NL8203325A - Audioversterkerschakeling. - Google Patents

Description

3 PHN 10.418 1 N.V. Philips* Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Audioversterkerschakeling.

De uitvinding heeft betrekking qp een audioversterkerschakeling voor asymmetrische voeding, omvattende een eerste versterkerschakeling met een ingang en een uitgang, een tweede versterkerschakeling met een ingang en een uitgang, eerste uitgangsklenmen voor het verbinden van 5 een eerste luidspreker met de uitgang van de eerste versterker, tweede uitgangsklenmen voor het verbinden van een tweede luidspreker met de uitgang van de tweede versterker, een condensator, die tussen een eerste punt en massa is cpgenomen, waarbij de eerste uitgangsklenmen zijn opgenonen tussen de uitgang van de eerste versterkerschakeling en het 10 eerste punt en dat de tweede uitgangsklenmen zijn opgenonen tussen de uitgang van de tweede versterkerschakeling en het tweede punt.

Audioversterkerschakelingen voor asymmetrische voeding werden onder andere toegepast in audioapparatuur voor auto's zoals autoradio’s. Bij dergelijke versterkerschakelingen is op de uitgang 15 van de versterkerschakeling een gelijkspanning in de orde van de halve voedingsspanning aanwezig. Chdat het niet gewenst is dat door een luidspreker een gelijkstroom vloeit, wordt tussen zo'n luidspreker en de uitgang van de versterkerschakeling een ontkoppelcondensator opgenonen voor het qua gelijkspanning scheiden van de versterker en ' 20 de luidspreker.

Vaak worden in een audioversterkerschakeling twee versterkerschakelingen met elk een ingang, een uitgang en een bijbehorend stel uitgangsklenmen voor het verbinden met een bijbehorende luidspreker toegepast. Dit is bijvoorbeeld het geval bij stereoversterkers waar 25 per kanaal êên versterker en êên luidsprekeraansluiting aanwezig is.

Ook is dit het geval wanneer, per stereokanaal, twee luidsprekers worden toegepast, bijvoorbeeld êên voor in de auto en êên achter in de auto, waarbij dan de sterkte van het door die luidsprekers weergegeven geluid ten opzichte van elkaar geregeld kan worden waarvoor dan voor 30 elke luidspreker een versterkerschakeling aanwezig is. Voor de gelijk-* spanningsontkoppeling is dan tussen elk stel uitgangsklenmen en de bijbehorende versterkeruitgang een condensator aanwezig welke condensatoren electrolytische condensatoren zullen zijn die relatief vrij 8203325 ♦ * EHN 10.418 2 groot volume innemen.

Uit de Amerikaanse octrooiaanvrage nummer 3.394.227 is zo'n audioversterkerscfoakeling bekend waarbij slechts één ontkoppelccndensator benodigd wordt, die tussen een eerste punt en massa is qpgenomen, waarbij 5 de eerste uitgangsklerrmen zijn opgencmen tussen de uitgang van de eerste versterkerschakeling en het eerste punt en de tweede uitgangskleirmen zijn opgenomen tussen de uitgang van de tweede versterkerschakeling en het tweede punt.

Op deze wijze is de uitgang van de eerste versterkerschakeling 10 via de aan de eerste uitgangsklemonen gekoppelde luidspreker en de aan de tweede uitgangsklemnen gekoppelde tweede luidspreker verbonden met de uitgang van de tweede versterkerschakeling en bevindt het punt tussen beide luidsprekers zich op een zelfde gelijkspanningspotentiaal als beide uitgangen van de versterkerschakelingen welke gelijkspannings-15 potentiaal ook qp de condensator aanwezig is. Beide luidsprekers werden aldus door één condensator ontkoppeld.

De uitvinding beoogt deze versterkerschakeling te verbeteren en wordt daartoe gekenmerkt, doordat de eerste en tweede versterkerschakeling zijn ingericht voor het voeren van in hoofdzaak tegenfasige 20 signalen aan hun uitgangen.

Door deze maatregel is de signaalstrocm die door de condensator vloeit gering omdat de signaalstremen die door beide luidsprekers vloeien in hoofdzaak in tegenfase zijn. Omdat de signaalstrocm door de condensator aanmerkelijk kleiner is dan in het geval 25 dat per kanaal een condensator wordt toegepast kan een condensator met kleinere afmetingen dan elk van de condensatoren bij gescheiden ontkoppeling worden toegepast ardat de minimale afmetingen van een condensator bepaald worden door de rimpelstrocm die door die condensator vloeit.

30 Deze audioversterkerschakeling kan nader worden gekenmerkt, doordat derde uitgangskleimen zijn opgencmen tussen de uitgang van de eerste versterkerschakeling en de uitgang van de tweede versterkerschakeling voor het opnemen van een derde luidspreker tussen die uitgangen.

35 Door deze maatregel is het als alternatief mogelijk om een derde luidspreker op te nemen tussen beide uitgangen welke derde luidspreker dan een hoger vermogen kan ontvangen. De cntkoppelccndensator is in dat geval zwevend. De derde luidspreker wordt in dat geval van 8203325 PHN 10.418 3 .....

*- % beide zijden in tegenfase gevoed, voert dus geen gelijkstroom maar wel wisselstroom.

Een voorkeursuitvoeringsvorm van deze audioversterker-schakeling kan nader worden gekenmerkt, doordat een gelijkspannings-5 detector aanwezig is voor het detecteren van de grootte van de gelijkspanning over de condensator en dat een cmschakelbare ingangs-schakeling aanwezig is met een eerste toestand waarin een ingangssignaal baianceerbaar aan de eerste en tweede versterkerschakeling wordt toegevoerd en een tweede toestand waarin een ingangssignaal met in hoofdzaak 10 gelijke sterkte aan beide versterkerschakelingen wordt toegevoerd, waarbij bij een gelijkspanning over de condensator beneden een vooraf bepaalde grootte de tweede toestand ingeschakeld is en bij een gelijkspanning over de condensator boven die vooraf bepaalde grootte de eerste toestand ingeschakeld is.

15 Deze uitvoeringsvorm heeft het voordeel dat automatisch de balanceer inrichting wordt uitgeschakeld wanneer tussen beide versterkers de derde luidspreker wordt geschakeld omdat dan iirmers de condensator niet meer met de uitgangen van beide versterkers is verbonden, an een spanning gelijk aan 0 Volt gaat voeren wat door de 20 spanningsdetector gedetecteerd wordt. Bij toepassing in een autoradio betekent dit dat de audioversterkerschakeling zich automatisch aanpast aan de keuze van de gebruiker voor óf de eerste en tweede luidspreker of de derde luidspreker.

De uitvinding zal nader werden toegelicht aan de hand 25 van de tekening, waarin figuur 1 troe individuele versterkerschakelingen met elk een cntkpppelccodensator en elk een luidsprekeraansluiting toont, figuur 2 het principe van een audioversterkerschakeling volgens de uitvinding toont, en 30 figuur 3 een uitvoeringsvoorbeeld van een versterkerschake ling volgens de uitvinding toont.

Figuur 1 toont een eerste versterkerschakeling 1 met een ingang 2 en een uitgang 3. Uitgang 3 is via een cntkoppelcrandensator 4 verbonden met een aansluitklem 5 voor een luidspreker 7 die anderzijds 35 met een aansluitklem 6 verbonden kan warden* wélke aansluitklem 6 net massa 9 verbonden is. De audioversterkerschakeling cmvat verder een tweede versterkerschakeling 10 met een ingang 11 en een uitgang 12.

Uitgang 12 is via een ontkoppelccndensator 13 verbonden met een 8203325 EHN 10.418 4 aansluitklem 14 voor een luidspreker 16 die anderzijds net een aansluitklem 15 is verbonden welke aansluitklem 15 met massa is verbonden. Beide versterker ingangen 2 en 11 zijn met niet-inverterende ingangen van de versterkers liespectievelijk 10 verbonden. De versterkers 5 1 en 10 worden gevoed tassen massa 9 en aansluitklem 8 voor positieve voedingsspanning VB.

Een dergelijke audioversterkerschakeling benodigt twee ccndaisatoren 13 en 4 door welke condensatoren bovendien evenveel signaalstroom vloeit als door de bijbehorende luidspreker.

10 Dit betekent dat de betreffende condensator relatief groot moet zijn omdat de minimale afmetingen van de condensator door de daar door heen vloeiende wisselstroom bepaald wordt, en dat de betreffende condensator, vooral bij lagere frequenties, een deel van de uitgangs-spanning van de bijbehorende versterker opneemt.

15 Een audioversterkerschakeling zoals in figuur 1 getoond wordt, wordt vaak toegepast als stereoversterker waarbij dan elk van beide versterkerschakelingen een van beide stereokanalen versterkt alsook daar waar een extra luidspreker gewenst is waarvan de geluidssterkte individueel geregeld moet kunnen worden.

20 Figuur 2 toont het principe van een audioversterkerschakeling volgens de uitvinding. Voor zover deze overeenkomt met de audioversterkerschakeling volgens figuur 1 zijn de desbetrefende componenten overeenkomstig genummerd. In tegenstelling tot bij de audioversterkerschakeling volgens figuur 1 zijn de eerste luidsprekeraansluitklenmen 5 25 en 6 qpgenomen tussen de uitgang 3 van de versterkerschakeling 1 en een eerste punt 17 en zijn de luidsprekeraansluitklerrmen 14 en 15 qpgenomen tussen de uitgang 12 van de versterkerschakeling 10 en dat eerste punt 17. In plaats van twee antkoppelccndensatoren 4 en 13 is bij de schakeling volgens figuur 2 een cntkoppelcandensator 18 qpgenanen 30 tussen het eerste punt 17 en massa 9. Hierdoor wordt bereikt dat slechts één ontkoppelcondensator voor twee versterkerschakelingen nodig is.

Verder is ten opzichte van de audioversterkerschakeling volgens figuur 1 bij de audioversterkerschakeling volgens figuur 2 van êen van beide versterkerschakelingen, in dit geval versterkerschakeling 10, 35 de inverterende ingang met ingang 11 verbanden. Hierdoor zijn de signalen aan uitgangen 3 en 12 in tegenfase. Zijn. deze signaalspanningen verder in hoofdzaak gelijk, dan compenseren beide signaalstrcmsn elkaar in condensator 18 en is de signaalstroom door condensator 18 in hoofdzaak 3203325 fr > PHN 10.418 5 gelijk aan nul. Dit heeft tot voordeel dat daar de wisselstroom door de condensator 18 vrijwel gelijk aan nul is er geen vermogensverlies optreedt tengevolge van de impedantie van de Elco bij lagere frequenties.

Ook tengevolge van de lagere signaalstroam door de condensator 18 kan 5 voor deze condensator, die in de praktijk een electrolytische condensator is, een condensator met kleinere afmetingen gekozen worden. Een verder voordeel van deze tegenfasesturing is dat in de eindtrappen van de versterkers 1 en 10 de met de uitgangssignaalstromen in fase zijnde voedingsstrcmen in de gemeenschappelijke voeding VB in tegenfase zijn 10 zodat in het geval van genoemde toepassing in een autoradio de spoel, die daar in de voedingsleiding is opgenomen ter ontstoring, minder zwaar belast wordt.

De schakeling volgens figuur 2 werkt optimaal wanneer aan ingangen 2 en 11 dezelfde signalen worden toegevoerd. Echter de 15 schakeling is ook bruikbaar wanneer aan de versterkers 1 en 10 stereo-signalen worden toegevoerd. Wanneer aan de ingangen 2 en 11 dezelfde signalen doch qua sterkte gebalanceerd toegevoerd worden, dan geldt, zij het in mindere mate, nog steeds dat de uitgangssignalen van de versterkers 10 en 1 in hoofdzaak tegenfasig zijn en elkaar in de 20 condensator 18 in hoofdzaak compenseren.

Figuur 3 toont een voorkeursuitvoeringsvorm van een audioversterkerschakeling volgens de uitvinding. Deze arivat een eerste versterkerschakeling 1 meteen ingang 2 en een uitgang 3. De versterkerschakeling is door middel van weerstanden 20, 21 en 22 en condensatoren 25 23, 24 en 25 op de gebruikelijke wijze qua versterking en frequentie-karakteristiek ingesteld. De audioversterkerschakeling omvat verder een tweede versterkerschakeling 10 met een inverterende ingang 11.

Ook deze versterkerschakeling is op gebruikelijke wijze door middel van weerstanden 26, 27 en 28 en condensatoren 30, 31, 32 en 33 qua ver-30 sterking en frequentiekarakteristiek ingesteld, waarbij de versterking zodanig is ingesteld dat deze gelijk is aan versterking van versterkerschakeling 1. Evenals bij de schakeling volgens figuur 2 is de uitgang van versterkerschakeling 1 verbonden met luidsprekeraansluitklem 5 waaraan een luidspreker 7 gekoppeld kan worden die anderzijds met 35 een aansluitklem 6 gekoppeld kan worden. Uitgang 12 van versterkerschakeling 10 is verbonden met de luidsprekeraansluitklem 14 waarmee een luidspreker 16 gekoppeld kan zijn die anderzijds met een luidsprekeraansluitklem 15 is verbonden welke aansluitklem 15 met het eerste 8203325 EHN 10.418 6 punt 17 is verbonden. Dit eerste punt 17 is via condensator 18 met massa verbonden. Uitgangen 3 en 12 zijn daarnaast met luidsprekeraan-sluitklerrmen 34 en 35 verbonden waar tassen een luidspreker 36 opge-nanen kan worden.

5 De schakeling volgens figuur 3 cmvat verder een balanceer- inrichting met een ingang 37 en uitgangen 38 en 39. Tussen ingang 37 en uitgang 38 is een weerstand 40 opgencmen en tussen ingang 37 en uitgang. 39 een weerstand 41. Tussen uitgangen 38 en 39 is een potentiometer 42 opgenomen waarvan de loper via een condensator 43 en de 10 kollektor-emitterweg van een transistor 44 met massa is verbonden.

De condensator 43 in serie met de transistor 44 fungeert, wanneer transistor 44 in geleiding is, als een aardverbinding voor de loper van potentiometer 42. Staat de loper van potentiometer 42 aan de kant van uitgang 38 dan is het signaal aan uitgang 38 gelijk aan nul 15 en het signaal aan uitgang 39 maximaal. Staat de loper van potentiometer 42 aan de andere zijde bij uitgang 39, dan is het signaal aan uitgang 39 nul en is het signaal aan uitgang 38 maximaal.

Op deze wijze is met de regeling van potentiometer 42 een balancering tussen uitgang 38 en 39 mogelijk. Uitgang 38 is via een scheidings-20 condensator 45 verbonden met ingang 2 van versterkerschakeling 1 en uitgang 39 van de balanceer inrichting 40 is via een scheMingsccn-densator 46 verbonden met de basis van een transistor 47 die met transistor 48 een signaalschakelaar vormt. Is transistor 47 in geleiding dan is uitgang 39 via condensator 46 en de basis-emitterover-25 gang van transistor 47 verbonden met de ingang 11 van de versterkerschakeling 10. De basis van transistor 48 is verbonden met de uitgang 38 van de balanceer inrichting zodat wanneer transistor 48 in plaats van transistor 47 geleidt uitgang 38 verbanden is ook met ingang 11 van de versterkerschakeling 10.

30 Het eerste punt 17 waar de koppelccndensator 18 mee verbonden is, is via een weerstand 49 verbonden net de condensator 50 en via weerstanden 51 respectievelijk 52 met de basis van transistor 47 respectievelijk met de basis van transistor 44.

Wanneer luidsprekers 16 en 7 zijn aangesloten in plaats 35 van luidspreker 36 dan is de spanning over condensator 18 gelijk aan de gelijkspanning aanwezig qp de uitgangen van de versterkers 10 en 1 zijnde de halve voedingsspanning. Hierdoor is via weerstand 49 condensator 50 eveneens tot de halve voedingsspanning opgeladen.

8203325 PHN 10.418 7

Via veerstanden 51 en 52 zijn dan transistoren 44 ai 47 In geleiding geschakeld en is dus de loper van potentiometer 42 geaard.

Doordat de basis van transistor 47 op een hoge potentiaal is terwijl de basis van transistor 48 via de balanceer inrichting vanuit ingang 37, 5 waar geacht wordt een lage gelijksspanning aanwezig te zijn, op een relatieve lage potentiaal staat, is transistor 47 geleidend en transistor 48 cngeleidend. In dit geval is dus de loper van potentiometer 42 via een transistor 44 geaard en is de balanceer inrichting 40 werkzaam.

De balanceerinrichting balanceert de signalen (¾) uitgangen 38 en 39 10 ten opzichte van elkaar waarbij het signaal op uitgang 39 via transistor 47 aan ingang 11 van de versterkerschakeling 10 wordt toegevoerd en een signaal op uitgang 38 van de balanceerinrichting aan ingang 2 van versterkerschakeling 1 waardoor dus met behulp van potentiometer 42 de signalen aan de ingangen 2 en 11 van de versterker-15 schakelingen 1 en 10 ten opzichte van elkaar gebalanceerd kunnen werden.

Wordt luidspreker 36 tussen de klemmen 34 en 35 aangebracht in plaats van luidsprekers 7 en 16 tussen de klemmen 5 en 6 respectievelijk 14 en 15, dan zullen condensatoren 50 en 18 zich ontladen tot nagenoeg nul Volt, en zal de basis van transistor 44 evenals de basis 20 van transistor 47 op een potentiaal gelijk aan nul Volt kanen.

Hierdoor zal transistor 44 sperren en is de balanceerinrichting uitgeschakeld, met dien verstande dat uitgangen 38 en 39 hetzelfde signaal voeren. Wanneer er nu voer gezorgd wordt dat het gelijkspamings-niveau qp ingang 37 voldoende hoog is ten opzichte van ml Vólt, dan 25 zal de basis van transistor 48 voldoende hoog zijn ten opzichte van nul Volt zodat transistor 48 geleidend is terwijl transistor 47 cngeleidend is. Daardoor ontvangt ingang 11 van versterkerschakeling 10 het signaal aan uitgang 38 en ontvangen dus beide versterkers 1 en 10 hetzelfde signaal waardoor luidspreker 36 hetzelfde signaal van beide zijden 30 in tegenfase krijgt toegevoerd.

Bij bijvoorbeeld autoradio's wordt de mogelijkheid, cm luidspreker 36 tussen beide versterkers qp te nemen toegepast om een hoger geluidsniveau te bereiken. Luidspreker 36 kan bijvoorbeeld een twintigwatts luidspreker zijn terwijl luidsprekers 16 en 7 elk 35 zes Watt kunnen zijn. Om in het geval dat voor êen luidspreker 36 gekozen wordt toch via een extra versterker ook een tweede luidspreker te benutten en in dat geval toch dezelfde balansregeling met potentiometer 42 te kunnen gebruiken, is uitgang 39 van de balansinrichting 8203325 EHN 10.418 8 verbonden niet de basis van een transistor 54 waarvan de kollektor met voedingsspanning is verbonden. en de emitter via een weerstand 55 met massa en via een scheidingscondensator 56 met een extra uitgang 57.

Aan uitgang 57 kan nu een verdere versterker worden aangesloten die een 5 verdere luidspreker voedt. Uitgang 57 is zodanig uitgevoerd dat wanneer daaraan een versterker wordt gekoppeld er bijvoorbeeld een druk-contact.- schakelaar 58 gesloten wordt. Als alternatief kan een brug in de daarvoor gebruikte steker toegepast worden. Schakelaar 58 verbindt de basis van transistor 44 via een weerstand 59 met positieve voedings-10 spanning waardoor bij het aansluiten van een extra versterker aan uitgang 57 transistor 44 ingeschakeld- wordt. Hierdoor wordt de balanceer-inrichting 40 geactiveerd ai zijn de signalen op uitgangen 38 en 39 ten opzichte van elkaar balanceer baar. Via transistor 48 krijgt echter ingang 11 hetzelfde signaal als ingang 2 maar via transistor 54 krijgt 15 uitgang 57 het signaal aan uitgang 39. De balanceer inrichting 40 balanceert dan de geluidssterkten van de door luidspreker 36 en de verder toegevoegde extra luidspreker weergegeven signalen.

Met de schakeling volgens figuur 3 is het dus mogelijk voor de gebruiker de beide versterkerschakelingen met twee luidsprekers 20 te koppelen of met één luidspreker waarbij de schakeling dan automatisch de balanceer inrichting 40 in- c.q. uitschakelt.

25 30 35 8203325

Claims (3)

1. Audioversterkerschakeling voor asymmetrische voeding, omvattende een eerste versterkerschakeling met een ingang en een uitgang, een tweede versterkerschakeling met een ingang en een uitgang, eerste uitgangsklenmen voor het verbinden van een eerste luidspreker met de 5 uitgang van de eerste versterker, tweede uitgangsklemmen voor het verbinden van een tweede luidspreker met de uitgang van de tweede versterker, een condensator, die tussen een eerste punt en massa is opgenonen, waarbij de eerste uitgangsklenmen zijn opgenctnen tussen de uitgang van de eerste versterkerschakeling en het eerste punt en dat de tweede 10 uitgangsklenmen zijn cpgencmen tussen de uitgang van de tweede versterkerschakeling en het tweede punt, met het kenmerk, dat de eerste en tweede versterkerschakeling zijn ingericht voor het voeren van in hoofdzaak tegenfasige signalen aan hun uitgangen.

2. Audioversterkerschakeling volgens conclusie 1, met het 15 kenmerk, dat derde uitgangsklenmen zijn opgenctnen tussen de uitgang van de eerste versterkerschakeling en de uitgang van de tweede versterkerschakeling voor het opnemen van een derde luidspreker tussen die uitgangen.

3. Audiover sterker schakeling volgens conclusie 2, met het 20 het kenmerk, dat een gelijkspanningsdetector aanwezig is voor het detecteren van de grootte van de gelijkspanning over de condensator en dat een cmschakelbare ingangsschakeling aanwezig is met een eerste toestand waarin een ingangssignaal balanceerbaar aan de eerste en tweede versterkerschakeling wordt toegevoerd en een tweede toestand 25 waarin een ingangssignaal met in hoofdzaak gelijke sterkte aan beide versterkerschakelingen wordt toegevoerd, waarbij bij een gelijkspanning over de condensator beneden een vooraf bepaalde grootte de tweede toestand ingeschakeld is en bij een gelijkspanning over de condensator boven die vooraf bepaalde grootte de eerste toestand ingeschakeld is. 30 35 8203325