DE4400435A1 - Schaltungsanordnung zur zeitweisen Erhöhung der Versorgungsspannung einer Audioverstärkerendstufe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur zeitweisen Erhöhung der Versorgungsspannung für eine Audioverstärkerendstufe gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruches 1.

Bei Audioverstärkerendstufen, insbesondere in Fahrzeugen, für die nur eine begrenzte, relativ niedrige Versorgungs­ spannung zur Verfügung steht, existiert das Problem, daß infolge dieser niedrigen Versorgungsspannung keine hohen Leistungen der Audioverstärkerendstufen zu erzielen sind. Daher besteht der Wunsch, die zur Verfügung stehende Versorgungsspannung zu erhöhen, um höhere Ausgangs­ leistungen der Audioverstärkerendstufen zu erzielen. Ferner muß bei derartigen Endstufen ein Kompromiß zwischen den Forderungen gefunden werden, einerseits hohe maximale Leistungen zu erreichen, andererseits jedoch mit geringem Verlust, d. h. mit großem Wirkungsgrad zu arbeiten. Dafür müssen jedoch höhere maximale Versorgungsspannungen erzeugt werden, als sie oftmals, insbesondere in Fahr­ zeugen, zur Verfügung stehen. Diese Forderung ist gerade für Fahrzeug-Audio-Anlagen von Bedeutung, da eine höhere Verlustleistung mehr Raum zur Abführung der entstehenden Hitze verlangt, was insbesondere für Verstärker in Fahr­ zeugen oftmals nicht möglich ist.

In der integrierten Schaltung TDA 1560 der Firma Philips, in dem ein sogenannter Klasse-H-Verstärker verwirklicht ist, ist dieses Problem dadurch gelöst, daß in dem Schalt­ kreis die ihm von außen zugeführte Versorgungsspannung zeitweise erhöht wird. Dazu ist eine Kapazität vorgesehen, welche während erster Zeitspannen, aufgeladen wird. Während zweiter Zeitspannen wird dann die aufgeladene Kapazität zwischen Versorgungsspannung und Endstufe geschaltet, so daß die Endstufe die Versorgungsspannung plus der an der Kapazität abfallenden Spannung erhält. Damit erhält die Endstufe eine erhöhte Spannung, welcher oberhalb der Versorgungsspannung liegt. Da die Kapazität zeitweise aufgeladen werden muß, kann die Erhöhung der Versorgungsspannung nur während bestimmter Zeiten erfolgen. Diese Erhöhung wird daher nur während derjenigen Zeiten vorgenommen, in denen Signalspitzen in dem Ein­ gangssignal auftreten, in denen also der Endstufe eine relativ hohe Leistung abverlangt wird, sie also eine relativ hohe Ausgangsspannung liefern muß.

Diese Schaltung hat jedoch den Nachteil, daß der Konden­ sator während derjenigen Zeitspannen, in der er zwecks Spannungserhöhung zwischen Versorgungsspannung und Endstufe geschaltet ist, sich langsam entlädt. Dies hat zur Folge, daß die Versorgungsspannung der Endstufe langsam abfällt. Dies wiederum erzeugt Verzerrungen des Ausgangssignals der Endstufe, die unerwünscht sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungs­ anordnung zur zeitweisen Erhöhung der Versorgungsspannung für eine Audioverstärkerendstufe zu schaffen, bei der dieses Problem nicht existiert.

Diese Aufgabe ist für eine erste Ausführungsform der Erfindung dadurch gelöst, daß eine Vergleichsschaltung vorgesehen ist, die das Eingangssignal und das Ausgangs­ signal der Endstufe unter Berücksichtigung des Verstär­ kungsfaktors der Endstufe miteinander vergleicht, und daß die Steuerschaltung in Abhängigkeit des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung den zweiten Transistor während der zweiten Zeitspannen in der Weise steuert, daß die Spannungserhöhung der Versorgungsspannung so stark erfolgt, daß das Ausgangssignal in gewünschter Weise dem Verlauf des Eingangssignals folgt.

Die Vergleichsspannung liefert also ein Ausgangssignal, das ein Maß für die Übereinstimmung zwischen Eingangs­ signal und Ausgangssignal der Endstufe ist. Dabei wird der Verstärkungsfaktor der Endstufe berücksichtigt. Während die Endstufe arbeitet, sollte das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung idealerweise konstant bleiben, da dann eine gewünschte Übereinstimmung des Signalverlaufs zwischen Eingangssignal und Ausgangssignal der Endstufe gegeben ist. Wenn jedoch, wie oben erläutert, während der Spannungserhöhungsphasen die Spannung der Kapazität abfällt, ist diese Übereinstimmung unter Umständen nicht mehr gegeben. Dann verändert das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung seinen Wert. Diese Veränderung des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung wird von der Steuerschaltung ausgewertet und bei der Ansteuerung des zweiten Transistors während derjenigen zweiten Zeit­ spannen, in der die Spannung erhöht wird, eingesetzt. Wenn das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung eine Abweichung zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangssignal (unter Berücksichtigung des Verstärkungsfaktors) zeigt, wird der zweite Transistor stärker durchgesteuert, da dann die Spannung über dem Kondensator abgefallen ist und dieser Spannungsabfall durch ein stärkeres Durchsteuern des zweiten Transistors ausgeglichen werden kann. Durch dieses Nachsteuern des zweiten Transistors wird dann die Spannungserhöhung wieder so erfolgen, daß das Ausgangs­ signal wieder dem Verlauf des Eingangssignals in gewünsch­ ter Weise erfolgt. Es wird also zunächst zu Beginn einer zweiten Zeitspanne, in der eine Spannungserhöhung erfolgt, der zweite Transistor nicht vollständig durchgesteuert.

Erst wenn das Ausgangssignal der Vergleichsschaltung eine Abweichung zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangs­ signal signalisiert, wird der zweite Transistor stärker durchgesteuert, so daß im Endeffekt die Spannungsüber­ höhung konstant bleibt. Somit wird die Abnahme der Versorgungsspannung, die eine Folge der unvermeidlichen Entladung des Kondensators ist, während der Spannungs­ erhöhungsperiode ausgeglichen. Damit treten in dem Ausgangssignal des Verstärkers keine Verzerrungen auf.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die o.a. Aufgabenstellung dadurch gelöst, daß eine Meßschal­ tung vorgesehen ist, die die Spannung über dem Kondensator auswertet und ein entsprechendes Meßsignal an die Steuer­ schaltung liefert, die in Abhängigkeit des Meßsignals bei abfallender Spannung über den Kondensator während der zweiten Zeitspannen den zweiten Transistor stärker durch­ steuert, so daß die Spannungsüberhöhung der Versorgungs­ spannung der Endstufenschaltung in etwa dem Verlauf des Eingangssignals der Endstufe folgt.

Bei der oben beschriebenen ersten Ausführungsform wird die abfallende Spannung über dem Kondensator während der Spannungserhöhungsperioden indirekt durch Vergleich der Eingangs- und der Ausgangsspannung festgestellt. Gemäß der zweiten Ausführungsform besteht auch die Möglichkeit, mittels einer Meßschaltung unmittelbar die Spannung über dem Kondensator auszuwerten. Es wird ein entsprechendes Meßsignal an die Steuerschaltung geliefert, welches beispielsweise angibt, daß während einer Spannungser­ höhungsperiode die Spannung über dem Kondensator abfällt.

Es wird dann während dieser Phase der zweite Transistor stärker durchgesteuert, so daß die Spannungserhöhung der Versorgungsspannung so hoch ist, daß das Ausgangssignal (unter Berücksichtigung des Verstärkerungsfaktors) wieder in der Lage ist, dem Verlauf des Eingangssignals zu folgen. Mit dieser zweiten Ausführungsform werden die gleichen Vorteile erzielt wie mit der ersten Ausführungs­ form der Erfindung.

Es besteht auch die Möglichkeit, wie nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, beide Aus­ führungsformen miteinander zu kombinieren. Dazu ist vor­ gesehen, daß die die Steuerschaltung die Ansteuerung des zweiten Transistors T1 während der zweiten Zeitspannen sowohl in Abhängigkeit des Meßsignals sowie auch in Abhängigkeit des Vergleichssignals vornimmt. Durch die doppelte Auswertung einerseits des Ausgangssignals der Vergleichsschaltung und andererseits des Ausgangssignals der Meßschaltung wird eine erhöhte Sicherheit dahingehend erreicht, daß die Spannungsüberhöhung einerseits immer in erforderlichem Ausmaße erfolgt und daß gleichzeitig ein Abfall der Spanungsüberhöhung vermieden wird, so daß keine Verzerrungen auftreten.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung beider Ausführungs­ formen der Erfindung ist für Endstufen, die als Brücken­ endstufe aufgebaut sind, vorgesehen, daß die Brückenend­ stufen zwei gegeneinander geschaltete Endstufen aufweisen, zwischen die eine Last geschaltet ist, und daß die ersten und zweiten Transistoren der Kondensator die Steuer­ schaltung für beide Endstufen getrennt vorgesehen sind.

Damit wird für derartige Brückenendstufen erreicht, daß die Spannungsüberhöhung für beide Halbwellen eines Signals getrennt vorgenommen wird, was gegebenenfalls erforderlich ist, da insbesondere tieffrequente Signale oftmals un­ symmetrisch sind, so daß die Spannungsüberhöhung für beide nicht gleich großen Halbwellen individuell angepaßt werden kann und damit Verzerrungen vermieden werden. Für beide erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist beim Einsatz in Verbindung mit derartigen Brückenendstufen gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die Messung der Ausgangsspannung der beiden Endstufen für die Steuerschaltungen der beiden Endstufen mittels Messung der über der Last abfallenden Spannung für beide Endstufen gemeinsam vorgenommen wird.

Da für beide Endstufen deren Ausgangssignal zwecks Zuführung zu der Vergleichsspannung gemessen werden muß, kann diese Messung vorteilhafterweise für beide Endstufen bzw. für beide Meßschaltungen gemeinsam vorgenommen werden, in dem eine Messung der über der Last abfallenden Spannungen vorgenommen wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß für jede Endstufe die Schaltung mit dem ersten Transistor, dem zweiten Transistor, dem Kondensator und der Diode doppelt vorgesehen ist, wobei eine der Anordnungen dazu dient, die Versorgungsspannung für die Endstufe zeitweise zu erhöhen und wobei die andere der Anordnungen dazu dient, das Bezugspotential für die End­ stufe zeitweise abzusenken.

Endstufen weisen zwei Versorgungsspannungen auf, von denen eine oftmals Bezugspotential ist, d. h. also Masse. Die andere, meist positive Versorgungsspannung kann, wie oben erläutert, mittels der erfindungsgemäßen Schaltungsanord­ nung zeitweise erhöht werden. Vorteilhafterweise kann diese jedoch auch dazu eingesetzt werden, die andere Versorgungsspannung, meist das Bezugspotential zu erhöhen, wobei diese Erhöhung in bezug auf die andere Versorgungs­ spannung eine Absenkung darstellt. Es wird damit also erreicht, daß die Differenz zwischen den beiden Versor­ gungsspannungen doppelt erhöht werden, indem nämlich beide Versorgungsspannungen jeweils relativ zu der anderen erhöht bzw. abgesenkt werden. Handelt es sich bei der einen Versorgungsspannung um ein Bezugspotential bzw. um eine negative Versorgungsspannung, so wird diese abge­ senkt.

Für eine Brückenendstufe bedeutet dies, wie nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen ist, daß vorteilhafterweise für jede Endstufe der Brückenschaltung jeweils eine Anordnung zur Erhöhung der Versorgungs­ spannung der Endstufe und eine Anordnung zur Absenkung des Bezugspotentials der Endstufe vorgesehen ist.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 zwei Schaltungsanordnungen der ersten Ausführungs­ form mit einer Brückenendstufe,

Fig. 2 zwei Schaltungsanordnungen der zweiten Ausführungs­ form mit einer Brückenendstufe,

Fig. 3 eine Brückenendstufe, bei der beide Versorgungs­ spannungen erhöht bzw. abgesenkt werden und

Fig. 4 einige über der Zeit dargestellte Signalverläufe der Anordnungen gemäß den Fig. 1 bis 3.

Eine in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Schaltungs­ anordnung zur zeitweisen Erhöhung der Versorgungsspannung gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung ist mit einer Audioverstärker-Endstufe 2 dargestellt.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur zeitweisen Erhöhung der Versorgungsspannung weist eine in Durchlaß­ richtung zwischen eine erste Versorgungsspannung U_B in Durchlaßrichtung geschaltete Diode 1 auf, deren Kathode mit dem Versorgungspotentialanschluß der Endstufe 2 verbunden ist. Ein anderer Versorgungsspannungs-Anschluß der Endstufe 2 ist mit einer Versorgungsspannung U_c verbunden, bei welcher es sich um ein Bezugspotential handeln kann, welche aber auch gegenüber Bezugspotential einen negativen Wert aufweisen kann.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist ferner eine Kapazität 11 auf, welche zwischen die Kathode der Diode 1 und den Verbindungspunkt zwischen zwei Transistoren 6 und 7 geschaltet ist. Der Transistor 6, der der erste Transistor der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist, ist mit seinem Kollektor auf das Bezugspotential U_b geschaltet. Emitterseitig ist dieser erste Transistor 6 mit dem Kollektor des zweiten Transistors 7 verbunden, dessen Emitter mit der zweiten Bezugsspannung U_c gekoppelt ist. Die Basisanschlüsse der Transistoren 6 und 7 werden von einer Steuerschaltung 8 angesteuert.

Die Endstufe 2 weist zwei in Gegentaktkonfiguration geschaltete bipolare Transistoren 3 und 4 auf, die über eine Ansteuerschaltung 5 von einem Eingangssignal U_i ange­ steuert werden. Die Endstufe 2 liefert an dem Verbindungs­ punkt der beiden Transistoren 3 und 4 ihr Ausgangssignal U_a an einen Anschluß einer Last 14, bei der es sich bei­ spielsweise um einen Lautsprecher handeln kann. Die gesamte Brückenendstufe weist neben der erläuterten Endstufe 2 eine zu dieser symmetrisch verschaltete zweite Endstufe 22 auf. Für diese zweite symmetrisch verschaltete Endstufe 22 ist eine weitere erfindungsgemäße Schaltungs­ anordnung zur zeitweisen Erhöhung der Versorgungsspannung mit einer Diode 21, einer Kapazität 211, Transistoren 26, 27 und einer Steuerschaltung 28 vorgesehen. Diese Elemente sind in gleicher Weise verschaltet wie die entsprechenden Elemente der ersten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und der ersten Endstufe 2. Das Ausgangssignal der zweiten Endstufe 22 ist auf einen zweiten Anschluß der Last 14 geschaltet. Damit ist die Last 14 zwischen die beiden Ausgänge der beiden Endstufen 22 bzw. 2 geschaltet. Die Schaltung insgesamt stellt eine Brückenendstufe dar, bei der für beide Endstufen individuell eine zeitweise Erhöhung der Versorgungsspannung vorgenommen wird, wie noch zu erläutern sein wird.

Parallel der Last 14 ist eine Spannungsmeßschaltung 12 vorgesehen, deren Ausgangssignal zwei Vergleichsschal­ tungen 9 bzw. 29 zugeführt wird. Diesen Vergleichs­ schaltungen wird ferner jeweils das Eingangssignal der Endstufe U_i zugeführt. Die Vergleichsschaltungen 2 bzw. 29 vergleichen dieses Eingangssignal mit den von der Spannungsmeßschaltung 12 gelieferten Ausgangssignal der Verstärkerendstufe. Statt der Meßschaltung 11 können auch zwei Meßschaltungen 13 und 15 vorgesehen sein, die unmittelbar die Ausgangsspannungen der Endstufen 2 bzw. 22 einzeln messen. Bei der Messung wird der Verstärkungs­ faktor der beiden Endstufen 2 bzw. 22 berücksichtigt. Dieses Vergleichssignal der Vergleichsschaltungen 9 bzw. 29 wird an die Steuerschaltungen 8 bzw. 28 geliefert, die dieses zur Ansteuerung der Transistoren 6 und 7 bzw. 26 und 27 einsetzen.

In der Anordnung gemäß Fig. 1 soll mittels der erfindungs­ gemäßen Schaltungsanordnungen eine zeitweise Erhöhung der Versorgungsspannung U_B für beide Endstufen 2 und 22 vor­ genommen werden. Der entsprechende Vorgang wird nach­ folgend nur für die Endstufe 2 und der ihr zugeordneten erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur zeitweisen Erhöhung beschrieben. Die andere Endstufe 2 mit der ihr zugeordneten Schaltungsanordnung zur Erhöhung der Versor­ gungsspannung arbeitet in entsprechender Weise.

Während erster Zeitspannen wird der erste Transistor 7 durch die Steuerschaltung 8 leitend geschaltet. Damit wird der Kondensator 11 auf einen Spannungswert, der der Diffe­ renz der Versorgungsspannung U_B und der Versorungs­ spannung U_c entspricht, aufgeladen. Dieser Vorgang wird von der Steuerschaltung 8 während derjenigen Zeitspannen vor­ genommen, in denen das Eingangssignal U_i relativ geringe Werte aufweist und keine hohe Ausgangsspannung U_a der Endstufe erforderlich ist.

Während zweiter Zeitspannen, in denen eine solche Erhöhung der Versorgungsspannung U_B wünschenswert ist, wird dagegen der erste Transistor 7 gesperrt und der zweite Tran­ sistor 6 wenigstens teilweise leitend geschaltet. Damit wird der Anschluß des Versorgungspotentials der Endstufe 2 über den nunmehr aufgeladenen Kondensator 11 und über den teilweise leitend geschalteten zweiten Transistor 6 auf das Bezugspotential U_B geschaltet. Da jedoch der Konden­ sator 11 aufgeladen ist, ist das Potential an dem Anschluß der Endstufe 2 höher als das Bezugspotential U_B. Im Verlaufe dieser zweiten Zeitspanne fällt jedoch die Spannung an dem Kondensator 11 langsam ab, da dieser infolge des in die Endstufe fließenden Versorgungsstromes langsam entladen wird. Damit nimmt die der Endstufe 2 zur Verfügung stehende Versorgungsspannung langsam wieder ab. Dieser Prozeß setzt sich fort, bis das Ausgangssignal U_a dem Verlaufe des Eingangssignal U_i nicht mehr folgen kann, da die Versorgungsspannung der Endstufe keinen ausreichend hohen Wert mehr aufweist. Dieser Vorgang wird durch die Vergleichsschaltung 9 detektiert, die ein Vergleichssignal zwischen der Ausgangsspannung der Endstufe und deren Ein­ gangsspannung, korrigiert und den Verstärkungsfaktor der Endstufe, liefert. Dieses Vergleichssignal, das der Steuerschaltung 8 zugeführt wird, signalisiert also, daß die Versorgungsspannung der Endstufe 2 nunmehr nicht mehr ausreicht. In diesem Falle schaltet die Steuerschaltung den Transistor 6 stärker durch, so daß an diesem eine geringere Spannung abfällt und der Spannungsabfall des Kondensators 11 auf diese Weise ausgeglichen wird, so daß die der Endstufe 2 zur Verfügung stehende Versorgungs­ spannung wieder leicht angehoben wird bzw. einen solchen Wert erreicht, daß das Ausgangssignal U_a der Endstufe 2 deren Eingangssignal U_i in etwa wieder folgen kann.

Im Endeffekt wird also die abfallende Spannung am Konden­ sator 11 während der zweiten Zeitspannen durch ein stärke­ res Durchsteuern des Transistors 6 ausgeglichen, wobei dieser Ausgleich in Abhängigkeit des von der Vergleichs­ schaltung 9 gelieferten Signales vorgenommen wird.

Der gleiche Vorgang spielt sich für die zweite Endstufe 22 und den ihr zugeordneten Schaltungselementen der erfin­ dungsgemäßen Schaltungsanordnung zur zeitweisen Erhöhung der Versorgungsspannung ab.

Es wird damit für beide Halbwellen eines Eingangssignals U_i eine Erhöhung der Versorgungsspannung der jeweils zugeord­ neten Endstufe 2 bzw. 22 vorgenommen.

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung zur zeitweisen Erhöhung der Versorgungsspannung gemäß der zweiten Aus­ führungsform der Erfindung in Verbindung mit einer Brückenendstufe, die in gleicher Weise aufgebaut ist, wie die Endstufe der Anordnung gemäß Fig. 1.

Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen weist in gleicher Weise verschaltete Schaltungselemente auf, nämlich insbesondere die Dioden 1 bzw. 21, die Kondensatoren 11 bzw. 211, die Transistoren 6 und 7 bzw. 26 und 27 und die Steuerschaltungen 8 bzw. 28.

Die Arbeitsweise dieser zweiten Ausführungsform unter­ scheidet sich jedoch von der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1. Auch hier ist es grundsätzlich so, daß die Kondensatoren 11 bzw. 211 während erster Zeitspannen mittels leitend geschalteter Transistoren 7 bzw. 720 auf­ geladen und während zweiter Zeitspannen mittels wenigstens teilweise leitend geschalteter Transistoren 6 bzw. 26 entladen bzw. zur Erhöhung der Versorgungsspannung einge­ setzt werden.

Bei der zweiten Ausführungsform wird jedoch nicht die Ausgangsspannung der Endstufen gemessen und es wird auch nicht die über der Last 14 abfallende Spannung gemessen. Vielmehr werden die Spannungen der Kondensatoren 11 bzw. 211 mittels Meßschaltungen 15 bzw. 215 gemessen. Diese Meßschaltungen stellen diese über den Konden­ satoren 11 bzw. 211 abfallenden Spannungen unmittelbar fest und liefern ein entsprechendes Meßsignal an die Steuerschaltungen 8 bzw. 28. Während der zweiten Zeit­ spannen, in denen der Transistor 6 bzw. 26 zunächst teil­ weise leitend geschaltet ist, um eine Spannungserhöhung der Versorgungsspannung der Endstufen vorzunehmen, wird dieses Meßsignal ausgewertet. Wird festgestellt, daß das Meßsignal so sehr abfällt, daß die Erhöhung der Versor­ gungsspannung nicht mehr ausreichend ist, so wird der Transistor 6 bzw. 26 stärker leitend geschaltet, so daß dieser Abfall der Spannung des Kondensators 11 (bzw. 211) ausgeglichen wird. Hierbei orientiert sich die Steuer­ schaltung 8 an dem Eingangssignal U_i, anhand dessen Verlauf bekannt ist, zu welchen Zeiten eine hohe Ausgangsspannung der Endstufe und damit eine hohe Versorgungsspannung erforderlich ist. Dadurch, daß die Transistoren 6 bzw. 26 stärker leitend geschaltet werden, wird die Kollektor­ emitterstrecke niederohmiger, so daß hier weniger Spannung abfällt und damit der Abfall der Spannung an den Konden­ satoren 11 bzw. 211 ausgeglichen wird.

In Fig. 3 ist eine Brückenendstufe dargestellt, bei welcher nicht nur eine Erhöhung der Versorgungsspannung U_B sondern auch der Versorgungsspannung U_c vorgenommen wird. Handelt es sich bei der Versorgungsspannung U_c um eine negative Spannung, so wird diese also quasi abgesenkt. Dazu sind die jeder Endstufe 2 bzw. 22 zugeordneten erfin­ dungsgemäßen Schaltungsanordnungen zur zeitweisen Erhöhung der Versorgungsspannung doppelt vorhanden. Beispielsweise der Endstufe 2 ist zusätzlich eine weitere Steuerschal­ tung 38 mit erstem Transistor 37 und zweitem Tran­ sistor 36, einer weiteren Kapazität 311 und einer Diode 31 zugeordnet. Diese arbeiten in entsprechender Weise wie die Schaltungselemente 8, 6, 7, 11 und 1, die der Erhöhung der Versorgungsspannung U_B dienen. Während erster Zeit­ spannen wird der Transistor 36 leitend geschaltet, so daß der Kondensator 311 aufgeladen wird. Während zweiter Zeit­ spannen wird der Transistor 37 wenigstens teilweise leitend geschaltet, so daß die Versorgungsspannung U_c um den Spannungswert des zuvor aufgeladenen Kondensators 311 erhöht wird. Die übrige Arbeitsweise dieser Schaltungs­ anordnung entspricht identisch der anderen, jedoch wird hier durch die Anordnung der Schaltungsanordnung die Versorgungsspannung U_c relativ zu der anderen Versorgungs­ spannung U_B abgesenkt. Es entsteht also für die Endstufe 2 zu beiden Richtungen hin ein erweiterter Aussteuerungs­ bereich.

In Fig. 4 sind einige Signalverläufe als Zeitdiagramme dargestellt, wie sie beispielsweise in der Schaltungs­ anordnung gemäß Fig. 2 auftreten können.

In dem Diagramm a ist ein Eingangssignal U_i der Schaltungs­ anordnung dargestellt, welches etwa sinusförmigen Verlauf aufweist. Dieses Eingangssignal wird zu einem Ausgangs­ signal U_a verstärkt, wobei dieses verstärkte Ausgangssignal für die beiden Endstufen der Brückenendstufe getrennt dargestellt ist, für die eine Endstufe ist dieses Signal in dem Diagramm a, die andere Endstufe der Brückendstufe in dem Diagramm b dargestellt, in welchem dieses Ausgangs­ signal als U_a bezeichnet ist.

Die Zeitdiagramme a und b zeigen, daß das Ausgangssignal U_a bzw. Q während der Zeiten t0 bis t3 in Diagramm a und während beispielsweise der Zeiten t4 bis t7 im Diagramm b die Versorgungsspannung Q der Anordnung gemäß Fig. 2 überschreitet. Mit anderen Worten: Es müßte die Ausgangs­ spannung der Endstufe größer sein als deren Versorgungs­ spannung. Dieses ist jedoch physikalisch nicht möglich. Hier greift nun die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur zeitweisen Erhöhung der Versorgungsspannung, in dem sie nämlich die in der Fig. fest vorgegebene Versorgungs­ spannung U_b zeitweise erhöht. Diese zeitweise erhöhte Versorgungsspannung ist in den Diagrammen der Fig. 4 mit U_v bzw. U_i′ gekennzeichnet.

Die Diagramme a und b der Fig. 4 zeigen, daß diese Erhöhung gerade während derjenigen Zeiten vorgenommen wird, in denen die Ausgangsspannung U_a bzw. U_a′ größer ist als die feste Versorgungsspannung U₃. In der Anordnung gemäß Fig. 2 wird dies dadurch erreicht, daß die Kapazi­ täten 11 bzw. 211, die vorher auf Betriebsspannung aufge­ laden wurden, während der Zeit t0 bis t3 für die eine Endstufe und während der Zeit t4 bis t7 für die andere Endstufe mittels des zunächst nur teilweise leitend geschalteten Transistors 6 bis 26 der Anordnung gemäß Fig. 2 zwischen die feste Versorgungsspannung U_b und die Versorgungsspannungsanschlüsse der Endstufen geschaltet wird.

Für diese Erhöhung der Versorgungsspannung würden an sich, wie dies nach dem Stande der Technik vorgesehen ist, die Transistoren 6 bis 26 gemäß der in den Diagrammen d und f der Fig. 4 jeweils oben dargestellten Diagramme angedeutet ist. Eine solche Ansteuerung der Transistoren 6 bis 26 folgt in etwa dem Verlauf des Eingangssignals U_i und sollte an sich gewährleisten, daß die Ausgangsspannung U_a auch in etwa dem Verlauf des Eingangssignals U_i folgen kann, wobei natürlich die Verstärkung der Endstufe zu berücksichtigen ist.

Diese ideal angenommenen Verhältnisse liegen jedoch tat­ sächlich nicht vor. Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß die Kapazitäten 11 bzw. 211 während der Zeiten, in denen sie zwischen Versorgungsspannung U_b und Versorgungs­ spannungsanschluß der ihnen zugeordneten Endstufe geschal­ tet sind, sich entladen. Dies ist in den Diagrammen a und e dargestellt. Dieser Spannungsabfall hat zur Folge, daß auch die erhöhte Versorgungsspannung am Versorgungs­ spannungsanschluß der Endstufe abfällt. Dies wiederum hat, was die Verstärkung der Endstufe angeht, zur Folge, daß diese nicht linear erfolgt, was Verzerrungen zur Folge hat.

Um dieses Problem zu beseitigen, werden die Transistoren 6 bzw. 26 der Anordnung gemäß Fig. 2 mit einem zusätzlichen Potential beaufschlagt, welches in den den Zeitdia­ grammen d und f der Fig. 4 jeweils unten dargestellt ist. Dieses Signal gleicht dem Spannungsabfall der Kapazitäten während der Zeiten, in denen die Kapazitäten zur Erhöhung zwischen die Versorgungsspannung und die Endstufe geschal­ tet sind, aus.

Beispielsweise zeigt das Zeitdiagramm c der Fig. 4 für die Endstufe deren Signal in dem Zeitdiagramm a dargestellt sind, daß während der Zeitspanne t0 bis t3 die Spannungs­ kapazität abfällt. Um genau diesen Spannungsabfall zu kompensieren, zeigt das untere Zeitdiagramm des Zeit­ diagramms d ein Korrektursignal, das dem Transistor 6 bzw. 26 zugeführt wird, welches genau spiegelbildlich zu dem Spannungsabfall des Kondensators gemäß Zeitdiagramm c liegt. Der Transistor beispielsweise 6 bzw. 26 der Fig. 2 wird dann also durch die über lagerten Signale des Zeit­ diagramms d eingesteuert. Damit wird einerseits die Spannungsüberhöhung an sich erreicht, gleichzeitig wird der Spannungsabfall über dem Kondensator ausgeglichen.

Entsprechendes gilt für die andere Endstufe der Brücken­ endstufe, für die in der Fig. 4 die Zeitdiagramme d, e und f dargestellt sind. Die Funktionsweise ist hier die gleiche wie für die andere Endstufe.

Der Spannungsabfall über den Kondensatoren gemäß den Zeit­ diagrammen c und e der Fig. 4 kann durch direkte Messung erfolgen, wie das in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 der Fall ist.

Es gibt aber auch die Möglichkeit, wie dies beispielsweise in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 der Fall ist, Ausgangsspannung U_a bzw. U_a′ und Eingangsspannung U_i der Endstufen zu vergleichen. Ist die Ausgangsspannung in einem Bereich, in dem eine Spannungsüberhöhung statt­ findet, nicht mehr in der Lage, dem Eingangssignal U_i zu folgen, so ist die Ansteuerung des zugeordneten Tran­ sistors 6 bzw. 26 entsprechend nachzuregeln, so daß die Ausgangsspannung wieder dem Signalverlauf der Eingangs­ spannung (korrigiert um den Verstärkungsfaktor) folgen kann. Im Endeffekt bedeutet dies eine ähnliche Korrektur gemäß den unten dargestellten Diagrammen der Zeitdia­ gramme d und f der Fig. 4. Es wird hier also auf andere Weise im Endeffekt das Gleiche getan, es wird nämlich der Spannungsabfall der Kondensatoren bzw. Kapazitäten während der Spannungsüberhöhungszeiten ausgeglichen.

Claims (9)

1. Schaltungsanordnung zur zeitweisen Erhöhung der Versorgungsspannung (U_b) für eine Audioverstärker-End­ stufe (2), mit

• - einer ersten Reihenschaltung, die aus einer in Durch­ laßrichtung geschalteten Diode (1) und der End­ stufe (2) aufgebaut ist und die zwischen eine Ver­ sorgungsspannung U_b und eine Bezugsspannung U_c geschaltet ist, wobei die Endstufe (2) von einem Eingangssignal U_i angesteuert wird und wenigstens einen Transistor (3) aufweist,
• - einer zweiten Reihenschaltung, die einen ersten Transistor (6) und einen zweiten Transistor (7), die im Gegentakt zwischen die Versorgungsspannung (U_b) und die Bezugsspannung (U_c) geschaltet sind und die von einer Steuerschaltung (8) angesteuert werden, und mit
• - einem Kondensator (11), der zwischen den Verbindungs­ punkt zwischen dem ersten (6) und dem zweiten Tran­ sistor (7) und den Verbindungspunkt zwischen der Diode (1) und der Endstufe (2) geschaltet ist,

wobei die Steuerschaltung (8) den ersten und den zweiten Transistor (6) und (7) und in Abhängigkeit des Eingangs­ signals U_i der Endstufe so ansteuert, daß während erster Zeitspannen der Kondensator (11) mittels durchgesteuerten zweiten Transistors (7) aufgeladen und während zweiter Zeitspannen (t0 bis t3) mittels wenigstens teilweise durchgeschalteten Transistor (11) zwischen Versorgungs­ spannung (U_b) und Endstufe (2) geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vergleichsschaltung (9) vorgesehen ist, die das Eingangssignal (U_i) und das Aus­ gangssignal (U_a) der Endstufe (2) unter Berücksichtigung des Verstärkungsfaktors der Endstufe (2) miteinander vergleicht, und daß die Steuerschaltung (8) in Abhängig­ keit des Ausgangssignals (U_a) der Vergleichsschaltung (9) den zweiten Transistor (6) während der zweiten Zeit­ spannen (t0-t3) in der Weise steuert, daß die Spannungs­ erhöhung der Versorgungsspannung (U_b) so stark erfolgt, daß das Ausgangssignal (U_a) in gewünschter Weise dem Verlauf des Eingangssignals folgt.

2. Schaltungsanordnung zur zeitweisen Erhöhung der Versorgungsspannung (U_b) für eine Audioverstärker-End­ stufe (2), mit

• - einer ersten Reihenschaltung, die aus einer in Durch­ laßrichtung geschalteten Diode (1) und der End­ stufe (2) aufgebaut ist und die zwischen eine Versorgungsspannung U_b und eine Bezugsspannung U_c geschaltet ist, wobei die Endstufe (2) von einem Eingangssignal U_i angesteuert wird und wenigstens einen Transistor (3) aufweist,
• - einer zweiten Reihenschaltung, die einen ersten Transistor (6) und einen zweiten Transistor (7), die im Gegentakt zwischen die Versorgungsspannung (U_b) und die Bezugsspannung (U_c) geschaltet sind und die von einer Steuerschaltung (8) angesteuert werden, und mit
• - einem Kondensator (11), der zwischen den Verbindungs­ punkt zwischen dem ersten (6) und dem zweiten Tran­ sistor (7) und den Verbindungspunkt zwischen der Diode (1) und der Endstufe (2) geschaltet ist,

wobei die Steuerschaltung (8) den ersten und den zweiten Transistor (6) und (7) und in Abhängigkeit des Eingangs­ signals U_i der Endstufe so ansteuert, daß während erster Zeitspannen der Kondensator (11) mittels durchgesteuerten zweiten Transistors (7) aufgeladen und während zweiter Zeitspannen (t0-t3) mittels wenigstens teilweise durch­ geschalteten Transistor (11) zwischen Versorgungs­ spannung (U_b) und Endstufe (2) geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Meßschaltung vorgesehen ist, die die Spannung über dem Kondensator auswertet und ein entsprechendes Meßsignal an die Steuerschaltung liefert, die in Abhängigkeit des Meßsignals bei abfallen­ der Spannung über den Kondensator (11) während der zweiten Zeitspannen den zweiten Transistor (6) stärker durch­ steuert, so daß die Spannungsüberhöhung der Versorgungs­ spannung der Endstufenschaltung (2) in etwa dem Verlauf des Eingangssignals (U_i) der Endstufe (2) folgt.

3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (8) die Ansteuerung des zweiten Transistors (6) während der zweiten Zeitspannen (t0-t3) sowohl in Abhängigkeit des Meßsignals sowie auch in Abhängigkeit des Vergleichs­ signals vornimmt.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe als Brückenend­ stufe mit zwei gegeneinander geschalteten Endstufen (2, 22) ausgebildet ist, zwischen die eine Last (14) geschal­ tet ist, und daß die ersten und zweiten Transistoren, der Kondensator und die Steuerschaltung für beide Endstufen getrennt vorgesehen sind.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Ausgangs­ spannung (U_a) der beiden Endstufen (2, 22) für die Steuer­ schaltungen (8, 28) der beiden Endstufen (2, 22) mittels Messung der über der Last (14) abfallenden Spannung für beide Endstufen (2, 22) gemeinsam vorgenommen wird.

6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Endstufe (2, 22) die Schaltung mit dem ersten Transistor (6, 26), dem zweiten Transistor (7, 27), dem Kondensator (11, 211) und der Diode (1, 21) doppelt vorgesehen ist, wobei eine der Anordnungen dazu dient, die Versorgungsspannung (U_b) für die Endstufe (2, 22) zeitweise zu erhöhen und wobei die andere der Anordnungen dazu dient, das Bezugspotential (U_c) für die Endstufe (2, 22) zeitweise abzusenken.

7. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 4 oder 5 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Endstufe (2, 22) der Brückenschaltung jeweils eine Anordnung zur Erhöhung der Versorgungsspannung (U_b) der Endstufe (2, 22) und eine Anordnung zur Absenkung des Bezugspotentials (U_c) der Endstufe (2, 22) vorgesehen ist.