FI57501C - Ljudfrekvensfoerstaerkare med konstant stroemfoerbrukning - Google Patents

Description

ΓβΊ f11xKUULUTUSJULKAISU ζ 7 R Ω 1 TOJa LBJ (11) UTLAGG N I N GSSKRI FT 0/5U 1 5¾¾ c (45) ·'11 c" - 0 ^ (51) Kv.ik?/i«t.a3 H 03 F 3/04 SUOMI —FINLAND (21) Ptt*nttlh»k*rmi« — Patmtanaekninf 3^20/73 (22) Haktmiipllvl — An«eknlngid«( 06.11.73 (23) AlkupUvt — Giltl(h«t*dif 06.11.73 (41) Tullut JulklMkal — Bllvlt offmtllf lH.05.7¾

Patentti· ja reki.terihallitu. (44) Nlhtmk.lp»on |* kuuU|ulk»Mn pvm. -

Patent- och ragitterstyrelaan Antöktn utltgd och utl.ikrlfMn publlcarad 30. OU. 80 (32)(33)(31) Pyydatty atuolkaui —Bajtrd prlorltat 13. H. 72 "" Englanti-England(GB) 52362/72 (71) RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York, N.Y., USA(US) " (72) Peter Eduard Haferl, Adliswil, Sveitsi-Schweiz(CH) (7*0 Oy Kolster Ab (5*0 Äänitaajuusvahvistin, jonka virrankulutus on vakio - Ljudfrekvensförstär-kare med konstant strömförbrukning Tänä keksintö liittyy äänitaajuusvahvi stimeen, jonka virrankulutus on olennaisesti vakio ja erityisen käyttökelpoinen keksintö on siinä tapauksessa, että vahvistimen käyttöjännite otetaan televisiovastaanottinen vaaka-poikkeutuspiiristä.

Televisiovastaanottinen vaakapoikkeutusjärjestelmän käyttäminen vastaanottimen muiden piirien teholähteenä on tunnettua ja erityisen edullinen tämä menetelmä on sellaisissa väri- ja mustavalkotelevisioissa, joissa ei ole teholähteenä varsinaista pienjännitenuuntajaa.

länitaajuusvahvistinpiirien tehonkulutus vaihtelee toistettavan ääni-taajuussignaalin tason mukaan.

Jos siis tällaisten äänitaajuuspiirien käyttöteho otetaan kyseisen televisio vastaanottimen vaakapolkkeutuspliristä, äänitaajuuspiirien tehonkulutuksen vaihtelu todennäköisesti vaikuttaa poikkeutuspiirin itsensä käytettävissä olevaan tehoon. Häin ollen äänitaajuuspiirien tehonkulutuksen vaihtelu 2 57501 voi tällaisessa tapauksessa aiheuttaa poikkeutukseen käytettävissä olevan tehon vaihtelua. Tämä taas aiheuttaa vaihtelua katodisädeputken synnyttämän kuvan (rasterin) leveydessä.

Tyypilliset ennen käytetyt ratkaisut vaihtelevan tehontarpeen ongelmaan, kuten poikkeutusteholähteen stabilointi "Zener-diodilla tai teholähteen voimakkaampi suoto tekevät vastaanottimen monimutkaiseksi ja kalliiksi, joten nämä ratkaisut ovat huonoja.

Keksinnön periaatteiden mukaisesti konstruoituun piiriin kuuluu äänitaajuus-vahvistin, jonka tehonkulutus on olennaisesti vakio ja joka voidaan kytkeä televi-siovastaanottimen poikkeutusjärjestelmästä saatuun apujännitelähteeseen. Vahvistimessa on kytketty sarjaan ensimmäinen ja toinen transistori, jolloin ensimmäistä transistoria ohjaa signaalilähde ja siihen on liitetty kuormituspiiri ja se on lisäksi liitetty käyttövirtalähteeseen tasavirtaimpedanssin kautta, ja toiseen transistoriin liittyy esijännitepiiri. Vahvistimelle on olennaista, että kuormitus on kytketty rinnan ensimmäisen transistorin kanssa, ja että esijännitepiiri on kytketty tasavirtaimpedanssiin ja muodostaa osan ohjauspiiristä toisen transistorin johtavuuden säätämiseksi tasavirtaimpedanssin läpi menevästä virrasta riippuvaisesti, niin että käyttövirtalähteestä otetaan likimain vakiovirta, joka kulkee toisen transistorin läpi.

Liitteenä olevassa kuvassa on esitetty osittain lohkokaaviomuodossa, osittain kaaviomaisesti keksinnön suoritusmuodon sisältävä televisiovastaanotin. Antenniin 8 tuleva, televisiosignaalien moduloima kantoaalto on kytketty televisiosignaalien vastaanotto- ja muokkauspiireihin, jotka sisältävät tavanomaiset osat: radiotaajuus-virittimen 10, välitaajuusvahvistimen ja -ilmaisimen 20, videovahvistimen 30, tah-distuspiirit 50 sekä kuvantoistolaitteeseen kytketyt pystypoikkeutuspiirin 60 ja vaakapoikkeutuspiirin 70. (värivastaanottimessa järjestelmään kuuluisivat myös vä-ritahdistus- ja värikkyyspiirit, joita ei ole piirretty näkyviin).

Välitaajuusvahvistimen 20 lähtösognaali käsitellään tavanomaisella tavalla äänivälitaajuusvahvistimessa ja -ilmaisimessa 25, jolloin saadaan ilmaistu, äänentoistoon soveltuva äänisignaali.

Äänivälitaajuusvahvistimen ja -ilmaisimen lähtösignaali on kytketty ääni-taajuusetuvahvistimeen 80. Etuvahvistin 80 sisältää transistorit 8U, 86, 89 ja 91, joissa kaikissa on emitteri, kanta ja kollektori. Ilmaistut äänisignaalit tulevat transistorin 8U kannalle kytkentäkondensaattorin 81 kautta. Transistorin 8U emitteri on kytketty referenssijännitepisteeseen (maahan) vastuksen 85 kautta. Transistorin 8U kollektori on suoraan kytketty transistorin 86 kannalle. Transistori 8b saa esijännitteen jännitelähteen +V ja maan väliin kytkettyjen vastusten 82 ja 83 välisestä liitoksesta.

Transistorin 86 kanta, tulonapa, on suoraan kytketty transistorin 8^ 5 57501 kollektorille ja saa siten moitteettomaan toimintaan tarvittavan esijännittäen. Transistorin 86 emitteri on kytketty k&yttöjännitelähteeseen +V vastuksen 87 kautta. Transistorin 86 kollektori on kytketty maahan vastuksella 88.

Transistorin 89 kanta on kytketty suoraan transistorin 86 kollektorin ja vastuksen 88 väliseen liitokseen ja saa siitä tulosignaalin. Transistorin 89 emitteri on vastuksen 90 kautta kytketty transistorin 84 emitterin ja vastuksen 83 väliseen liitokseen. Transistorin 89 kollektori on suoraan kytketty transistorin 91 kannalle ja näin transistori 91 saa tulosignaalin.

Transistorin 91 kollektori on kytketty transistorin 89 emitterin ja vastuksen 90 väliseen liitokseen vastuksen 93 kautta. Transistorin 91 emitteri on kytketty käyttöjännitelähteeseen vastuksen 92 kautta. Transistorin 91 kollektorin ja vastuksen 93 välinen liitos on kytketty suoraan napaan A, joka on etuvahvistimen 80 lähtönäpä.

Napa A on kytketty suoraan äänitaajuuspäfttevahvistimeen 100, joka sieältää transistorit 101, 103 Ja 106, joissa kaikissa on emitteri, kanta ja kollektori. Tulotransistorin 101 kollektori on vastuksen 102 kautta kytketty käyttötasajännitteeseen +V, joka saadaan vaakapoikkeutuspiiristä 70 tunnetulla tavalla (esim. tasasuuntaamalla vaakapoikkeutuspaluupulssit). Transistorin 101 emitteri on kytketty transistorin 103 kollektorille ja transistorin 103 emitteri on kytketty maahan.

Kondensaattori 103 on kytketty transistorin 101 kollektorin ja vastuksen 102 liitoksen ja kaiuttimen 104 navan väliin. Kaiuttimen 104 toinen napa on kytketty transistorin 101 emitterin ja transistorin 103 kollektorin väliseen liitokseen.

Transistori 103 saa esijännitteen transistorista 106, jonka emitteri on kytketty vastuksen 102 ja transistorin 101 kollektorin väliseen liitokseen. Transistorin 106 kollektorin ja transistorin 103 kannan väliin on kytketty - virranrajoitusvastus 107« Transistorin 103 kannan ja maan väliin on kyt ketty vastus 108. Vastuksien 107 ja 108 välinen liitos on kytketty suoraan transistorin 103 kaimalle. Transistorin 106 kanta on kytketty suoraan vastuksen 111 navan ja diodin 110 katodin väliseen liitokseen. Vastuksen 111 toinen napa on kytketty maahan. Diodin 110 anodi on kytketty diodin 109 katodille. Diodin 109 anodi on kytketty jännitelähteeseen +V.

Laitteen toiminta on seuraava. Xänivälitaajuusvahvistimesta ja -ilmaisimesta 23 saatu ilmaistu signaali tulee äänitaajuuevahvlstimeen 100 etu-vahvistimen 80 kautta. Etuvahvistimella 80 saadaan suurennetuksi tuloim-pedanseia , jonka ilmaisin 25 tuntee. Etuvahvistimen 80 transistorien 4 57501 lukumäärä ja kytkentätapa riippuu halutusta äänitaajuuevahvistimen 100 oh-jaustarpessta.

Vahvistimen 100 suhteen keksinnön periaatetta voidaan soveltaa käytäntöön mitä tahansa sopivaa etuvahvistinta Θ0 käyttäen. Keksinnön periaatteen mukainen laite on saatu toiminaan moitteettomasti myös silloin kun äänitaajuuevahvistimen 100 napa A on kytketty suoraan kytkentäkondensaatto-riin 61. Vaihtoehtoisesti on keksinnön periaatetta sovellettu käyttämällä vain yhtä etuvahvietinastetta, jolloin kondensaattori 81 on kytketty transistorin 91 tulonapaan, sen kantaan.

Äänivahvistln 100 toimii olennaisesti vakiovirtaperiaatteella kuten seuraavasta ilmenee.

Vahvistimen transistorien 101 ja 109 kollektori-emitterivirrankulku-tiet on vastuksen 102 kautta kytketty sarjaan maan ja vaakapoikkeutuspiirstä saatavan jännitteen +V väliin. Transistori 109 toimii"virrannielu"-elimenä.

Etuvahvistimen 60 transistorista 91 otetun esijännitteen avulla transistorin 101 kannalle vaikuttavan tasajännitteen arvoksi on valittu puolet teholähteen jännitteen +V arvosta. "Virrannielu"-transistorin 109 kautta kulkee olennaisesti vakiona pysyvä tasavirta IQ, jonka arvon määrää vastus 102, kuten seuraavassa tarkemmin selviää.

Virta transistorin 106 kannalle tulee vastuksen 111 kautta. Sarjaan kytketyt diodit 109 ja 110 stabiloivat transistorin 106 kantajännitteen arvoon, joka on diodien päästösuuntaisten jännitteiden sumaan (2 z V^) verran jännitelähteen jännitettä +V pienempi. Jos transistori 106 ja diodit 110 ja 109 kaikki ovat samantyyppisiä komponentteja, diodin 110 jännite on olennaisesti yhtäsuuri kuin transistorin 106 emitteri-kanta-liitoksen jännite-ero. Vastuksen 102 jännitehäviö on sentähden yhtä suuri kuin diodin 109 jännite. Virran 1Q arvo saadaan jakamalla diodin 109 jännite vastuksen 102 resistanssilla. Transistorin 106 kollektori toimii virtalähteenä siten, että transistori 109 saa sieltä kannalleen ohjausvirran vastuksen 107 kautta vastus 107 rajoittaa transistorin 106 kollektorivirran kasvun ja vastus 106 muodostaa suhteellisen pienen impedanssin transistorin 109 kannan ja maan väliin.

Äänisignaalien puuttuessa vastuksen 102 kautta kulkeva virta jakautuu kahteen osaan, joista ensimmäinen, päävirta, kulkee transistorien 101 ja 109 kollektori-emitteriliitosten kautta maahan ja toinen osavirta kulkee transistorin 106 emitteri-kollektoriliitoksen ja transistorin 109 kanta-emit-teriliitoksen kautta maahan. Jälkimmäinen osavirta on mitättömän pieni, sillä sen arvo on vain IQ jaettuna transistorin 109 h^-arvolla.

Vastus 102 mittaa sen ja transistorien 101 ja 109 kollektori-emitte- 57501 rillitoeten kautta maahan kulkevaa virtaa· Tämä virta pysyy olennaisesti vakiona, koska transistorin 106 kautta on järjestetty virrankulkutie. Virran IQ kasvaessa jännitehäviö vastuksessa 102 suurenee, minkä vaikutuksesta transistorin 106 kautta kulkeva transistorin 105 kannan ohjausvlrta pienenee, jolloin virta IQ pienenee. Vastaavasti, kun IQ pienenee, vastuksen 102 jännitehäviö pienenee, jolloin transistorin 105 kannalle menevä ohjausvlrta suurenee· Näin siis virran IQ vaihtelu heijastuu vastuksen 102 jännitehäviössä ja virran vaihtelun kompensoi vastaava kantaohjausvirran muutos ”virran-nielu"-traneietori8sa 105* Jos oletetaan, että kaiutinta 104 el ole kytketty piiriin ja jos edellä sanotun perusteella jätetään huomioonottamatta transistorin 106 kautta kulkeva virta, virta IQ kulkee käyttöjännitelähteestä +V transistorien 101 ja 105 kollektorl-emitteriliitosten kautta maahan riippumatta siitä, mikä arvo on transistorin 101 kantajännitteellä, kun kaiutin 104 kytketään transistoriin 101 ja kun transistorin 101 kannalle tulee äänitaajuus-eli AF-signaali, olennaisesti vakiona pysyvä tasavirta Iq jakautuu kahteen vaihtovirtakomponenttiins osavirta i^ kulkee kondensaattorin 103 ja kaiuttimen 104 kautta, ja toinen osavirta (lQ - i^) kulkee transistorin 101 kautta. Nämä vaihtovirtakomponentit summautuvat virrannielutransistorin 105 kollektorilla: (Iq - i^) + i^ - Iq; voidaan siis havaita että transistorin 105 kautta kulkee virta IQ riippumatta virran i^ arvosta.

Virta i^ ei moduloi virtaa Io, koska vastus 102, diodit 109 ja 110 ja transistori 106 yhdessä pitävät transistorin 105 kautta kulkevan virran olennaisesti vakioarvossa, joka sinänsä ei riipu transistoriin 101 tulevista äänitaajuussignaaleieta. Transistorin 101 kautta kulkeva virta vaih- telee nollan ja arvon 2 1 I (kun —i, - I ) välillä ja kaiuttimen 104 o lo kautta kulkeva signaalivirta voi siis vaihdella arvojen +Io ja -IQ välillä signaali- eli AF-taajuudella.

Vahvistin 100 kykenee kehittämään virran IQ suuruisen maksimisignaa-livirran (huipusta huippuun mitattuna) riippumatta kaiuttimen 104 impedanssista ja käyttöjännitteestä +V (kunhan tämä jännite vain on suurempi kuin vastuksen 102 jännitehäviön ja transistorien 101 ja 105 kyllästysjännitteiden yhteenlaskettu arvot tämä minimijännite on noin 1,5 V). Siispä, jotta tietyllä käyttöjännitteen +V arvolla saataisiin vahvistin toimimaan mahdollisimman tehokkaasti, virran Iq ja kaiuttimen 104 impedanssin arvo - olettaen että kondensaattori 103 on riittävän suuri - parhaiten sovitetaan siten, että maksimisignaalivirralla (lQ huipusta huippuun) signaalijännitteen aak-simiamplitudi (huipusta huippuun mitattuna) vaikuttaa vastaavasti transistoreissa 101 ja 105. Signaalijännitteen suurin mahdollinen amplitudi (huipusta 6 57501 huippuun) on jännite +V miinus transistorien 101 ja 105 kollektori-emitterilii-toeten kyllästyejännitteiden ja vastuksen 102 jännitehäviön summa. Siten suurin mahdollinen signaalijännitteen amplitudi on +V miinus noin 1,5 volttia (huipusta huippuun).

Kuten aikaisemmin on selostettu, vastus 102 mittaa vakiovirtaa IQ ja virran pitävät stabiilina transistori 106 ja diodit 109 ja 110. Virran IQ terminen stabiilisuus saadaan aikaan transistorin 106 kantapiirissä olevilla diodeilla 109 jm 110. Ympäristölämpötilan noustessa transistorin 106 emit-teri-kantaliitoksen jännite pienenee, jolloin virta IQ muuten kasvaisi, mutta koska päästösuuntainen jännite, esimerkiksi piidiodissa, muuttuu lämpötilan mukaan saman verran kuin piitransistorin emitteri-kantaliitoksen jännite, diodi 110 kompensoi transistorin 106 emitteri-kantaliitoksen ympäristön lämpötilanmuutoksista johtuvat jännitevaihtelut. Diodilla 109 saadaan virran IQ lämpötilakerroin negatiiviseksi ja kertoimen arvo on noin 2 promillea celsiusastetta kohti (0,002/°C). Jos vastusta 102 pidetään lämpötilasta riippumattomana, ympäristölämpötilan noustessa virta 1Q hieman pienenee ja vastaavasti, ympäristölämpötilan laskiessa IQ hieman suurenee. Tällainen negatiivinen lämpötilakerroin virralle I0 on edullinen transistorien 101 ja 105 toiminnan kannalta.

Lisäparannus kokonaisvirrankulutuksen stabiilisuuteen saadaan järjestämällä transistorille 101 esijännite esitetyn keksinnön suoritusmuodon mukaisesti siten, että myös transistorin 101 vaihteleva kantaohjausvirta kulkee vastuksen 102 kautta.

Esitetyssä suoritusmuodossa laitteen komponentit ovat seuraavat: Transistorit: 84 BC 147 BPH 200mA yleistransistori 86 BC 557 PNP 200mA " 89 BC 147 NPH 200mA " 91 BC 557 PHP 200mi "

101 BC 241 M 3A

105 BC 241 HPK JA

106 BC 557 PNP 200mA yleietransistori

Diodit: 109 BAX 13 (1H9H) 110 BAX 13 (1N914)

Vastukset: 82 68000(ohmia) 1/2 W

83 4700Λ.1/2 V

85 1000-a 1/2 V

87 100-TL 1/2 V

88 1000 /1-1/2 V

90 15000Λ1/2 V

57501 (jatkoa)

92 10 SI 1/2 V

93 100 SL 1/2 W

102 1 SL 1 W

107 330 SI 1/2 V

108 I5OO -rt. 1/2 W

111 2200 -^1/2V

Kondensaattorit: 81 30 jiF 13 V

IO3 1000 jiF 16 V

- Kaiutin: 8 fL

+v 15 V

Lisäetuna voidaan mainita, että kuvatulla äänitaajuusvahvistinpiirlllä aikaansaadaan oikosulkusuojaus. Oikosulun sattuessa kaiuttimen navoissa voi maksiaivirta nousta vain arvoon I0, joten tehohäviöt pysyvät vakiona.

Claims (3)

8 57501

1. Vahvistin, jossa on kytketty sarjaan ensimmäinen (101) ja toinen (105) transistori, jolloin ensimmäistä transistoria ohjaa signaalilähde ja siihen on liitetty kuormituspiiri (10U) ja se on lisäksi liitetty käyttövirtalähteeseen (+V) tasavirtaimpedanssin (102) kautta, ja toiseen transistoriin (105) liittyy esijännitepiiri (106-111), tunnettu siitä, että kuormitus (103, 10H) on kytketty rinnan ensimmäisen transistorin (101) kanssa, ja että esijännitepiiri (106-111) on kytketty tasavirtaimpedanssiin (102) ja muodostaa osan ohjauspiiristä (101-111) toisen transistorin (105) johtavuuden säätämiseksi tasavirtaimpedanssin (102) läpi menevästä virrasta riippuvaisesti, niin että käyttövir-talähteestä (+V) otetaan likimain vakiovirta, joka kulkee toisen transistorin (105) läpi.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen vahvistin, tunnettu siitä, että esijännitepiiriin (106-111) kuuluu transistori (106), jota ohjaa jänniteputous tasavirtaimpedanssin (102) yli ja jonka kollektori on kytketty toisen transistorin (105) kantaan.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen vahvistin, tunnettu siitä, että kuorma (10U) on vaihtovirtakytketty ensimmäisen transistorin (101) yli. H. Patenttivaatimuksen 3 mukainen vahvistin, tunnettu siitä, että kuormituspiiriin kuuluu vähintään yksi kaiutin (10U).