NL8100440A - Met stroomoverdracht werkende versterker. - Google Patents

Description

C/Ca/eh/1225 - ^

Met stroomoverdracht werkende versterker.

De uitvinding heeft betrekking op een met stroomoverdracht werkende versterker, en meer in het bijzonder op een dergelijke versterker, welke vrij is van eventueel door toepassing van een schakelaar veroorzaakte, niet-5 lineaire vervorming.

Bij een audio- of laagfrequentversterker van bekend type met zogenaamde "constante-spanningsoverdracht", waaraan verschillende signaalspanningsbronnen kunnen worden .aangesloten, zoals de groeftaster van een grammofoon, een . 10 bandapparaat, een afstemeenheid of dergelijke, vinden de overdracht van het ingangssignaal en de daarop gebaseerde aandrijving van de als uitgangsbelasting dienende luidspreker plaats op basis van een spanningssignaal, zodanig, dat zowel overschakeling tussen verschillende ingangssignalen als over-15 dracht van een ingangssignaal plaats vinden op basis van span-ningssignalen.

Een dergelijke audio- of laagfrequentversterker van het type met "constante spanning" vertoont inherent enige nadelen, waarbij meer in het bijzonder dient te worden opge-20 merkt, dat een ingangsspanningssignaal tijdens zijn overdracht naar een vermogensversterker een aantal niet-lineaire elementen passeert, zoals een schakelaar en dergelijke. Aangezien deze niet-lineaire elementen alle als serie-impedanties dienen te worden beschouwd, krijgt het tenslotte aan de vermogensver-25 sterker verschijnende informatiesignaal het karakter van een door spanningsdeling met behulp van een aantal impedanties verkregen spanning. Bovendien is, vanuit de ingangsaansluitingen van de vermogensversterker beschouwd, een gesloten lus aanwezig, welke eindigt in de uitgangsimpedantie, welke de span-30 ningsdeelverhouding bepaalt. Als gevolg daarvan wordt door de magnetische flux, welke door het gebied van de lus gaat, respectievelijk door de lus wordt omvat, een electromotorische kracht in de lus opgewekt, met als gevolg, dat aan de uitgangs-trap met de luidspreker optredende brom en lekflux gemakkelijk 35 door de lus worden opgepikt, respectievelijk daarin terecht komen. Beschouwd vanuit de ingangsaansluitingen van de vermo- 8100440 r < - 2 - gensversterker, vertoont de voorafgaande schakeling het karakter van een gesloten lus, zoals reeds is opgemerkt; dit wil zeggen, dat tot de met elkaar in serie geschakelde impedanties van de lus een aardingsweg met een zeker impedantiekarakter 5 of aardingsimpedantie behoort, via welke de retourstroom naar een bron van constante spanning dient terug te vloeien. Daarbij ontstaat een probleem wanneer, teneinde de invloeden van deze retourstroom zo gering mogelijk te houden, de punten van aardpotentiaal van een voorversterkertrap en de vermogens-10 ' versterkertrap tot één punt zijn verenigd. Dit vereist geschikte tegenmaatregelen; zo kan bijvoorbeeld voor de aarding een aardingsrail (bus bar) worden gebruikt ter vermindering van de serie-impedantiewaarde? ook is het mogelijk, daartoe een afschermgeleider te gebruiken. Aangezien bij een ver-15 sterker van. het type met constante spanning voor de variabele sterkteregeling een variabele weerstand van het spannings-delende type wordt toegepast, doet zich bovendien het verschijnsel voor, dat wanneer de variabele weerstand bijvoorbeeld wordt ingesteld op ongeveer de helft van de sterkte 20 (volume) , dat wil .zeggen de sterkte wordt verminderd met 6 dB, de ruis maximaal wordt, respectievelijk de signaal/ruis-verhouding zijn slechtste waarde krijgt. Bij normaal gebruik, waarbij de variabele weerstand voor sterkteregeling op nog een lagere waarde dan de halve maximale sterkte (volume) wordt 25 ingesteld, kan de signaal/ruis-verhouding zelfs met 10-20 dB dalen. Dit heeft uiteraard een zeer nadelige invloed op het voortgebrachte geluid, dat een onnatuurlijke indruk kan maken.

Zoals uit het voorgaande naar voren komt, heeft een audioversterker van het type met "constante spanning" 30 verschillende nadelen. Naarmate de aan een dergelijke versterker gestelde eisen hoger komen te liggen, respectievelijk de specificatie steeds .strenger wordt, gaan door een kies-schakelaar en door het voor de verschillende geleiders of draden gebruikte materiaal veroorzaakte niet-lineaire signaal-35 vervormingen een steeds aanzienlijker probleem vormen. Op dit ogenblik dient de niet-lineaire vervorming bijvoorbeeld al minder dan 0,003 % te bedragen; daarbij kan de niet-lineaire signaalvervorming, welke wordt veroorzaakt door de toepassing 81 00 4 4 0 __ * 1 - 3 - van een kiesschakelaar of door het in de bedradingsgeleiders of in een relais of dergelijke gebruikte materiaal/ niet langer worden verwaarloosd.

De uitvinding stelt zich nu ten doel, een met 5 stroomoverdracht werkende versterker te verschaffen, welke vrij van dergelijke nadelen is.

Voorts stelt de uitvinding zich ten doel, een met stroomoverdracht werkende versterker te verschaffen, waarbij een niet-lineair schakelelement op basis van stroom wordt 10 , aangedreven.

Daartoe verschaft de uitvinding een met stroomoverdracht werkende versterker, welke is gekenmerkt door: een spanningssignaalbron voor levering van een te versterken spanningssignaal, 15 spanning/stroom-omzetmiddelen voor omzetting van het te versterken spanningssignaal in een daarmede evenredig stroomsignaal, een toonregelingsschakeling van het type met stroomversterking voor toonregeling van het stroomsignaal, 20 een tussen de uitgang van de spanning/stroom- omzetmiddelen en de ingang van de toonregelschakeling opgenomen, niet-lineair schakelelement voor doorlating van het stroomsignaal, een tussen de uitgang van de toonregelschake-25 ling en een punt van referentiepotentiaal opgenomen, variabele . weerstand voor omzetting van het uitgangssignaal van de toonregelschakeling in een spanningssignaal.

De uitvinding zal worden verduidelijkt in de nu volgende beschrijving aan de hand van de bijbehorende te-30 kening van enige uitvoeringsvormen, waartoe· de uitvinding zich echter niet beperkt. In de tekening tonen: figuur 1 een blokschema van een uitvoeringsvorm van een met stroomoverdracht werkende versterker volgens de uitvinding, 35 figuur 2-4 aansluitschema's van enige uit voeringsvormen van een spanning/stroom-omzetter volgens de uitvinding, 8100440 * * - 4 - figuur 5 en 6 aansluitschema's van enige uitvoeringsvormen van een toonregelschakeling van het type met stroomversterking volgens de uitvinding, en figuur 7 een blokschema van een andere uit-5 voeringsvorm van een’ met stroomoverdracht werkende versterker volgens de uitvinding.

:Het blokschema volgens figuur 1 vormt een principeschema van een met stroomoverdracht werkende versterker volgens de uitvinding. Daarbij hebben de verwijzingscijfers 10.1-5. betrekking op ingangsaansluitingen, waaraan de respectievelijke uitgangssignalen van enige niet in de tekening weergegeven signaalbronnen verschijnen. Zo dient bijvoorbeeld de ingangsaansluiting 1 voor ontvangst van het uitgangssignaal van het groeftasterelement van een grammofoon, de ingangsaan-15 sluiting 2 het uitgangssignaal van een afstemeenheid, de ingangsaansluiting 3. een willekeurig verder ingangssignaal, de ingangsaansluiting 4 het uitgangssignaal van een eerste bandapparaat, en de ingangsaansluiting. 5 het uitgangssignaal van een tweede bandapparaat. Zoals reeds is opgemerkt, is geen van 20 de hier bij wijze van voorbeeld genoemde signaalbronnen in figuur 1 weergegeven.

Het aan de ingangsaansluiting 1 verschijnende uitgangssignaal van een groeftasterelement wordt toegevoerd aan een vereffeningsversterker 6 van nog nader te beschrijven 25 type met stroomversterking, daardoor uit een spanningssignaal in een overeenkomstig stroomsignaal omgezet en in laatstgenoemde vorm toegevoerd aan een functiekiesschakelaar 9 van een hiet-lineaire schakelinrichting 8. De respectievelijk aan de ingangsaansluitingen 2 en 3 verschijnende uitgangssignalen 30 van een afstemeenheid en van een willekeurig andere of hulp-signaalbron afkomstige uitgangssignalen worden respectievelijk toegevoerd aan versterkers 10 en 11 van nog nader te beschrijven type met stroomversterking, daardoor omgezet in respectievelijk overeenkomstige stroomsignalen en in die vorm 35 toegevoerd aan de functiekiesschakelaar 9. De respectievelijk aan de ingangsaansluitingen 4 en 5 verschijnende uitgangssignalen van respectievelijk het eerste en het tweede bandapparaat wórden respectievelijk aan versterkers 14 en 15 van nog 8100440 ΐ f - 5 - nader te beschrijven type met stroomversterking toegevoerd, daardoor in respectievelijk overeenkomstige stroomsignalen omgezet en in die vorm toegevoerd aan een eveneens tot de schakelinrichting 8 behorende bandkiesschakelaar 18, waaraan 5 tevens het uitgangssignaal van de functiekiesschakelaar 9 wordt toegevoerd.

Door middel van de functiekiesschakelaar 9 wordt uit respectievelijk aan de ingangsaansluitingen 1-3 verschijnende ingangssignalen een bepaald gewenst ingangssignaal 10 , uitgekozen, terwijl door middel van de bandkiesschakelaar 18 het uitgangssignaal van één van beide bandapparaten wordt gekozen. Tussen de aldus door middel van de kiesschakelaars 9 en 18 uitgekozen ingangssignalen kan worden overgeschakeld door middel van een bandcopieerschakelaar 19 en een moduskies-15 schakelaar 20 van de op de bandkiesschakelaar 18 volgende trap van de schakelinrichting 8. Het door de moduskiesschakelaar 20 doorgelaten stroomsignaal wordt toegevoerd aan een toon-regelschakeling 21, welke zowel aan zijn ingangszijde een toonregelingskiesschakelaar 22 als aan-zijn uitgangszijde een 20 toonregelingskiesschakelaar 23 bevat en voorts nog een toon-regelingsversterker 21a van het type met stroomversterking en met een nog nader te beschrijven terugkoppelschakeling 21b, welke zich tussen de genoemde kiesschakelaars 22 en 23 uitstrekt, eveneens een deze beide kiesschakelaars rechtstreeks 25 verbindende signaaltransmissiebaan 26.

Wanneer toonregeling plaatsvindt, wordt het door de moduskiesschakelaar 20 doorgelaten stroomsignaal aan de versterker 21a toegevoerd voor wijziging van de uitgangs-. signaalsterkte van dit stroomsignaal tot en na bijvoorbeeld 30 1 KHz. .Indien geen toonregeling plaatsvindt, worden de toon regelingskies schakelaars 22 en 23 naar een zodanige stand overgeschakeld, dat de toonregelingsversterker 21a wordt kortgesloten door de signaaltransmissiebaan 26.

Zoals in het voorgaande reeds is opgemerkt, 35 worden de door omzetting door de versterkers 6, 10, 11, 14 en 15 uit de respectievelijke spanningssignalen verkregen stroomsignalen toegevoerd aan de schakelinrichting 8 als stroomsignalen aan signaalbewerking onderworpen en vervolgens 8100440 * < - 6 - in sequentiële vorm aan de toonregelingsschakeling 21 toegevoerd.

De toonregelingsschakeling 21 heeft eveneens de gedaante van een stroomversterker; hetuitgangssignaal van deze stroomversterker wordt toegevoerd aan een variabele weer-5 stand 27. Hoewel het op het eerste oog lijkt alsof de variabele weerstand 27 van hetzelfde type met normale spanningsdeel-werking als gebruikelijk is, wijkt de werking van de bij de uitvinding toegepaste variabele weerstand af van dié van een normale spanningsregelweerstand doordat het uitgangssignaal 1-0 van de toonregelingsschakeling 21 niet een spanningssignaal doch een stroomsignaal is. Terwijl bij een normale variabele weerstand van het spanningsverdelende type als uitgangssignaal, respectievelijk ingangssignaal voor de daarop volgende trap, een spanningssignaal tussen het beweegbare contact of glij- · 15 contact van de weerstand en aarde wordt afgegeven, wordt bij de in figuur I weergegeven uitvoeringsvorm van een versterker . volgens de uitvinding, het beweegbare of schuifcontact 27b van de variabele weerstand doorverbonden met de signaalaansluiting van-het weerstandsorgaan' 27a, zodat een verplaatsing van het 20 beweegbare contact 27b over het weerstandsorgaan 27a tot gevolg heeft, dat de gehelè (ingangs)weerstandswaarde van de variabele weerstand wordt gevarieerd. Het effectief resterende deel van het weerstandsorgaan 27a dient voor omzetting van het via de toonregelingskiesschakelaar 23 ontvangen stroomsignaal 25 in een daarmede evenredig spanningssignaal, dat als spannings-ingangssignaal wordt toegevoerd aan een tot de volgende trap behorende vermogensversterker 28 van gebruikelijk type met een terugkoppelschakeling 28a. Dit wil zeggen, dat de weer-standswaarde van de aan de ingang van de vermogensversterker 30 28 opgenomen, variabele weerstand 27 wordt gevarieerd voor regeling van het ingangsniveau van het als ingangssignaal aan de vermogensversterker 28 toegevoerde spanningssignaal, dat na versterking als versterkt spanningssignaal van aanzienlijke amplitude ter beschikking komt aan een uitgangsaansluiting 29, 35 waaraan een luidspreker of luidsprekerstelsel kan worden aangesloten.

Vervolgens zullen aan de hand van de figuren 8100440 % « - 7 - 2-4 enige uitvoeringsvormen van een als spanning/stroom-om-zetter dienende versterker 10 van het type met stroomver-sterking volgens figuur 1 worden beschreven.

In figuur 2 zijn de met die volgens figuur 1 5 overeenkomende componenten steeds met respectievelijk dezelfde verwijzingssymbolen als in figuur 1 aangeduid.

Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 2 bevindt zich aan de uitgangszijde van een operationele versterker 10a een brugschakeling 31 met twee transistoren 31 en 32 van 10- · onderling verschillend geleidbaarheidstype en twee weerstanden 33 en 34. De bases van de transistoren 31 en 32 zijn met elkaar doorverbonden en voorts met de uitgangsaansluiting van de operationele versterker 10a, terwijl de transistoren 31 in reactie op het aan de ingangsaansluiting 2 verschijnende scannings-15 signaal afwisselend werkzaam zijn. De emitters van de transistoren 31 en 32 zijn met elkaar doorverbonden in een verbindingspunt 35, dat via een tot de terugkoppelschakeling 10b volgens figuur 1 behorende weerstand 10b* is gekoppeld met de omkeer-ingangsaansluiting van de operationele versterker 10a en ver-20 volgens via een eveneens tot de terugkoppelschakeling 10b behorende impedantie 10b” met aarde. De laatstgenoemde terug-koppelimpedantie 10b" kan worden gevormd door een weerstand of door een uit andere componenten bestaand impedantienetwerk.

De weerstand 10b’ en de terugkoppelimpedantie 10b” vormen te-25 zamen een terugkoppelschakeling 10b met een terugkoppelver-houding $ . ïhdien de spanning tussen het doorverbindingspunt 35 van de beide transistoremitters enerzijds en aarde anderzijds de waarde V' heeft, wordt deze spanning V' door de weerstand 10bf en de terugkoppelimpedantie 10b" aan spannings-30 deling onderworpen, waarbij de daarbij over de terugkoppelimpedantie 10b" resterende spanning als teruggekoppeld signaal aan de omkeeringangsaansluiting van de operationele versterker 10a verschijnt.

De collector van de transistor 31 is via een 35 bron 10c' van constante stroom gekoppeld met een voedingsaan-sluiting van de positieve voedingspotentiaal +B en voorts direct verbonden met het ene einde van een weerstand 33? de 8100440 ψ * - 8 - collector van de transistor 32 is via een bron 10c" van constante stroom gekoppeld met een voedingsspanningsaansluiting van de negatieve voedingspotentiaal -B en voorts rechtstreeks verbonden met het ene einde van een weerstand 34 van dezelfde 5 weerstandswaarde als de weerstand 33. De andere einden van de beide weerstanden 33 en 34 zijn gemeenschappelijk geaard via een belastingskring of -impedantie 36.

Indien nu wordt aangenomen, dat de spanning aan de ingangsaansluiting 2 (ten opzichte van aarde) de waarde 10 V heeft, de weerstandswaarde van de weerstand 10b' gelijk R is, de impedantiewaarde van de terugkoppelimpedantie 10b" gelijk Z is, en de tussen het doorverbindingspunt 35 van de beide transistoremitters en aarde optredende spanning de waarde V' heeft, kan voor deze laatstgenoemde spanning V' worden 15 geschreven: V' = R -+· ·2· . V (1)

Indien de terugkoppelstroom door de weerstand 10b1 en de terugkoppelimpedantie 10b1 de waarde 1^ heeft, geldt voor de genoemde spanning V': 20 V' - (R + ZjIN (2)

Dit. de vergelijkingen (1) en (2) volgt: iS'= I (3) V Z K 1

Indien de stroomversterkingsfactoren h^e van de beide transistoren 31 en 32 een gelijke waarde hebben, kan 25 de stroom I door de bronnen 10c' en 10c" van constante stroom worden weergegeven door: 1 = Γ1 + V = h + I2' (4) waarbij 1^ en I2 de respectievelijk door de transistoren 31 en 32 vloeiende stromen vormen, terwijl 1^, en I?1 de respec-30 tievelijk door de weerstanden 33 en 34 vloeiende' stromen vormen.

Voor de terugkoppelstroom IN en de belastings-stroom IQ kan respectievelijk worden geschreven: IN = *1 - T2 (5) I0 = Ir - I2. (6) 35 Aangezien uit de vergelijking (4) volgt, dat 1^ - Ij s I21 “ ^an uit de vergelijkingen (5) en (6) worden afgeleid: 8100440 - 9 - ςν = -¾ <7>

Indien de vergelijking (7) wordt gesubstitueerd in de vergelijking (3), dan wordt verkregen: 1o - - I (8) 5 Het door de vergelijking (8) weergegeven stroomsignaal, dat wil zeggen de belastingsstroom IQ, vertoont geen afhankelijkheid van de voedingsspanningspotentialen ^ B en is slechts afhankelijk van de terugkoppelimpedantie-waarde Z en de ingangsspanning V. Dit wil zeggen, dat het 10 „stroomsignaal 1^ complementair met de door de terugkoppel-schakeling 10b met de terugkoppelverhouding vloeiende terug-koppelstroom Ijj is, zodat bij'de hier beschreven spanning/ stroom-omzetting een hoge nauwkeurigheid wordt verkregen.

Aangezien de uitgangstrap van de als spanning/ 15 stroom-omzetter dienende versterker volgens figuur 2 wordt gevormd door een brugschakeling met bronnen van constante stroom, treden, beschouwd vanuit het voedingsapparaat, geen variaties in de aan de uitgangstrap geleverde stroom op. De beschreven omzetter wordt derhalve niet beïnvloed door voedings-20 spanningsfluctuaties en kan derhalve met goed gevolg worden gebruikt als vereffeningsversterker .6 of versterker 10-15 van het type met stroomversterking volgens figuur 1.

Figuur 3 toont een andere uitvoeringsvorm van een spanning/stroom-omzetter volgens de uitvinding. In figuur 25 3 zijn de met dié volgens figuur 2 overeenkomende componenten respectievelijk~mst dezelfde verwijzingssymbolen aangeduid; kortheidshalve wordt slechts met een beschrijving van de verschilpunten volstaan.

De verschilpunten tussen de uitvoeringsvormen 30 volgens de figuren 2 en 3 zijn gelegen in het feit, dat bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 3 niet de weerstanden 33 en 34 van de brugschakeling 30 volgens figuur 2 zijn toegepast, doch weerstanden 33' en 34’, ieder van het type met geaarde basis, waaruit een brugschakeling 30T resulteert. Vah 35 de transistoren 33' en 34' zijn de emitters respectievelijk met de collectors van de transistoren 31 en 32 verbonden, de collectors gemeenschappelijk met de belastingsimpedantie 36 verbonden, en de bases respectievelijk via instelstroombronnen 8100440 ♦ * - 10 - 37 en 38 met respectievelijk de voedingsspanningsaansluitingen van de potentialen +B en -B, terwijl een bron 39 van constante stroom tussen de basis van de beide transistoren 33' en 34' is opgenomen.

5 Aangezien bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 3 de beide transistoren 33' en 34' zijn geschakeld als transistoren met geaarde basis, vertonen de beide transistoren een • stroomversterkingsfactor gelijk 1, zodat de variaties van de bijvoorbeeld door de collectors van de transistoren 31 en 32 10, - vloeiende stromen althans tenminste nagenoeg gelijk aan elkaar zijn.

Met de versterker, respectievelijk de spanning/ stroom-omzetter, volgens figuur 3 wordt in hoofdzaak dezelfde werking en hetzelfde rendement als bij de uitvoeringsvorm 15 volgens figuur 2 verkregen.

.Figuur 4 toont nog een verdere uitvoeringsvorm van een dergelijke versterker, respectievelijk spanning/stroom-omzetter volgens de uitvinding, waarbij de met die volgens . figuur 2 overeenkomende componenten respectievelijk weer met 20 dezelfde verwijzingssymbolen zijn aangeduid.

Het belangrijkste verschilpunt tussen de uitvoeringsvorm volgens figuur 4 en dië volgens figuur 2 is gelegen in het feit, dat bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 4 de weerstanden 33 en 34 van dé brugschakeling 30 volgens 25 figuur 2 respectievelijk zijn vervangen door een constante spanning voerende componenten, zoals Zener-diodes 33 " en 34", welke de brugschakeling 30" completeren. Bij de uitvoeringsr vorm volgens figuur 4 is de kathode van de Zenerdiode 33" en de anode van de Zenerdiode 34" respectievelijk met de col-30 lector van de transistors 31 en 32 verbonden, terwijl de anode van de Zenerdiode 33" en de kathode van de Zenerdiode 34" gemeenschappelijk met de belastingsimpedantie 36 zijn verbonden.

De uitvoeringsvorm volgens figuur 4 levert 35 practisch hetzelfde resultaat als die volgens figuur 2 en bovendien een uitgangsspanning, welke afhankelijk is van de doorslagspanningen van de Zenerdioden 33" en 34" en derhalve, 8100440 - 11 - door geschikte keuze van de doorslagspanningen van de Zener-diodes 33" en 34", hoger dan bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 2 kan worden gemaakt.

De aan de hand van de figuren 2-4 beschreven 5 uitvoeringsvormen van een spanning/stroom-omzetter volgens de uitvinding kunnen ieder dienen als vereffeningsversterker 6 volgens figuur 1.

Vervolgens zal aan de hand van figuur 5 de uitvoering van een toonregelschakeling met stroomversterking 10 volgens de uitvinding worden beschreven.

In het blokschema .volgens figuur 5 heeft het . verwijzingscijfer 41 betrekking op een versterker, waaraan een eerste impedantienetwerk 42 is toegevoegd, bijvoorbeeld tussen de eerste ingangsaansluiting, zoals de omkeeringangs-15 aansluiting, en de uitgangsaansluiting van de versterker, benevens een tweede impedantienetwerk 43, bijvoorbeeld tussen de tweede ingangsaansluiting, zoals de niet-omkeeringangs-aansluiting, en de uitgangsaansluiting 45. Het verbindingspunt van de omkeeringangsaansluiting van de versterker 41 en het 20 eerste impedantienetwerk 42 is verbonden met de ingangsaansluiting 40 van de toonregelingsschakeling, terwijl aan de uitgangsaansluiting 45 van de schakeling een belastingsimpe-dantie 44 kan worden aangesloten.

Indien wordt aangenomen, dat de verschilingangs-25 impedantie van de versterker 41 zeer groot is en de versterkings-factor van de versterker 41 de waarde A heeft, kunnen de volgende vergelijkingen worden opgesteld: V" = V' - Ζχ . i1 « (VQ - V*)A (9) v“ - v0 = Z2 . i2 (10) 30 waarin V" de uitgangsspanning van de versterker 41 is, V’ de ingangsspanning aan de omkeeringangsaansluiting van de versterker 41, Z^ en Z2 respectievelijk de impedantiewaarden van de impedantienetwerken 42 en 43 zijn, VQ de spanning over de belastingsimpedantie 44 is, en i^ en i2 respectievelijk de 35 stromen door de impedantienetwerken 42 en 43 zijn.

Uit het rechterlid van de vergelijking (9) kan worden afgeleid: 81 0 0 44 0 V- - <a . v0 + . ix)/(i + A) (11) ♦ * - 12 -

Wanneer de vergelijking (9) in de vergelijking (10) wordt gesubstitueerd, wordt verkregen: Z2 . i2 = (V0 - V')A - V0 = (A - 1)V0 - A.V' (12)

Wanneer de vergelijking (11) in de vergelijking 5 (12) wordt gesubstitueerd, wordt verkregen: Z2 . i2 = (A - 1)VQ - A(A.Vq + Z1.i1)/(1 + A) V0 A·2!·1! 1+A " 1+A il3)

Indien A in de vergelijking (13) naar gaat, 10 volgt uit de vergelijking (13): Z2 * ^2 = “Z1 * ^1 (14)

Uit deze vergelijking (14) volgt als stroom- overdrachtsverhouding voor de schakeling volgens figuur 5: ±2 zl 17 = “ J- (15) 15 11 L2

Deze vergelijking (15) toont duidelijk het stroomversterkingskarakter van de schakeling volgens figuur 5.

De over de belastingsimpedantie 27 in figuur 1 verschijnende spanning VQ, krijgt nu de gedaante: 20 VQ = 12 . ZL (16) waarin de impedantiewaarde van de belastingsimpedantie 44 vormt.

Uit de vergelijking (16) komt naar voren, dat . zelfs hoewel niet-lineaire elementen, zoals de impedantie-25 netwerken 42 en 43, een diode en dergelijke aan de zijde van de belastingsimpedantie 44 aanwezig zijn, de schakeling volgens figuur 5 jgeen niet-lineaire vervorming vertoont.

Figuur 6 toont een uitvoeringsvorm van toepassing van de schakeling volgens figuur 5 bij een toonregel-30 schakeling 21 volgens figuur 1. In figuur 6 zijn de verschillende compnenten van de schakeling gemakshalve weergegeven in termen van hun respectievelijke weerstandswaarden en capaci-teitswaarden, waarbij de symbolen L en H op de voor compensatie van respectievelijk de lage en de hoge freguentieband dienende 35 netwerkgedeelten betrekking hebben.

Indien bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 6 de impedantiewaarden en Z2 worden berekend op basis van figuur 5, verkrijgt men: 8100440 « * Z1 = (Rx + ri H ~^lu/ i3^5+ R3 + r3> <17> - 13 - Z2 = ^R2 + jUc^1 E4 + r4^ ^18^ 5 De stroomoverdrachtsverhouding krijgt dan de gedaante: . _ ^2 Δ·\ Γ = - -Γ (19) X1 z2

Ingeval van compensatie van de lage frequentie-10 band wordt het beweegbare contact 46 van de variabele weerstand van het compensatienetwerkgedeelte R naar rechts verplaatst, waardoor de impedantie Z2 klein wordt. De stroomoverdrachtsverhouding krijgt dan een hogere waarde, hetgeen wil zeggen, dat de laagfrequentkarakteristiek hoger komt te liggen. 15 Wanneer het beweegbare contact 46 naar links wordt verplaatst, wordt de impedantiewaarde Z2 groter. Derhalve daalt de stroomt overdrachtsverhouding en daarmede de uitgangsstroom i2, zodat de laagfrequentkarakteristiek lager komt te liggen.

Ingeval van compensatie van de hoge frequentie-20 band, wordt het beweegbare contact 47 naar rechts verplaatst, waardoor de impedantiewaarde Z2 kleinér wordt, respectievelijk de stroomoverdrachtsverhouding groter wordt, zodat de hoogfre-quentkarakteristiek hoger komt te liggen. Wanneer het beweegbare contact 47 daarentegen naar links wordt verplaatst, krijgt 25 de impedantie Z2 een grotere waarde, respectievelijk daalt de stroomoverdrachtsverhouding. Dit wil zeggen, dat de hoogfrequent-karakteristiek lager komt te liggen.

Het zal derhalve duidelijk zijn, dat met behulp van de schakeling volgens figuur 6 gemakkelijk en onaf-30 hankelijk frequentieweergaveregeling voor de lage frequentie-band en de hoge frequentieband kan worden verkregen, zodat een schakeling volgens figuur 6 als toonregelschakeling van het type met stroomversterking kan dienen.

Figuur 7 toont een andere uitvoeringsvorm van 35 een met stroomoverdracht werkende versterker volgens de uitvinding; daarbij zijn de met dié volgens figuur 1 overeenkomende componenten weer met respectievelijk dezelfde ver-wijzingssymbolen aangeduid.

8100440 - 14 -

In plaats van de schakelinrichting 8 volgens figuur 1 wordt bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 7 een schakelinrichting 8' toegepast, welke is uitgerust met scha-kelaars Su-S13; S21-S23; S31-S33; S^-S^; en S51-S53, deze 5 verschillende schakelaars kunnen naar wens worden bediend ter verkrijging van een gewenste functie of combinatie van functies. Bij de uitvoeringsvorm volgens figuur 7 zijn de schakelaars £>11-S53 volgens een matrixverdeling aan de uitgangen van de respectievelijke bronnen 6c, 10c, 11c, 14c en 15c van con-10 stante stroom aangesloten. Voor aandrijving van een niet in figuur 7 weergegeven luidspreker via de schakelaar S1]L en tenslotte de uitgangsaansluiting- 29 worden bijvoorbeeld de uit-. gangssignalen van respectievelijk het eerste en het tweede bandapparaat via respectievelijk de schakelaars S52 en S,-^ 15 en vervolgens via de met tegenkoppeling werkende versterkers 48 en 49 aan respectievelijk de uitgangsaansluitingen 50 en 51 toegevoerd. Aangezien de verschillende signalen in de schakeling stroomsignalen vormen, ondergaan zij geen niet-lineaire vervorming van de schakelwerking van de verschillende 20 schakelaars Wanneer deze schakelaars op daartoe ge schikt gekozen wijze worden bediend, kan mening van verschillende ingangssignalen worden verkregen.

Zoals uit het voorgaande blijkt, vindt volgens de onderhavige uitvinding de overschakeling en de overdracht 25 van de verschillende signalen plaats op basis van een stelsel, dat ..in- zijn geheel steeds een constante stroom voert, zodanig, dat de door de belastingsweerstand, dat wil zeggen de variabele weerstand 27, vloeiende stroom niet wordt beïnvloed door de aanwezigheid van serie-impedanties. De uit de werking van 30 de verschillende schakelaars, de aanwezigheid van een aardings-impedantie en dergelijke voortkomende, niet-lineaire signaal-vervorming kan als gevolg daarvan worden verwaarloosd? dit heeft tot gevolg, dat een volle draad, welke veel minder kostbaar is dan afgeschermde geleiders, voor de bedrading 35 kan worden gebruikt.

Voorts kan nog omtrent de stroomoverdracht bij constante stroom worden opgemerkt, dat indien slechts 81 00 4 4 0 - 15 - nauwkeurige overdracht van een (signaal)stroom plaats vindt, het desbetreffende signaal nauwkeurig als spanningssignaal kan worden herwonnen door middel van de variabele weerstand 27, welke als belastingsimpedantie werkt. Het is derhalve 5 onnodig, en zulks in tegenstelling tot versterking onder constante-spanningsoverdracht, om rekening te houden met een aardingsimpedantie, via welke de retourstroom vloeit. Zoals reeds is uiteengezet, wijkt de aardpotentiaal in de voorver-sterkertrap vaak enigszins af van dië in de vermogensver-10 · sterkertrap, hetgeen bij een met constante-spanningsover-dracht werkend stelsel tot gevolg heeft, dat speciale maatregelen ter vermindering van de nadelige invloed van de door de aardingsimpedantie vloeiende retourstroom dienen te worden getroffen. Bij een met overdracht van constante stroom werkend 15 stelsel kan de aardingsimpedantie zelf, via welke de retourstroom vloeit, echter buiten beschouwing blijven, zodat de invloed van de retourstroom evenmin een rol speelt en een nauwkeurige (stroom)signaaloverdracht mogelijk is.

Bij de hiervoor beschreven uitvoeringsvormen 20 van de uitvinding bevindt zich aan de ingangsaansluiting van de vermogensversterker 28, welke dient om het stroomsignaal in een uiteindelijk gewenst spanningssignaal om te zetten, de variabele weerstand 27 van betrekkelijk geringe weerstands-waarde, zoals 10 K Q. , zodat een zeer geringe ruisfactor re-25 sulteert. Bij vermindering van de afgegeven geluidssterkte door middel van de variabele weerstand 27, neemt ook de effectieve weerstandswaarde daarvan af, en daarmede ook de ruis (de thermische ruis is evenredig met de weerstandswaarde).

Dit heeft tot gevolg dat een in acoustisch opzicht steeds 30 geheel natuurlijke geluidsweergave wordt verkregen.

Wanneer de geluidssterkte bij een met constante- spanningsoverdr acht werkend stelsel tot ongeveer de helft wordt verminderd, neemt de totale weerstandswaarde van de daarbij toegepaste, variabele weerstand tot het maximum 35 toe, zodat de signaal/ruis-verhouding zeer ongunstig wordt beïnvloed. Bij een met constante-stroomoverdracht werkend stelsel volgens de onderhavige uitvinding, neemt de effectieve 8100440 - 16 - weerstandswaarde van de voor de sterkteregeling toegepaste, variabele weerstand 27 echter met een daling van de geluidssterkte af, zodat ook de door de weerstand veroorzaakte thermische ruis afneemt. Als gevolg daarvan, zal de signaal/ruis-5 verhouding van een dergelijk stelsel bij een vermindering van de geluidssterkte niet ongunstig worden beïnvloed, zodat ook bij geringe geluidssterkte een zeer natuurlijke geluidsweergave wordt verkregen.

Bovendien kan omtrent de versterker volgens 10 de uitvinding nog worden gesteld, dat de overschakeling en de overdracht van de signalen plaats vindt op basis van stroom-signalen, zodat deze signalen’zonder enig bezwaar kunnen worden gemengd door het openen en sluiten van de in aanmerking komende schakelaars.

15 Bij de in het voorgaande beschreven uitvoe ringsvormen werden als aan de spanning/stroom-omzetting voorafgaande spanningssignaalbronnen een groeftasterelement, een afstemeenheid en dergelijke gebruikt, doch de onderhavige uitvinding kan eveneens worden toegepast met andere signaalbron-20 nen.

De-verschillende schakelaars van de schakelin-richting 8 behoeven zich niet tot de in het voorgaande genoemde schakelaars te beperken; ook de toepassing van op andere functies gerichte schakelaars is mogelijk.

25 . Bij de in het voorgaande beschreven uitvoe- • ringsvorraen kan de met signaalinversie werkende constante-stroomversterker 21a van de toonregelschakeling ook door een in fase werkende constante-stroomversterker worden gevormd.

Opgemerkt wordt voorts nog, dat bij de beschre-30 ven uitvoeringsvormen als voorversterker 28 een in fase werkende versterker werd toegepast, doch de op de variabele weerstand 27 volgende versterker kan zowel van het in fase werkende type als van het met signaalinversie werkende type zijn; bovendien behoeft de desbetreffende versterker niet noodza-35 kelijkerwijs door een vermogensversterker te worden gevormd.

De uitvinding beperkt zich derhalve niet tot de in het voorgaande beschreven en in de tekening weergegeven 8100440 -17- 0 uitvoeringsvormen? verschillende wijzigingen kunnen in de beschreven componenten en in hun onderlinge samenhang worden aangebracht, zonder dat daarbij het kader van de uitvinding wordt overschreden.

8100440

Claims (10)

1. Met stroomoverdracht werkende versterker, gekenmerkt door: een spanningssignaalbron voor levering van een te versterken spanningssignaal, 5 spanning/stroom-omzetmiddelen voor omzetting van het te versterken spanningssignaal in een daarmede evenredig stroomsignaal, een toonregelingsschakeling van het type met stroomversterking voor toonregeling van het stroomsignaal, 10 een tussen de 'uitgang van de spanning/stroom- omzetmiddelen en de ingang van de toonregelingsschakeling opgenomen, niet-lineair schakelelement voor doorlating van het stroomsignaal, en door een tussen de uitgang van de toonregelings-15 schakeling en een punt van referentiepotentiaal opgenomen, variabele weerstand voor omzetting van het uitgangssignaal van de toonregelingsschakeling in een spanningssignaal.

2. Versterker volgens conclusie 1, gekenmerkt door een -schakeling voor buitensluiting van de toonregelings- 20 schakeling.

3. Versterker volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de schakeling voor buitensluiting van de toonregelingsschakeling is voorzien van: een -signaaltransmissiebaan, en van 25 een eerste en een tweede schakelaar voor recht streekse toevoer van het uitgangssignaal van de spanning/ stroom-omzetmiddelen via de signaaltransmissiebaan aan de variabele weerstand.

4. Versterker volgens conclusie 3, met het 30 kenmerk, dat de eerste of de tweede schakelaar het niet- lineaire schakelelement vormt.

5. Versterker volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de spanningssignaalbron een aantal te versterken spanningssignalen kan afgeven, waarvan de toevoer aan de 35 toonregelschakeling naar keuze kan geschieden door middel van een schakelaar, welke het niet-lineaire schakelelement vormt. 8100440 - 19 -

6. Versterker volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de spanning/stroom-omzetmiddelen de volgende componenten omvatten: een gelijkspanningsbron met een paar aanslui- 5 tingen, een operationele versterker met een niet-om-keeringangsaansluiting, een omkeeringangsaansluiting en een uitgangsaansluiting, welke niet-omkeeringangsaansluiting het van de spanningssignaalbron afkomstige spanningssignaal krijgt 10 toegevoerd, een eerste en een tweede transistor, welke ieder aan hun ingangselectrode met de uitgangsaansluiting van de operationele versterker zijn verbonden en waarvan de hoofdstroombaan zich tussen de aansluitingen van de gelijkspannings-15 bron via respectievelijk een eerste en een tweede bron van constante stroom uitstrekt, een tussen het verbindingspunt van de eerste en de tweede transistor enerzijds en de omkeeringangsaanslui-ting van de operationele versterker anderzijds opgenomen terug-20 koppelschakeling, een tussen het verbindingspunt van de eerste bron van constante stroom en de eerste transistor enerzijds en het verbindingspunt van de tweede bron van constante stroom en de tweede transistor anderzijds opgenomen serieschakeling 25 van een eerste en een tweede impedantie, en voorts een met het verbindingspunt van de eerste en de tweede impedantie verbonden uitgangsaansluiting voor afgifte van een met het spanningssignaal evenredig stroomsignaal.

7. Versterker volgens conclusie 6, met het 30 kenmerk, dat de eerste en de tweede impedantie ieder een weerstand bevatten.

8. Versterker volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede impedantie de hoofdstroora-banen van respectievelijk een derde en een vierde transistor 35 bevatten of vormen, van welke derde en vierde transistor de ingangselectrode met een instelspanningsbron is verbonden.

9. Versterker volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de eerste en de tweede impedantie een Zenerdiode 8100440 • v *- - 20 - bevatten of vormen.

10. Versterker volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de toonregelingsschakeling van het type met stroomversterking de volgende componenten omvat; 5 een ingangsaansluiting voor ontvangst van het stroomsignaal van de spanning/stroom-omzetmiddelen, een signaaluitgangsaansluiting voor afgifte van een aan toonregeling onderworpen uitgangssignaal, een operationele versterker met een niet-om-, 10. , keeringangsaansluiting, een omkeeringangsaansluiting en een uitgangsaansluiting, welke omkeeringangsaansluiting met de zojuist genoemde ingangsaansluiting is verbonden, een tussen de omkeeringangsaansluiting en de uitgangsaansluiting van de operationele versterker opgenomen, 15 eerste impedantienetwerk, een tussen de uitgangsaansluiting van de operationele versterker en de signaaluitgangsaansluiting opgenomen, tweede impedantienetwerk, en voorts een schakeling voor koppeling van de niet-20 omkeeringangsaansluiting van de operationele versterker met de signaaluitgangsaansluiting, waarbij de impedantiewaarde van het eerste en het tweede impedantienetwerk wordt geregeld voor wijziging van de frequentieweergavekarakteristiek voor lage én hoge frequenties. 8100440