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Diese Erfindung betrifft eine Stummschaltung für einen
Audioverstärker mit einer ersten und einer zweiten Eingangsstufe, die über eine
Stromquelle mit einer ersten Versorgungsspannung gespeist werden, mit
jeweiligen Ausgängen, die parallel zueinander mit dem Eingang einer
Ausgangsstufe verbunden sind, und mit einem Signaleingang, der an die
zweite Eingangsstufe angelegt wird.
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Bei Audioverstärkern, und im besonderen bei Leistungsaudioverstärkern,
ist es, wie man weiß, vorzuziehen, daß die am Eingang erscheinenden
Signale während der Dauer, die dem Einschalten des Verstärkers
unmittelbar folgt, dem Ausgang nicht zugeleitet werden. Während dieses
Zeitabschnitts sind in der Tat am Eingang in der Regel falsche
Signale vorhanden, die aus dem Verstärker vorgeschalteten Vorrichtungen
stammen und in dem dem Verstärker nachgeschalteten Lautsprecher
Störsignale erzeugen.
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Wir werden den Begriff "stumm" und seine Ableitungen nachstehend
verwenden, um einen stummen Betriebszustand zu bezeichnen, bei dem der
Verstärker, während er betriebsbereit gehalten wird, keines der am
Eingang erscheinenden Signale ausgibt.
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In vielen Fällen besteht eine Notwendigkeit, den Verstärker auch vor
seiner Abschaltung, oder wenn die Versorgungsspannung Vc des
Verstärkers unter einen vorbestimmten Minimalwert Vmin abfällt, in
einem stumm geschalteten Zustand zu haben. Die letztgenannte Fähigkeit
wäre besonders bei Autoradioanwendungen angenehm, um Störsignale der
Audioausgabe zu unterdrücken.
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Aus IEEE Transaction on Consumer Electronics, Band CE-32, Nr. 3,
August 1986, Seite 651-657, New York, US, ist bekannt, den Verstärker
stumm zu schalten, wenn der Strom ein- oder ausgeschaltet wird, und
den Leistungsverstärker während der Stummschaltung auszuschalten, und
ist bekannt, Steuersignale mit verschiedenen Timings durch den
Vergleich einer Spannung zu erzeugen, die in mehreren Vergleichern durch
Laden und Entladen eines Kondensators entwickelt wird.
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Aus Patent Abstracts of Japan, Band 10, Nr. 87, (E-393) (2144), 5.
April 1986, ist, verweisend auf JP-A-60-229507, eine
Schaltungsanordnung bekannt, die einen bipolaren Transistor in einer
Emitterschaltung umfaßt, dessen Basis mit einer von einer Zenerdiode
bestimmten Bezugspannung verbunden ist. Diese Schaltungsanordnung wird
benutzt, um Signale zur Stummschaltung zu erzeugen, wenn eine
Versorgungsspannung ein- und ausgeschaltet wird.
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Das technische Problem, das diese Erfindung unterstreicht, besteht
darin, eine Stummschaltung für Audioverstärker zur Verfügung zu
stellen, die solche Konstruktions- und Leistungsmerkmale besitzt, um die
vorgenannten Anforderungen zu erfüllen, während die Beschränkungen
der Schaltungen des Standes der Technik überwunden werden.
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Dieses Problem wird durch eine Schaltung, wie im anliegenden
Anspruch 1 definiert, gelöst.
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Die Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Stummschaltung werden
aus der folgenden ausführlichen Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels davon ersichtlich werden, das mit Verweis auf die
begleitenden Zeichnungen als Erläuterung und nicht als Einschränkung dargelegt
wird.
Inhalt der Zeichnungen:
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Fig. 1 ist ein schematisches Blockschaltbild der erfindungsgemäßen
Stummschaltung.
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Fig. 2 ist ein Schaltbild, das in schematischer Form eine Einzelheit
der in Fig. 1 gezeigten Schaltung darstellt.
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Fig. 3 bis 5 zeigen in jeweiligen graphischen Formen die Werte über
der Zeit von Spannungen und Strömen, die in der erfindungsgemäßen
Schaltung vorhanden sind.
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Mit Verweis auf die Zeichnungen ist bei 1 allgemein und schematisch
eine Stummschaltung für einen Audioverstärker 2 angdeutet.
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Der Verstärker 2 umfaßt eine erste 3 und eine zweite 4 Eingangsstufe,
deren jeweilige Ausgänge parallel mit dem Eingang einer Ausgangsstufe
5 verbunden sind. Der Ausgang AUS dieser Stufe 5 ist zur Verbindung
mit einem externen Lautsprecner gedacht, der, weil konventionell,
nicht dargestellt ist.
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Der Verstärker 2 besitzt einen Signaleingang EIN, der direkt an die
zweite Stufe 4 angelegt wird.
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Der Verstärker 2 wird mit einer ersten Versorgungsspannung gespeist,
die einen Anschluß Vc' besitzt, der mit den Eingangsstufen 3 und 4
über eine Stromquelle A1 und eine Umschalteinrichtung 10 verbunden
ist. Die Letztere umfaßt einen Umschalter mit einem beweglichen
Kontakt zwischen zwei festen Klemmen A bzw. B, die je mit einer
entsprechenden Stufe 4 und 3 verbunden sind.
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Der Schalter 10 wird vom Ausgang eines logischen UND-Gatters 9 mit
zwei Eingängen gesteuert, die je mit einem jeweiligen Ausgang
eines Spannungsvergleichers verbunden sind.
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Im besonderen sind bei 6 und 7 zwei Spannungsvergleicher angedeutet,
deren jeweilige invertierende und nichtinvertierende Eingänge mit
einer Quelle einer Bezugsspannung Vd verbunden sind. Die Spannung
Vd folgt mit einer vorbestimmten Verzögerung jeder Änderung einer
zweiten an die Schaltung 1 angelegten Versorgungsspannung Vc, wie
unten erklärt wird.
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Die Bezugsspannung Vd wird z.B. aus einem positiven
Versorgungsanschluß Vc über einen Widerstandsteiler 8 gewonnen, der ein
Widerstandspaar, Rd1 und Rd2, umfaßt, die zwischen diesem Anschluß Vc
und Masse in Reihe geschaltet sind. Ein Kondensator C ist zwischen
die Mittelanzapfung des Teilers 8 und Masse geschaltet, um in
Verbindung mit dem Widerstand Rd2 eine parallele RC-Schaltung 11 zu
bilden. Die Spannung Vd wird am Teilermittelpunkt bereitgestellt.
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Die Schaltung 1 umfaßt weiter einen ersten Spannungsteiler 17, der
von zwei zwischen dem positiven Anschluß Vc und Masse in Reihe
geschalteten Widerständen R5 und R6 gebildet wird. Der
nichtinvertierende Eingang des Vergleichers 6 ist mit dem Verbindungspunkt der
Widerstände R5 und R6 verbunden, um eine Spannung Va zu empfangen.
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Ein zweiter Teiler 19, der ein zweites in Reihe geschaltetes
Widerstandspaar R7 und R8 umfaßt, ist zwischen den Anschluß Vc und den
Kollektor C5 eines NPN-Transistors T5 geschaltet, dessen Emitter
E5 auf Masse liegt. Der invertierende Eingang des zweiten
Vergleichers 7 ist mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R7 und R8
verbunden, um eine Spannung Vb zu empfangen.
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Die Basis B5 des Transistors T5 ist über die Reihenschaltung einer
Zenerdiode Dz und eines Widerstands R9 mit dem Anschluß Vc
verbunden. Unter Betriebsbedingungen liegt über der Diode Dz ein
Spannungsabfall Vz, während ein Spannungsabfall Vbe von 0.7 Volt zwischen der
Basis B5 und dem Emitter E5 des Transistors T5 auftritt.
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Mit spezifischem Verweis auf das in Fig. 2 gezeigte Beispiel wird nun
der Aufbau der Schaltung 1 ausführlicher beschrieben. Der Vergleicher
6 umfaßt zwei PNP-Transistoren T1 und T2, deren jeweilige Emitter E1
und E2 über entsprechende Widerstände R1 und R2 miteinander und mit
der Quelle A1 des Stroms I verbunden sind.
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Die Basis B1 des Transistors T1 ist mit dem Bezugsspannungsanschluß
Vd verbunden, und die Basis B2 des anderen Transistors ist mit dem
Spannungsanschluß Va verbunden.
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Desgleichen umfaßt der zweite Vergleicher 7 zwei PNP-Transistoren
T3 und T4, deren Emitter E3 und E4 über betreffende Widerstände R3 und
R4 miteinander und mit dem Kollektor C1 des Transistors T1 verbunden
sind.
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Die Widerstände R1, R2, R3 und R4 dienen dem einzigen Zweck, den
Stromfluß von einem Transistor in den anderen in jedem Vergleicher
zu begrenzen.
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Die Basis B3 des Transistors T3 ist mit dem Anschluß Vd verbunden,
während die Basis B4 des anderen Transistors T4 mit dem
Spannungsanschluß Vb verbunden ist.
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Der Kollektor C3 des Transistors T3 ist direkt angeschlossen, um der
ersten Stufe 3 des Verstärkers 2 einen Strom Ib zu liefern. Auch mit
diesem Kollektor C3, und folglich mit der Stufe 3, ist der
Kollektor C2 der Transistors T2 verbunden, der Teil des ersten
Vergleichers 6 ist.
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Der Kollektor C4 des Transistors T4 ist stattdessen mit der zweiten
Stufe 4 des Verstärkers 2 verbunden, um sie mit einem Strom Ia zu
versorgen.
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Mit Verweis auf Fig. 3 wird nun das Timing für verschiedene
Spannungen der Schaltung 1 dargestellt. Bei 12 ist eine Kurve der
Versorgungsspannung Vc angedeutet, die von null auf einen stationären
Wert ansteigt und umgekehrt.
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Wenn die Spannung Vc einen Minimalwert Vmin übersteigt, der durch
die Summe der Durchbruchspannung Vz der Zenerdiode Dz plus dem
Spannungsabfall Vbe zwischen der Basis B5 und dem Emitter E5 des
Transistors T5 gegeben ist, wird dieser Transistor leitend sein.
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Wenn die Werte der Widerstände R7 und R8 ausreichend hoch sind, wird
der Spannungsabfall Vce zwischen dem Kollektor und dem Emitter des
Transistors T5 nahezu null sein. Durch geeignete Wahl der Werte für
die Widerstände R5, R6 und R7, R8 wird der stationäre Wert der
Spannung Va, wie durch die Kurve 13 gezeigt, größer als der stationäre
Wert der in Kurve 14 gezeigten Spannung Vb gemacht.
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Die Bezugsspannung Vd wird, wie die Kurve 15 zeigt, der Zunahme der
Versorgungsspanung Vc mit einer vorbestimmten Verzögerung folgen,
um einen stationären Zustand bei einem Wert zu erreichen, der
niedriger als Va, aber höher als Vb ist.
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Fig. 4 und 5 zeigen die Kurven 16 und 18, die über der Zeit die Werte
der Ströme Ib und Ia veranschaulichen, die in die Eingänge 3 bzw. 4
des Verstärkers 2 fließen. Bei t1 und t2 sind die Zeiten angedeutet,
wenn ein Wechsel vom Ein- in den Aus-Zustand und umgekehrt des
Verstärkers 2 auftritt.
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Die Funktion der erfinderischen Schaltung wird nun beschrieben.
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Der Strom I von der Quelle A1 wird über die Vergleicher 6 und 7 der
entsprechenden Eingangsstufe 3 und 4 des Verstärkers 2 zugeführt.
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Wenn die Schaltung 1 eingeschaltet wird, wird der Strom I durch die
Transistoren T1 und T3 fließen, um die erste Stufe 3 zu speisen,
bis (t1) die Spannung Vd unter der Spannung Vb gehalten wird. Bei
dieser Situation werden die Transistoren T2 und T4 nicht leitend
und die zweite Stufe 4 aus sein, wodurch das an den Eingang EIN des
Verstärkers 2 angelegte Signal dem Ausgang AUS nicht zugeleitet wird.
Der Verstärker wird folglich in einem stummen Zustand sein.
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Wenn die Spannung Vd den Wert Vb zum Zeitpunkt t1 übersteigt,
schaltet der Transistor T3 aus und der Transistor T4 ein. Der Strom I,
der nun durch die Transistoren T1 und T4 fließt, wird die zweite
Stufe 4 speisen, wodurch der Verstärker 2 in die Lage versetzt wird, in
seiner normalen Betriebsart zu arbeiten.
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Beim Abschalten (t2) ,wird die Spannung Va niedriger als die Spannung
Vd werden und den Transistor T1 ausschalten und dem Transistor T2
ermöglichen, leitend zu werden, um die erste Stufe 3 direkt zu speisen
und den Verstärker wieder in seinen stummen Zustand zu bringen.
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Die Schaltung dieser Erfindung ermöglicht es daher, den Verstärker
über jeweilige vorbestimmte Zeitperioden, eine unmittelbar nach dem
Einschalten und die andere dem Ausschalten vorangehend, stumm zu
schalten.
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Außerdem wird all den Fällen, wenn die Versorgungsspannung Vc abfällt
oder unter dem Minimalwert Vmin = Vz + Vbe bleibt, der Transistor T5
nicht leitend sein, und an der Basis B4 des Transistors T4 wird eine
solche Spannung vorhanden sein, die diesen Transistor ebenfalls
nichtleitend hält.
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Bei derartigen Situationen wird sich der Verstärker 2 in einem stumm
geschalteten Zustand befinden, wodurch die Schaltung dieser Erfindung
die hinzukommende Aufgabe erfüllt, den Audioverstärker auch in den
Fällen stumm zu schalten, wenn die Versorgungsspannung kleiner als
ein vorbestimmter Minimalwert ist.
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Die erfindungsgemäße Schaltung löst daher das technische Problem in
einer einfachen und wirksamen Weise bei einem verninderten überwachsen
der Schaltung.