NL8900507A - Versterkerschakeling met verzadigingsdetectie. - Google Patents

Description

De uitvinding heeft betrekking op een versterkerschakeling met verzadigingdetectie, omvattende een ingangstrap met een eerste en tweede ingangsaansluitpunt, een met deze ingangstrap gekoppelde uitgangstrap met tenminste één eindtransistor en een uitgangsaansluitpunt dat via een koppelnetwerk met het eerste ingangsaansluitpunt is verbonden, alsmede een detectie-inrichting voor het afgeven van een detectiesignaal bij het in verzadiging geraken van de tenminste ene eindtransistor.

Bij transistorversterkerschakelingen wordt de maximale amplitude van het versterkte signaal in wezen bepaald door de hoogte van de voedingsspanning waarop de versterkerschakeling is aangesloten. Bij het ver uitsturen van de eindtransistoren van de versterkerschakeling dat deze in verzadiging geraken, wordt de amplitude van het versterkte signaal tot de waarde van de voedingsspanning begrensd en zeer sterk vervormd.

Om deze ongewenste vervorming te voorkomen, wordt gebruikelijk in de emitter- of collectorleiding van één of meer van de eindtransistoren een weerstand opgenomen. Wanneer de stroom door de betreffende eindtransistor een bepaalde grenswaarde overschrijdt, stuurt de spanning over deze weerstand een hulptransistor in geleiding, die een deel van het stuursignaal van de betreffende eindtransistor afvoert en bijgevolg de uitsturing hiervan reduceert.

Naast de mate van uitsturing zijn de in een eindtransistor van een versterkerschakeling vloeiende stromen mede afhankelijk van de impedantie van de hierop aangesloten belasting. Dit betekent dat het detecteren van het moment van het tegen de voedingsspanning vastlopen van het versterkte signaal aan de hand van de in één of meer eindtransistoren vloeiende stromen, belastingsafhankelijk is.

Dit laatste is vooral nadelig bij audioversterkers, welke in het algemeen worden ontworpen voor het daarop aansluiten van luidsprekers met verschillende impedantiewaarden. Doordat, zoals bekend, de impedantie van een luidspreker frequentie-afhankelijk is, zal bij dit type versterkers de verzadigingsdetectie op basis van de stromen in een eindtransistor tevens een ongewenste frequentie-afhankelijkheid bezitten.

De uitvinding heeft nu tot doel een versterkerschakeling met een belastingsonafhankelijke verzadigingsdeteetie te verschaffen, hetgeen aldus wordt bereikt, dat de detectie-inrichting wordt gevormd door met de ingangstrap gekoppelde middelen voor het tijdens bedrijf detecteren van een amplitudeverschil tussen een aan het tweede ingangsaansluit-punt toegevoerd te versterken signaal en een, via het koppelnetwerk, aan het eerste ingangsaansluitpunt toegevoerd gedeelte van het, aan het uit- gangsaansluitpunt beschikbare signaal.

Aan de uitvinding ligt de gedachte ten grondslag om met voordeel gebruik te maken van de in versterkerschakelingen van de, in de aanhef genoemde soort beschikbare terugkoppeling naar de ingangstrap van het aan de uitgangstrap beschikbare versterkte signaal. Door het detecteren van een amplitudeverschil tussen het te versterken signaal en het teruggekoppelde versterkte signaal kan, onafhankelijk van de belasting van de versterkerschakeling, het tegen de voedingsspanning vastlopen van het versterkte signaal bij het in verzadiging geraken van de tenminste ene eindtransistor worden gedetecteerd.

Een uitvoeringsvorm van de versterkerschakeling volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de ingangstrap uit een verschilpaar xs opgebouwd, met een inverterend eerste en een niet-inverterend tweede ingangsaansluitpunt en een eerste en tweede uitgangsaansluitpunt, waarbij de detectie-inrichting wordt gevormd door een met het eerste en tweede uitgangsaansluitpunt van het verschilpaar gekoppelde comperator, met een uitgangsaansluitpunt voor het afgeven van het detectiesignaal.

Zolang de uitgangsspanning van de versterkerschakeling niet tegen de voedingsspanning vastloopt, geldt bij een symmetrisch verschil-paar dat het, aan het niet-inverterende tweede ingangsaansluitpunt aangeboden te versterken signaal en het naar het inverterende eerste ingangsaansluitpunt teruggekoppelde versterkte signaal gelijk aan elkaar zijn, zodat bijgevolg ook de aan de comperator toegevoerde signalen aan de uitgangsaansluitpunten van het verschilpaar gelijk aan elkaar zijn. De comperator kan bijvoorbeeld zodanig zijn uitgevoerd, dat deze dan aan zijn uitgangsaansluitpunt geen detectiesignaal afgeeft.

Wanneer daarentegen het versterkte signaal tegen de voedingsspanning vastloopt, zal het teruggekoppelde signaal qua vorm en amplitude significant van het te versterken signaal afwijken, hetgeen resulteert in een amplitudeverschil tussen de respectieve uitgangssignalen van het verschilpaar, welk amplitudeverschil door de comperator wordt gedetecteerd en een detectiesignaal aan zijn uitgangsaansluitpunt tot gevolg heeft.

De verhouding tussen de signalen aan de uitgangen van het ver-schilpaar in afhankelijkheid van het aan het niet-inverterende ingangs-aansluitpunt aangeboden te versterken signaal en het naar het inverterende ingangsaansluitpunt teruggekoppelde versterkte signaal, wordt in een verdere uitvoeringsvorm van de versterkerschakeling volgens de uitvinding op eenvoudige wijze daardoor vastgelegd, dat in serie met de respectieve emitters van de transistoren van het verschilpaar een eerste respectievelijk tweede weerstand is opgenomen.

Een verdere uitvoeringsvorm van de versterkerschakeling volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat het verschilpaar wordt belast door een stroomspiegelschakeling, met een op het eerste en tweede uitgangsaansluitpunt van het verschilpaar aangesloten ingangs- en uitgangsaansluitpunt, waarbij de comperator wordt gevormd door een transistor van een geleidingstype tegengesteld aan het geleidingstype van de transistoren van het verschilpaar, van welke transistor het basis-emitterpad tussen het ingangs- en het uitgangsaansluitpunt van de stroomspiegelschakeling is aangesloten, en waarvan de collector het uitgangsaansluitpunt van de comperator vormt.

De stroomspiegelschakeling fungeert als balans-naar-enkelzij-digomzetter, voor het verschaffen van het ingangssignaal ten behoeve van de uitgangstrap van de versterkerschakeling. Met deze, uit een enkele transistor opgebouwde comperator kan het tegen de ene of het tegen de andere polariteit van de voedingsspanning vastlopen van het versterkte uitgangssignaal worden gedetecteerd. Een en ander afhankelijk van de respectieve verbindingen van zijn basis en emitter met het ingangs- en uitgangsaansluitpunt van de stroomspiegelschakeling.

In de situatie dat het door de uitgangstrap versterkte signaal tegen de betreffende polariteit van de voedingsspanning vastloopt zal het, naar het inverterende eerste ingangsaansluitpunt van het verschilpaar teruggekoppelde gedeelte hiervan niet meer veranderen wanneer het, aan het niet-inverterende tweede ingangsaansluitpunt toegevoerde te versterken signaal wel verandert. Dit resulteert in een zodanige asymmetrische stroomverdeling in het verschilpaar, dat de via het eerste en tweede uitgangsaansluitpunt hiervan aan het ingangs- en uitgangsaansluitpunt van de stroomspiegelschakeling aangeboden signaalstromen onderling verschillen.

Door nu de collector van de genoemde ene transistor geschikt met een voedingsaansluitpunt van de versterkerschakeling te verbinden zal, als gevolg van de werking van de stroomspiegelschakeling het betreffende signaalstroomverschil door deze transistor worden geleverd, welk verschil een maat is voor de mate van oversturing van de tenminste ene eindtransistor en dat belastingsonafhankelijk is. Deze uitvoeringsvorm van de versterkerschakeling volgens de uitvinding heeft het voordeel van een relatief eenvoudige detectie-inrichting, welke in wezen bestaat uit één transistor.

Wanneer zowel detectie van het tegen de ene als tegen de andere polariteit van de voedingsspanning vastlopen van het versterkte uitgangssignaal wordt gewenst, kan dit volgens een weer verdere uitvoeringsvorm van de versterkerschakeling volgens de uitvinding aldus worden bereikt, dat de comperator van een verdere transistor van hetzelfde ge-leidingstype als de genoemde ene transistor is voorzien, van welke verdere transistor het basis-emitterpad tegengesteld aan het basis-emitter-pad van de genoemde ene transistor tussen het ingangs- en het uitgangs-aansluitpunt van de stroomspiegelschakeling is aangesloten, en waarvan de collector met de collector van de genoemde ene transistor is verbonden.

De genoemde ene transistor verzorgt dan het verschil tussen de uitgangsstromen van het verschilpaar bij het tegen de ene polariteit van de voedingsspanning vastlopen van het versterkte uitgangssignaal, terwijl de verdere transistor de verschilstroom bij het tegen de andere polariteit van de voedingsspanning vastlopen verzorgt.

In ver sterker schakelingen voor bijvoorbeeld audiotoepassmgen is het in het algemeen toelaatbaar dat het uitgangssignaal een bepaalde mate van vervorming bezit. Vooral bij signalen met een relatief groot dynamisch bereik is het veelal ongewenst dat kortstondige overbelas-tingspieken welke de tenminste ene eindtransistor in verzadiging sturen, een detectiesignaal opwekken.

Volgens een nog weer verdere uitvoeringsvorm van de uitvinding kan dit daardoor worden bewerkstelligd, dat op het uitgangsaansluitpunt van de comperator een drempelschakeling is aangesloten, met een uitgangsaansluitpunt voor het afgeven van het detectiesignaal bij het boven een bepaalde drempelwaarde in verzadiging geraken van de tenminste ene eindtransistor.

Een voor integratie geschikte uitvoeringsvorm van de verster-kerschakeling volgens de uitvinding met een drempelschakeling heeft het kenmerk, dat de drempelschakeling is opgebouwd uit een stroomreferentie-element en een eerste en tweede stroomspiegelschakeling van tegengesteld geleidingstype, waarbij het ingangsaansluitpunt van de eerste stroomspiegelschakeling samen met het uitgangsaansluitpunt van het stroomrefe-rentie-element op het uitgangsaansluitpunt van de comperator is aangesloten, en waarbij het uitgangsaansluitpunt van de eerste stroomspiegelschakeling met het ingangsaansluitpunt van de tweede stroomspiegelschakeling is verbonden, waarvan het uitgangsaansluitpunt het uitgangsaansluitpunt voor het afgeven van het detectiesignaal vormt.

De sterkte van de, door het stroomreferentie-element afgegeven referentiestroom is in hoofdzaak bepalend voor de mate van oversturing van de tenminste ene eindtransistor waarbij een detectiesignaal wordt afgegeven.

Een nog weer verdere uitvoeringsvorm van de versterkerschake-ling volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat het stroomreferentie-element voor het afgeven van een instelbare referentiestroom is ingericht. Op deze wijze is een versterkerschakeling verschaft, waarvan de maximaal toelaatbare vervorming op eenvoudige wijze kan worden vastgelegd.

Een uitvoeringsvorm van de versterkerschakeling volgens de uitvinding met uitstuurbegrenzing, dat wil zeggen waarbij het detectiesignaal bij het in verzadiging geraken van de tenminste ene eindstran-sistor voor het verminderen van de uitsturing hiervan wordt toegepast, heeft het kenmerk, dat deze voorts een regelinrichting omvat, voor het onder invloed van het detectiesignaal beïnvloeden van de amplitude van het te versterken signaal, met een ingangsaansluitpunt voor het hieraan toevoeren van het te versterken signaal, met een op het tweede ingangsaansluitpunt van de ingangstrap aangesloten uitgangsaansluitpunt en met een, met het uitgangsaansluitpunt van de comperator verbonden regelaan-sluitpunt voor het hieraan toevoeren van het detectiesignaal.

In tegenstelling tot bekende uitvoeringsvormen waarbij rechtstreeks de uitsturing van de eindtransistor wordt beïnvloed, hetgeen in de praktijk leidt tot een vervorming van het versterkte signaal, wordt bij deze uitvoeringsvorm van de versterkerschakeling volgens de uitvinding het aan de ingangstrap aangeboden te versterken signaal beïnvloed. De regelinrichting kan daartoe optimaal worden ontworpen, zodanig dat het te versterken signaal bij het verzwakken hiervan niet of verwaarloosbaar wordt vervormd.

Om te verhinderen dat kortstondige overstuursituaties tot een reactie van de regelinrichting leiden heeft een, van uitstuurbegrenzing voorziene uitvoeringsvorm van de versterkerschakeling volgens de uitvinding het kenmerk, dat het uitgangsaansluitpunt van de comperator door middel van een filterschakeling met het genoemde regelaansluitpunt is verbonden.

De uitvinding wordt in het navolgende nader toegelicht aan de hand van de bijgaande tekening. Hierin toont:

Fig. 1 een algemeen principeschema van een tegengekoppelde versterkerschakeling zonder verzadigingsdetectie,

Fig. 2 een principeschema van de versterkerschakeling volgens fig. ] met een uitgangstrap en een verschilpaar als ingangstrap,

Fig. 3 een uitvoeringsvorm van de schakeling volgens de uit vinding, met een op de ingangstrap van fig. 2 aangesloten comperator, pig, 45 5 en 6 principeschemars van de ingangstrap van de versterkerschakeling volgens de uitvinding,

Fig. 7 het principeschema van een uitvoeringsvorm van de drem- pelschakeling volgens de uitvinding, en

Fig. 8 een principeschema van een uitvoeringsvorm van de versterkerschakeling volgens de uitvinding met uitstuurbegrenzing.

In fig- 1 is een algemeen principeschema van een tegengekop pelde versterkerschakeling weergegeven. De versterkerschakeling 1 bevat een eerste voedingsaansluitpunt 2 voor het aansluiten van een positieve voedingsspanning +V en een tweede voedingsaansluitpunt 3 voor het aansluiten van een negatieve voedingsspanning, in dit geval massa. Tussen het uitgangsaansluitpunt 4 van de versterkerschakeling 1 en massa is een belastingsimpedantie ZL aangesloten, bijvoorbeeld een luidspreker.

De versterkerschakeling 1 bezit verder een inverterend, eerste ingangsaansluitpunt 5, waarop een terugkoppelnetwerk is aangesloten, dat in dit geval uit een met het uitgangsaansluitpunt 4 verbonden weerstand Rl en een met massa verbonden serieschakeling van een weerstand R2 en een condensator Cl bestaat. Aan het niet-inverterende, tweede ingangsaansluitpunt 6 van de versterkerschakeling 1 kan het te versterken sig naai Vj worden toegevoerd, hetgeen resulteert in een versterkt signaal VQ aan het uitgangsaansluitpunt 4 van de versterkerschakeling en een teruggekoppeld signaal V^· aan het eerste ingangsaansluitpunt 5.

De versterkerschakeling 1 kan van elk op zichzelf bekend type zijn, waarbij wordt opgemerkt dat bij toepassing van een inverterend terugkoppelnetwerk het eerste ingangsaansluitpunt 5 niet noodzakelijk als een inverterend ingangsaansluitpunt hoeft te zijn uitgevoerd.

Fig. 2 toont de versterkerschakeling volgens fig. 1 opgebouwd uit een omkaderde ingangstrap 7 en een daarop aangesloten omkaderde uit-gangstrap 8 met twee NPN-eindtransistoren Tl en T2, waarvan de collec-toremitterpaden in serie tussen het eerste voedingsaansluitpunt 2 en massa zijn aangesloten. De collector van de transistor Tl en de emitter van de transistor T2 zijn met elkaar verbonden en vormen het uitgangsaansluitpunt 4 voor het aansluiten van de belastingsimpedantie Z^. De bases van de eindtransistoren Tl en T2 worden in tegenfase aangestuurd door een stuurschakeling 9, met een ingangsaansluitpunt 10 waaraan het te versterken signaal vanaf de ingangstrap 7 wordt toegevoerd.

De ingangstrap 7 omvat een verschilpaar bestaande uit de PNP-transistoren T3 en T4 waarvan het gemeenschappelijke emitteraansluitpunt via een stroombronschakeling 11 met het eerste voedingsaansluitpunt 2 is verbonden. De basis van de transistor T3 vormt het niet-inverterende ingangsaansluitpunt 6 en de basis van de transistor T4 het inverterende ingangsaansluitpunt 5, waarop overeenkomstig fig. 1 het terugkoppelnetwerk Rl, R2, Cl is aangesloten.

De collectoren van de transistoren T3, T4 vormen respectievelijk een eerste 12 en tweede 13 uitgangsaansluitpunt van het verschilpaar, welke beide op de ingangen van een balans-naar-enkelzijdigomzetter 14 zijn aangesloten. Het uitgangsaansluitpunt 15 van de omzetter 14 is met het ingangsaansluitpunt 10 van de stuurschakeling 9 verbonden.

Een dergelijke, uit een ingangstrap 7 en uitgangstrap 8 opgebouwde versterkerschakeling 1 wordt bijvoorbeeld toegepast in de Philips $ IC's TDA 1514 en TDA 1516. Het spreekt vanzelf dat in plaats van de getoonde balanseindtrap met de eindtransistoren Tl, T2 ook een eenvoudige klasse A versterkertrap met één eindtransistor kan worden toegepast.

Bij voldoende tegenkoppeling in de ingangstrap 7, hetgeen met de, met onderbroken lijnen aangegeven weerstanden R3 en R4 kan worden ingesteld, geldt dat in niet-verzadigde toestand van de eindtransistoren Tl, T2 het ingangssignaal Vj_ nagenoeg gelijk is aan het teruggekoppelde signaal Vt. Bij een voldoende symmetrische opbouw van het verschilpaar T3, T4 is in dit geval de som van de te verwerken signalen op de uitgangsaansluitpunten 12, 13 daarvan nagenoeg gelijk aan nul.

Wanneer daarentegen het uitgangssignaal VQ tegen de voedingsspanning vastloopt, zal het teruggekoppelde signaal Vt niet verder toenemen, hetgeen bij een toename van het te versterken signaal V£ resulteert in ongelijke uitgangsspanningen op de uitgangsaansluitpunten 12, 13 van het verschilpaar. De uitvinding voorziet nu in het toepassen van middelen voor het detecteren van een dergelijk verschil m de uitgangssignalen van het verschilpaar T3, T4 in de ingangstrap 7 van de versterkerschakeling.

In een uitvoeringsvorm van de uitvinding, zoals getoond in fig. 3, wordt daartoe van een comperator 16 gebruik gemaakt, met een inverterend (-) en niet-inverterend (+) ingangsaansluitpunt, welke met het uitgangsaansluitpunt 12 en 13 van het verschilpaar zijn verbonden. Het signaal aan het uitgangsaansluitpunt 17 van deze comperator 16 is nu een maat voor het in verzadiging geraken van de eindtransistoren Tl, T2.

In fig· 4 is de ingangstrap van een voorkeursuitvoeringsvorm van de versterkerschakeling volgens de uitvinding weergegeven, waarbij de balans-naar-enkelzijdigomzetter 14 wordt gevormd door een stroomspie-gelschakeling bestaande uit de transistoren T5, T6 en T7. De stroomspiegelschakeling is opgebouwd uit transistoren van een tegengesteld gelei-dingstype als de transistoren T3, T4 van het verschilpaar. De emitters van de transistoren T5, T6 zijn met massa verbonden, terwijl op de met elkaar verbonden bases hiervan de emitter van de transistor T7 is aange sloten, waarvan de basis met de collector van de transistor T6 is ver bonden, en het ingangsaansluitpunt 18 van de stroomspiegelschakeling vormt. De collector van de transistor T7 is met het eerste voedingsaan-sluitpunt 2 verbonden. De collector van de transistor T5 vormt het uitgangsaansluitpunt 19 van de stroomspiegelschakeling, voor verbinding met het ingangsaansluitpunt 10 van de stuurschakeling 9 in de uitgangstrap 8. De werking van deze 'balans-naar-enkelzijdig omzetter is op zich bekend en behoeft geen nadere toelichting.

In de in fig. 4 getoonde voorkeursuitvoeringsvorm van de versterkerschakeling volgens de uitvinding wordt de detectie-innchtmg door een verdere transistor T8 gevormd, van een tegengesteld geleidings-type als de transistoren T3, T4. De basis van de transistor T8 is met het ingangsaansluitpunt 18 en de emitter met het uitgangsaansluitpunt 19 van de stroomspiegelschakeling verbonden, welke tevens het uitgangsaansluitpunt 15 van de omzetter vormt. De collector van de transistor T8 vormt nu het uitgangsaansluitpunt 17 voor het afgeven van het detectiesignaal.

De schakeling werkt als volgt. Bij het in verzadiging geraken van de eindtransistor T2 zal het teruggekoppelde uitgangssignaal Vt een vaste waarde aannemen. Toename van het ingangssignaal heeft tot gevolg dat de transistor T4 van het verschilpaar meer in geleiding wordt gestuurd dan de transistor T3. De collectorstroom van de transistor T4 wordt via de stroomspiegelschakeling T6, T7 en T5 in de collector van de transistor T5 gereproduceerd. Dit betekent dat de transistor T5 een grotere stroom voert dan de hiermee gekoppelde transistor T3 van het verschilpaar j waardoor de spanning op het uitgangsaansluitpunt 19 daalt en de transistor T5 in verzadiging komt. Hierdoor gaat de transistor T8 geleiden en een stroom lp, voeren, een en ander onder de aanname dat het uitgangsaansluitpunt 17 bijvoorbeeld via een weerstand met het eerste voedingsaansluitpunt 2 is verbonden (niet getoond). Deze stroom lp, is nu een maat voor de mate van oversturing van de eindtransistoren, en ongeveer gelijk aan (V^ - Vt)/(R3 + R4). Evenals het uitgangssignaal van de comperator 16 in fig. 3 is ook deze stroom lp, onafhankelijk van de belastingsimpedantie Z·^ op het uitgangsaansluitpunt 4 van de ver-sterkerschakeling.

Wanneer het in verzadiging geraken van de eindtransistor Tl moet worden gedetecteerd, dienen de aansluitingen van de basis en emitter van de transistor T8 onderling te worden verwisseld (niet getoond). Immers wanneer de eindtransistor Tl in verzadiging geraakt kan het uitgangssignaal V0 en bijgevolg het teruggekoppelde signaal Vt niet verder dalen, wanneer het uitgangssignaal Vp daalt. Hierdoor zal de transistor T3 van het verschilpaar meer in geleiding worden gestuurd dan de transistor T4 hiervan. Bijgevolg neemt de spanning op de collector van de transistor T5 ten opzichte van de spanning op de collector van de transistor T6 toe, waardoor de transistor T8 weer in geleiding komt en een detectiesignaal in de vorm van zijn collectorstroom levert.

Fig. 5 toont een soortgelijke schakeling als fig. 4, ten opzichte waarvan echter de verbindingen tussen het eerste en tweede uitgangsaansluitpunt 12, 13 van het verschilpaar en het ingangs- en uitgangsaansluitpunt 18, 19 van de stroomspiegelschakeling zijn verwisseld. Met deze schakeling wordt het in verzadiging geraken van de eindtransistor Tl gedetecteerd. Uiteraard kunnen ook nu weer de basis- en emitter-aansluitingen van de transistor T8 onderling worden verwisseld om het in verzadiging geraken van de eindtransistor T2 te detecteren.

Opgemerkt wordt dat het onderling verwisselen van de aansluitingen van de stroomspiegelschakeling en het verschilpaar een ten op zichte van de schakeling volgens fig. 4 geïnverteerd signaal aan het uitgangsaansluitpunt ]5 tot gevolg heeft. Door bijvoorbeeld de stuur-schakeling 9 aan te passen kan weer een geschikte uitsturing van de beide eindtransistoren worden bewerkstelligd.

Om te voorkomen dat de spanning op de basis van de transistor T7 van de stroomspiegelschakeling bij het in geleiding komen van de transistor T8 te veel daalt, kan tussen de bases van de transistoren T7 en T8 een weerstand R5 worden opgenomen, zoals bijvoorbeeld met onderbroken lijnen in fig. 5 is weergegeven.

Een verdere uitvoeringsvorm van de schakeling volgens fig. 4 waarmee zowel het tegen de ene als tegen de andere polariteit van de voedingsspanning vastlopen van het versterkte uitgangssignaal kan worden gedetecteerd is in fig. 6 weergegeven. De verdere transistor T9 kan een collectorstroom voeren wanneer de eindtransistor Tl in verzadiging komt, terwijl de transistor T8 zoals beschreven bij het in verzadiging geraken van de eindtransistor T2 in geleiding kan komen. Ook in deze schakeling kunnen een of twee weerstanden R5 worden opgenomen, overeenkomstig de schakeling volgens fig. 5.

In audioversterkers is verder in het algemeen een zekere mate van oversturing toelaatbaar. Daarbij is het dan niet gewenst dat de de-tectie-inrichting direct op het moment van het in verzadiging geraken van de eindtransistoren Tl, T2 een detectiesignaal afgeeft.

In fig· 7 is daartoe een op het uitgangsaansluitpunt 17 van de comperator aangesloten drempelschakeling getoond, bestaande uit een PNP-transistor TlO, een NPN-transistor TH, twee spanningsreferentie-elemen-ten Dl, D2 en een stroomreferentie-element Ιχ.

Zoals getoond in fig. 7, is tussen het uitgangsaansluitpunt 17 van de comperator en het eerste voedingsaansluitpunt 2 van de verster-kerschakeling een parallelketen bestaande uit de basis-emitterovergang van de transistor TlO, het spanningsreferentie-element Dl en het stroomreferentie-element Ιχ aangesloten.

De transistor TlO en het spanningsreferentie-element Dl vormen in wezen een eerste stroomspiegelschakeling, waarvan het ingangsaan-sluitpunt met het uitgangsaansluitpunt 17 van de comperator is verbonden. Op de collector van de transistor TlO, dit is het uitgangsaansluit punt van de eerste stroomspiegelschakeling, is een parallelketen be- staande uit de basis-emitterovergang van de transistor Tl3 en het span-ningsreferentie-element D2 aangesloten. De transistor Til en het span-ningsreferentie-element D2 vormen in wezen een tweede stroomspiegelschakeling, waarvan het ingangsaansluitpunt op het uitgangsaansluitpunt van de eerste stroomspiegelschakeling is aangesloten. De collector van de transistor Til, d.i. het uitgangsaansluitpunt van de tweede stroomspiegelschakeling, vormt nu het uitgangsaansluitpunt 17' voor het afgeven van het detectiesignaal.

De spanningsreferentie-elementen Dl, D2 zijn in fig. 5 als halfgeleiderdioden weergegeven, maar kunnen uiteraard ook als diode geschakelde transistoren of andere halfgeleiderovergangen zijn. Het stroomreferentie-element Ij kan op elke, op zichzelf bekende wijze worden gerealiseerd, en is bij voorkeur instelbaar. Het spreekt vanzelf dat ook andere, op zich algemeen bekende uitvoeringsvormen van stroom-spiegelschakelingen kunnen worden toegepast. De werking van de drempel-schakeling kan nu als volgt worden ingezien.

Zolang de van de transistor T8 gevraagde stroom bij het in verzadiging geraken van een of beide eindtransistoren Tl , T2 kleiner is dan de stroom die het stroomreferentie-element kan leveren, blijft de eerste stroomspiegelschakeling en bijgevolg ook de tweede stroomspiegelschakeling stroomloos. Pas wanneer de van de transistor T8 gevraagde stroom groter is dan die welke het stroomreferentie-element IT kan leveren, wordt er via het spanningsreferentie-element Dl stroom aan het voedingsaansluitpunt 2 van de schakeling onttrokken. Deze stroom wordt in de transistor Tl0 gespiegeld en via het spanningsreferentie-element D2 in de collectorleiding van de transistor Til c.q. het uitgangsaansluitpunt 37' van de drempelschakeling

Door het instelbaar uitvoeren van het stroomreferentie-element IT kan eenvoudig worden vastgelegd bij welke mate van oversturing van de eindtransistoren Tl, T2 een detectiesignaal aan het uitgangsaansluitpunt 17' van de drempelschakeling wordt afgegeven.

Zoals getoond in fig. 8, kan het detectiesignaal met voordeel aan een regelinrichting 20 worden toegevoerd, met een ingangsaansluitpunt 21 voor het aansluiten van het te versterken signaal V^, een uitgangsaansluitpunt 22 waarop het door de regelinrichting 20 beïnvloede, te versterken signaal kan worden afgenomen en dat met het tweede ingangsaansluitpunt 6 van de versterkerschakeling is verbonden, en een regelingangsaansluitpunt 23 voor het toevoeren van het detectiesignaal, in afhankelijkheid waarvan het te versterken signaal door de regel-inrichting 20 bijvoorbeeld wordt verzwakt.

Een dergelijke regelinrichting 20 kan bijvoorbeeld uitgevoerd zijn als een elektrische volumeregelaar of een verwerkingseenheid voor het langs digitale weg beïnvloeden van het te versterken signaal. Een dergelijke volumeregelaar wordt bijvoorbeeld toegepast in het Philips IC TDA 1074A. Een digitale bewerkingseenheid is bijvoorbeeld beschikbaar als Philips IC TDA 8420.

De instelling van de regelinrichting 20, zoals bijvoorbeeld bepaald door het op het regelaansluitpunt 23 aangesloten externe regel-signaal I] wordt bij het in verzadiging geraken van een eindtransis-tor door het detectiesignaal aan het uitgangsaansluitpunt 17 resp. 17' beïnvloed. Hierdoor verandert de instelling van de regelinrichting 20 en wordt het aan het tweede ingangsaansluitpunt 6 van de versterkersehake-ling toegevoerde signaal verzwakt. Hierdoor neemt de sturing van de eindtransistoren Tl, T2 af, zodat deze weer uit verzadiging geraken. Op deze wijze wordt het tegen de voedingsspanning vastlopen van het uitgangssignaal van de versterkerschakeling beperkt, zonder vervorming van het stuursig- naai van een van de eindtransistoren te introduceren.

Zonodig kan het detectiesignaal door middel van een filter-schakeling, bijvoorbeeld in de vorm van een integratorschakeling R7, R8, C2 met het regelaansluitpunt 23 van de regelinrichting 20 worden verbonden, om een gewenste regeling te verkrijgen. Door een geschikte keuze van de weerstanden R7 en R8 alsmede de waarde van de condensator C2, kan worden voorkomen dat een relatief kortstondige oversturing van de eindtransistoren Tl en T2 tot een verandering in het regelsignaal leidt.

Voor een deskundige zal het duidelijk zijn dat de transistoren in de, in het voorgaande besproken schakelingen voor wat betreft hun ge-leidingstype onderling kunnen worden verwisseld. Voor de stroomspiegel-schakeling in de ingangstrap kan in feite elke op zich voor dit doel geschikte schakeling worden toegepast. De transistoren T3 en T4 van het verschilpaar kunnen voorts elk bijvoorbeeld door een Darlington-paar worden vervangen.

Claims (9)

1. Versterkerschakeling met verzadigingsdetectie, omvattende een ingangstrap met een eerste en tweede ingangsaansluitpunt, een met deze ingangstrap gekoppelde uitgangstrap met tenminste één eindtransistor en een uitgangsaansluitpunt dat via een koppelnetwerk met het eerste ingangsaansluitpunt is verbonden, alsmede een detectie-inrichting voor het afgeven van een detectiesignaal bij het in verzadiging geraken van de tenminste ene eindtransistor, met het kenmerk, dat de detectie-inrichting wordt gevormd door met de ingangstrap gekoppelde middelen voor het tijdens bedrijf detecteren van een amplitudeverschil tussen een aan het tweede ingangsaansluitpunt toegevoerd, te versterken signaal en een, via het koppelnetwerk, aan het eerste ingangsaansluitpunt toegevoerd gedeelte van het, aan het uitgangsaansluitpunt beschikbare signaal.

2. Versterkerschakeling volgens conclusie ], met het kenmerk, dat de ingangstrap uit een verschilpaar is opgebouwd, met een inverterend eerste en een niet-inverterend tweede ingangsaansluitpunt en een respectievelijk eerste en tweede uitgangsaansluitpunt, waarbij de detectie-inrichting wordt gevormd door een met het eerste en tweede uitgangsaansluitpunt van het verschilpaar gekoppelde comperator, met een uitgangsaansluitpunt voor het afgeven van het detectiesignaal.

3. Versterkerschakeling volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat in serie met de respectieve emitters van de transistoren van het verschilpaar een eerste respectievelijk tweede weerstand is opgenomen.

4. Versterkerschakeling volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat het verschilpaar wordt belast door een stroomspiegelschake-ling, met een op het eerste en tweede uitgangsaansluitpunt van het verschilpaar aangesloten ingangs- en uitgangsaansluitpunt, waarbij de comperator wordt gevormd door een transistor van een geleidingstype tegengesteld aan het geleidingstype van de transistoren van het verschilpaar, van welke transistor het basis-emitterpad tussen het ingangs- en het uitgangsaansluitpunt van de stroomspiegelschakeling is aangesloten, en waarvan de collector het uitgangsaansluitpunt van de comperator vormt.

5. Versterkerschakeling volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de comperator van een verdere transistor van hetzelfde geleidingstype als de genoemde ene transistor is voorzien, van welke verdere transistor het basis-emitterpad tegengesteld aan het basis-emitterpad van de genoemde ene transistor tussen het ingangs- en het uitgangsaansluitpunt van de stroomspiegelschakeling is aangesloten, en waarvan de collector met de collector van de genoemde ene transistor is verbonden.

5. Versterkerschakeling volgens conclusie 4 of 5, met het ken~ merk, dat op het uitgangsaansluitpunt van de comperator een drempelschakeling is aangesloten, met een uitgangsaansluitpunt voor het afgeven van het detectiesignaal bij het boven een bepaalde drempelwaarde in verzadiging geraken van de tenminste ene eindtransistor.

7, Versterkerschakeling volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de drempelschakeling is opgebouwd uit een stroomreferentie-element en een eerste en tweede stroomspiegelschakeling van tegengesteld geleidingstype, waarbij het ingangsaansluitpunt van de eerste stroomspiegelschakeling samen met het uitgangsaansluitpunt van het stroomreferentie-element op het uitgangsaansluitpunt van de comperator is aangesloten, en waarbij het uitgangsaansluitpunt van de eerste stroomspiegelschakeling met het ingangsaansluitpunt van de tweede stroomspiegelschakeling is verbonden, waarvan het uitgangsaansluitpunt het uitgangsaansluitpunt voor het afgeven van het detectiesignaal vormt.

8, Versterkerschakeling volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het stroomreferentie-element voor het afgeven van een instelbare referentiestroom is ingericht.

9, Versterkerschakeling volgens één of meer van de conclusies 2 tot en met 8, met het kenmerk, dat deze voorts een regelinrichting omvat, voor het onder invloed van het detectiesignaal beïnvloeden van de amplitude van het te versterken signaal, met een ingangsaansluitpunt voor het hieraan toevoeren van het te versterken signaal, met een op het tweede ingangsaansluitpunt van de ingangstrap aangesloten uitgangsaansluitpunt en met een, met het uitgangsaansluitpunt van de comperator verbonden regelaansluitpunt voor het hieraan toevoeren van het detectiesignaal. ]0. Versterkerschakeling volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het uitgangsaansluitpunt van de comperator door middel van een filterschakeling met het genoemde regelaansluitpunt is verbonden. ]]. Versterkerschakeling volgens conclusie 10, met het—kenmerk, dat de filterschakeling wordt gevormd door een tussen het uitgangsaansluitpunt van de comperator en een eerste voedingsaansluitpunt aangesloten serieschakeling van een weerstand en een condensator, waarvan het verbindingspunt enerzijds met het regelaansluitpunt en anderzijds door middel van een verdere weerstand met een tweede voedingsaansluitpunt is verbonden.