DE4400393C1 - NF-Gegentaktendstufe - Google Patents

Description

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

Konventionelle NF-Gegentaktendstufen erzeugen bekanntlich im Bereich geringer Aussteuerung relativ hohe Verlustleistungen. Die hohe Verlustlei­ stung bei geringer Ausgangsleistung resultiert aus den hohen Spannungsab­ fällen an den Endstufentransistoren, da ein Lautsprecher für geringe Ausgangsleistung auch nur gering angesteuert werden muß. Für diese gerin­ gen Ausgangspegel und Ausgangsleistungen ist demnach die Betriebsspannung zu hoch. Es wurde bereits vorgeschlagen, eine niedrige Versorgungsspannung bei Überschreiten einer Signalpegelschwelle auf eine höhere Versorgungs­ spannung umzuschalten. Das Umschalten führt jedoch in der Regel zu Verzer­ rungen im Signalverlauf und erfordert zudem einen hohen Schaltungsaufwand.

Aus der Offenlegungsschrift EP 0 092 206 (A2) ist eine Verstärkerschaltung bekannt, bei der der Ausgang eines Operationsverstärkers über eine Diode mit einem ersten npn-Transistor und über eine zweite Diode mit einem ersten pnp-Transistor verbunden ist. Der erste npn- und der zweite pnp-Transistor sind in Serie geschaltet. Zugleich ist der Ausgang des Operationsverstärkers über einen ersten Widerstand mit der Basis eines zweiten npn-Transistors und der Basis eines zweiten pnp-Transistors, die ebenfalls in Serie geschaltet sind, verbunden. Die Verbindungsleitung zwischen dem zweiten npn-Transistor und dem zweiten pnp-Transistor ist mit der Verbindungsleitung verbunden, die den ersten npn-Transistor mit dem ersten pnp-Transistor verbindet. Die Verbindungsleitungen der ersten und der zweiten pnp- bzw. npn-Transistoren sind mit einem Ausgang verbunden. Die Serienschaltung der ersten pnp- bzw. npn-Transistoren wird von einer ersten Versorgungsspannung und die Serienschaltung der zweiten pnp- bzw. npn-Transistoren wird von einer zweiten Versorgungsspannung versorgt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers wird in Abhängigkeit von der Signalamplitude von den ersten oder den zweiten pnp- bzw. npn-Transistoren verstärkt.

Aus der DE 26 47 916 B2 ist eine NF-Gegentaktendstufe bekannt, bei der je zwei Transistoren gleichen Leitungstyps in Reihe geschaltet sind. Dem einen Transistorpaar unterschiedlichen Leitungstyps werden verminderte Betriebsspannungen unterschiedlicher Polarität jeweils über eine Induktivi­ tät, eine Leistungs-Diode und Siebmittel zugeführt, während dem anderen Transistorpaar unterschiedlichen Leitungstyps jeweils volle Betriebsspan­ nungen unterschiedlicher Polarität zugeführt werden. Unterhalb einer vorgegebenen Signalpegelschwelle sind die von den verminderten Betriebs­ spannungen gespeisten Transistoren aktiv, während die an den vollen Betriebsspannungen liegenden Transistoren gesperrt sind. Oberhalb der Signalpegelschwelle werden die an den vollen Betriebsspannungen liegenden Transistoren wirksam, während die beiden anderen Transistoren in die Sättigung gesteuert werden und somit nur geringe Verlustleistungen erzeu­ gen.

Derartige Gegentaktendstufen erfordern jedoch für größere Stromstärken ausgelegte Dioden sowie aufwendige Induktanzen, die verhindern, daß die im Halbleiter durch den Vorwärtsstrom gespeicherten Ladungsträger einen hohen Klirrfaktor hervorrufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße NF-Gegen­ taktendstufe anzugeben, die keine aufwendigen Bauelemente erfordert.

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 ohne aufwendige Bauelemente, wie Induktanzen, aufgebaute NF-Endstufe eine Verlustleistung erzeugt, die im unteren Bereich der Aussteuerung gering ist und die erst bei einer Vollaussteuerung ihren Maximalwert erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Mit den Maßnahmen nach Anspruch 2 lassen sich die Ruheströme der ersten Transistoren einstellen. Als Vorverstärker läßt sich in beson­ ders vorteilhafter Weise nach Anspruch 3 ein Operationsverstärker einset­ zen. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung nach Anspruch 5 bietet sich an, wenn gegenüber dem Massebezugspunkt nur Betriebsspannungen gleicher Polarität zur Verfügung stehen. Um die Verlustleistung im gesamten Gerät, zum Beispiel in einem Autoradio, gering zu halten, ist es vorteilhaft, nach Anspruch 6 die verminderten Betriebsspannungen mittels verlustarmer DC/DC-Wandler aus den unverminderten Betriebsspannungen zu gewinnen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den prinzipiellen Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erste und

Fig. 2 eine zweite Schaltungsanordnung einer Gegentaktendstufe, wobei die erste Schaltungsanordnung für Betriebsspannungen ungleicher Polarität und die zweite Schaltungsanordnung für Betriebsspan­ nung gleicher Polarität vorgesehen ist.

Der invertierende Eingang eines als Vorverstärker vorgesehenen Operationsverstärkers OP ist über einen Widerstand R1 mit einem NF-Eingang E sowie über einen Widerstand R2 mit einem Endstufen-Ausgang A verbunden. Der Ausgang des Operationsverstärkers OP ist mit der Kathode einer ersten Diode D1 und mit der Anode einer zweiten Diode D2 verbunden. Die Anode der ersten Diode D1 ist mit der Kathode einer dritten Diode D3 und die Kathode der zweiten Diode D2 mit der Anode einer vierten Diode D4 verbunden. Die Anode der dritten Diode D3 ist mit der Basis eines ersten NPN-Transistors T1 verbunden, dessen an einer ersten Betriebsspannung U1 liegender Kollektor über einen Widerstand R3 mit der Basis verbunden ist. Die Kathode der vierten Diode D4 ist mit der Basis eines ersten PNP-Transistors T2 verbunden, dessen an einer zweiten Betriebsspannung U2 liegender Kollektor über einen Widerstand R4 mit der Basis verbunden ist. Der Emitter des ersten NPN-Transistors T1 ist über einen Widerstand R5 und der Emitter des ersten PNP-Transistors T2 über einen Widerstand R6 mit dem Ausgang A der Gegen­ taktendstufe verbunden. Die Emitter eines zweiten NPN-Transistors T3 und eines zweiten PNP-Transistors T4 sind ebenfalls mit dem Ausgang A verbun­ den, dessen Bezugspotential Masse ist. Die Basis des zweiten NPN-Transistors T3 ist einerseits über einen Widerstand R7 mit dessen Kollektor und andererseits mit dem Verbindungspunkt der beiden Dioden D1, D3 verbunden. Die Basis des zweiten PNP-Transistors T4 ist einerseits über einen Widerstand R8 mit dessen Kollektor und andererseits mit dem Verbindungspunkt der beiden Dioden D2, D4 verbunden. Der Kollektor des zweiten NPN-Transistors T3 und eine Klemme des Verstärkers OP liegen an einer dritten Betriebsspannung U3 von +6 Volt. Der Kollektor des zweiten PNP-Transistors T4 und eine weitere Klemme des Vorverstärkers OP liegen an einer vierten Betriebsspannung U4 von -6 Volt. Die gegenüber U3 verminderte erste Betriebsspannung U1 beträgt +2,5 Volt und die gegenüber U4 verminderte zweite Betriebsspannung U2 beträgt -2,5 Volt.

Die Gegentaktendstufe nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Gegentaktend­ stufe nach Fig. 1 lediglich dadurch, daß sie in ihrem Eingangssignalweg einen Koppelkondensator C1, in ihrem Ausgangssignalweg einen weiteren Koppelkondensator C2 aufweist, daß dem ersten NPN-Transistor T1 eine verminderte Betriebsspannung U1′ von +9,5 Volt, dem ersten PNP-Transistor T2 eine verminderte Betriebsspannung U2′ von +3,5 Volt, dem zweiten NPN-Transistor T3 und dem Operationsverstärker OP eine unverminder­ te Betriebsspannung von +12 Volt zugeführt werden, während der Kollektor des zweiten PNP-Transistors T4 auf Massepotential gelegt ist. Die Versor­ gung der ersten Transistoren T1, T2 mit verminderten Betriebsspannungen U1, U2; U1′, U2′ kann über an sich bekannte, nicht dargestellte DC/DC-Span­ nungswandler erfolgen. Die Dioden D1, D2, D3, D4 sowie die Widerstände R3, R4 dienen zur Erzeugung von Vorspannungen für die Transistoren T1, T2, T3, T4. Sie sind derart bemessen, daß bei geringen NF-Amplituden nur die von den verminderten Betriebsspannungen U1, U2; U1′, U2′ versorgten ersten Transistoren T1, T2 wirksam sind, während die zweiten Transistoren T3, T4 gesperrt sind. Mit zunehmenden NF-Amplituden werden die mit den unverminderten Betriebsspannungen U3, U4; U3′ versorgten zweiten Transisto­ ren T3, T4 wirksam. Dadurch bleibt im unteren und mittleren Ansteuerungsbe­ reich die Verlustleistung der Gegentaktendstufe gering.

Claims (6)

1. NF-Gegentaktendstufe mit einem ersten NPN-Transistor, einem zweiten NPN-Transistor, einem ersten PNP-Transistor und einem zweiten PNP- Transistor, wobei der Kollektor des ersten NPN-Transistors mit einer ersten Betriebsspannung, der Kollektor des ersten PNP-Transistors mit einer zweiten Betriebsspannung, der Kollektor des zweiten NPN-Transi­ stors mit einer dritten Betriebsspannung und der Kollektor des zweiten PNP-Transistors mit einer vierten Betriebsspannung versorgt werden, und die Emitter des ersten NPN-Transistors und des ersten PNP-Transistors mit dem Endstufenausgang (A) verbunden sind und wobei den ersten Transistoren eine verminderte Betriebsspannung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang eines NF-Vorverstärkers (OP) mit der Kathode einer ersten Diode (D1) und mit der Anode einer zweiten Diode (D2) verbun­ den ist, daß die Anode der ersten Diode (D1) mit der Kathode einer dritten Diode (D3) sowie mit der Basis des zweiten NPN-Transistors (T3) verbunden ist, daß die Kathode der zweiten Diode (D2) mit der Anode einer vierten Diode (D4) sowie mit der Basis des zweiten PNP-Transistors (T4) verbunden ist, daß die Anode der dritten Diode (D3) mit der Basis des ersten NPN-Transistors (T1), daß die Kathode der vierten Diode (D4) mit der Basis des ersten PNP-Transistors (T2) verbunden ist, daß die Basis des ersten NPN-Transistors (T1) über einen Widerstand (R3), daß die Basis des ersten PNP-Transistors (T2) über einen Widerstand (R4), daß die Basis des zweiten NPN-Transistors (T3) über einen Widerstand (R7) und daß die Basis des zweiten PNP-Transistors (T4) über einen Widerstand (R8) jeweils eine Vorspannung erhält, daß die Emitter der vier Transisto­ ren (T1, T2, T3, T4) mit dem Endstufenausgang (A) verbunden sind und daß die Dioden (D1-D4) und die Widerstände (R3, R4, R7, R8) derart bemessen sind, daß bei geringen NF-Amplituden die von den vermin­ derten Betriebsspannungen (U1, U2; U1′, U2′) versorgten ersten Transistoren (T1, T2) wirksam sind, während die zweiten Transistoren (T3, T4) gesperrt sind und daß mit zunehmenden NF-Amplituden die mit den unverminderten Betriebsspannungen (U3, U4; U3′) versorgten zweiten Transistoren (T3, T4) wirksam werden.

2. NF-Gegentaktendstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Emitter der ersten Transistoren (T1, T2) jeweils über einen Widerstand (R5, R6) mit dem Endstufenausgang (A) verbunden sind.

3. NF-Gegentaktendstufe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß als NF-Vorverstärker (OP) ein Operationsverstärker vorgesehen ist, dessen invertierender Eingang über einen Widerstand (R2) mit dem Endstufenausgang (A) verbunden ist.

4. NF-Gegentaktendstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die verminderten Betriebsspannungen (U1, U2) sowie die unvermin­ derten Betriebsspannungen (U3, U4) massensymmetrisch gleiche Span­ nungswerte entgegengesetzter Polarität aufweisen.

5. NF-Gegentaktendstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Transistoren (T1, T2; T3, T4) von Betriebsspannungen (U1′, U2′, U3′) versorgt werden, die von gleicher Polarität gegenüber Masse sind, daß der Kollektor des einen zweiten Transistors (T4) an Masse liegt, daß dem Kollektor des anderen zweiten Transistors (T3) die unverminderte Betriebsspannung (U3′) und den Kollektoren der ersten Transistoren (T1, T2) verminderte Betriebs­ spannungen (U1′, U2′) zugeführt werden, und daß im Ausgangssignalweg ein Koppelkondensator (C2) vorgesehen ist.

6. NF-Gegentaktendstufe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgung der ersten Transistoren (T1, T2) mit verminderten Betriebsspannungen über DC-DC-Wandler erfolgt.