Verstärkung niederfrequenter Anteile des Audiosignals vorbehalten ist. Die Ausgangssignale der beiden Leistungsverstärker werden zusammengefaßt einer gemeinsamen Last zugeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße NF-Leistungs­ verstärkeranordnung mit einer gegenüber üblichen Leistungsverstärkeranord­ nungen wesentlich verringerten Verlustleistung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Leistungsverstärkeranordnung aufgrund ihrer selbsttätigen Betriebsar­ tenumschaltung im mittleren und höheren Ausgangsleistungsbereich eine wesentlich verringerte Verlustleistung und im unteren Ausgangsleistungsbe­ reich geringe Verzerrungen aufweist. Dadurch läßt die über ein Gerätegehäu­ se maximal abführbare Verlustleistung eine höhere Ausgangsleistung zu. Die Endstufentransistoren des Leistungsverstärkers üben in der digitalen Betriebsart lediglich geringe Verlustleistungen erzeugende Schaltfunktio­ nen aus.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Ausgestaltungen nach den Ansprüchen 2 und/oder 3 lassen ein optimales Wirksamwerden der beiden Betriebszustände in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur des Leistungsverstärkers zu. Bei einer Ausgestal­ tung nach Anspruch 4 wird in vorteilhafter, wenig aufwendiger Weise ein analoges NF-Signal in ein pulsdauermoduliertes NF-Signal umgewandelt. Mit einer Ausgestaltung nach Anspruch 5 läßt sich eine Verringerung der Signalverzerrungen erzielen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild einer Leistungsverstärkeranord­ nung und

Fig. 2 einen Spannungsverlauf der Ausgangsspannung in Abhängigkeit vom Spannungsverlauf der Eingangsspannung und den die Analog/­ Digital-Umschaltung bestimmenden Schwellwerten.

Eine Leistungsverstärkeranordnung nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem Leistungsverstärker 1, einem Fensterkomparator 2, einem elektroni­ schen Schalter 3, einem Dreieck-Generator 4, einem Differenzverstärker 5 und aus einem Temperaturfühler R6. Der Leistungsverstärker 1 weist einen nichtinvertierenden und einen invertierenden Eingang auf. Der über einen Widerstand R1 an Masse liegende invertierende Eingang ist über einen Widerstand R2 mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers 1 verbunden, dessen nichtinvertierender Eingang mit einer Eingangsklemme E für das zu verstär­ kende NF-Signal U_e verbunden ist. Der mit einer Ausgangsklemme A für das verstärkte NF-Signal verbundene Ausgang des Leistungsverstärkers 1 ist über einen Widerstand R3 mit dem über einen Widerstand R4 an Masse liegen­ den nichtinvertierenden Eingang des Differenzverstärkers 5 verbunden. Der nichtinvertierende Eingang des Differenzverstärkers 5 ist zudem über einen Siebkondensator C mit Masse verbunden. Der Ausgang des Dreieck-Generators 4 ist über den elektronischen Schalter 3 mit dem invertierenden Eingang des Leistungsverstärkers 1 verbindbar. Die Eingangsklemme E ist sowohl mit dem invertierenden Eingang des Differenzverstärkers 5 als auch mit einem Eingang des Fensterkomparators 2 verbunden. Der Ausgang des Fensterkomparators 2 ist mit dem Steuereingang des elektronischen Schalters 3 verbunden. Dem Fensterkomparator 2 werden eine seinen ersten Schwellwert U_o bestimmende Spannung und eine mittels eines temperaturabhängigen Widerstandes R6 seinen zweiten Schwellwert U_t bestimmende Spannung zugeführt. Der temperaturabhängige Widerstand R6 ist mit dem Kühlkörper des Leistungsverstärkers 1 wärmeleitend verbunden.

Das Prinzip der Arbeitsweise der Verstärkeranordnung ist in der Fig. 2 dargestellt. Der erste Schwellwert U_o des Fensterkomparators 2 ist so bemessen, daß er unterhalb des maximal zulässigen NF-Eingangspegels liegt. Der im mittleren bis unteren NF-Pegelbereich liegende zweite Schwellwert U_t wird durch den temperaturabhängigen Widerstand R6 derart beeinflußt, daß er bei steigender Temperatur abgesenkt und bei fallender Temperatur angehoben wird. Der Fensterkomparator ist so ausgelegt, daß er auf beide Polaritäten symmetrisch anspricht. Er vergleicht das ihm zuge­ führte NF-Signal U_e mit dem festen ersten Schwellwert U_o und mit dem temperaturabhängigen zweiten Schwellwert U_t. Bei niedriger Aussteuerung, d. h. bei geöffnetem Schalter 3, arbeitet der Leistungsverstärker 1 als üblicher analoger Verstärker. Liegt der Pegel des NF-Eingangssignals U_e jedoch zwischen dem ersten und dem zweiten Schwellwert U_o, U_t, so wird der Schalter 3 geschlossen und der Leistungsverstärker 1 arbeitet als digitale Endstufe. In dieser Betriebsart wird aus dem analogen Leistungsverstärker 1 im Prinzip ein Komparator, der das NF-Eingangs­ signal U_e mit dem Dreieck-Signal des Generators 4 vergleicht und seinen Ausgang entweder auf die Betriebsspannungen plus U_B oder minus U_B legt, so daß das Ausgangssignal U_a in diesem Bereich pulsdauermoduliert ist. Der Differenzverstärker 5 steuert die Mittenspannung des Dreieck-Generators 4 und verringert so mögliche Verzerrungen.

Claims (5)

1. NF-Leistungsverstärkeranordnung mit einem Leistungsverstärker, dem ein analoges NF-Eingangssignal zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das analoge NF-Eingangssignal (U_e) zudem einem Fenster­ komparator (2) zugeführt ist, der das NF-Signal (U_e) mit einem vorgege­ benen ersten Schwellwert (U_o) und mit einem vorgegebenen zweiten Schwellwert (U_t) vergleicht und der während der Dauer eines zwischen den beiden Schwellwerten (U_t, U_o) liegenden NF-Signalpegels den Leistungsverstärker (1) in eine digitale Betriebsart umschaltet.

2. NF-Leistungsverstärkeranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwellwert (U_o) fest vorgegeben ist und daß der zweite Schwellwert (U_t) von einem mit dem Leistungsverstärker (1) verbunde­ nen temperaturabhängigen elektrischen Bauteil (R6) bestimmt wird.

3. NF-Leistungsverstärkeranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schwellwert (U_o) so gewählt ist, daß er unterhalb des maximal zulässigen NF-Eingangspegels liegt und daß der im mittleren bis unteren NF-Pegelbereich liegende zweite Schwellwert (U_t) bei steigender Temperatur des Leistungsverstärkers (1) abgesenkt bzw. bei sinkender Temperatur angehoben wird.

4. NF-Leistungsverstärkeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Leistungsverstärker (1) einen invertierenden und einen nicht­ invertierenden Eingang aufweist, daß das NF-Signal (U_e) dem nichtin­ vertierenden Eingang zugeführt ist, daß der invertierende Eingang über einen von dem Fensterkomparator (2) gesteuerten Schalter (3) mit dem Ausgang eines Dreieck-Generators (4) verbunden ist, der bei aktiviertem Schalter (3) den Leistungsverstärker (1) derart aussteu­ ert, daß das seinem Ausgang (A) entnehmbare Signal pulsdauermoduliert ist.

5. NF-Leistungsverstärkeranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Mittenspannung des Dreieck-Generators (4) steuernder Differenzverstärker (5) vorgesehen ist, dessen einen Eingang das NF-Signal (U_e) und dessen anderen Eingang ein dem Ausgang (A) des Leistungsverstärkers über einen Spannungsteiler (R3, R4) und über ein Siebglied (R3, C) entnommenes Signal zugeführt ist.