NO139285B - Forsterkerkrets. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en forsterkerkrets

som har et i det vesentlige konstant' strømforbruk, omfattende

en likespehningskilde'med to.klemmer, en kilde for signaler

som skal-forsterkes, eh /første-og en andre transistor som'har sine kollektor-emitterbaner seriekoplet mellom de to klemmer på spenningskilden, og.en nytteanor.dning koplet i parallell over den første transistor. Anvendelse av det horisontale avbøyningssystem i en fjernsynsmottaker som kraftkilde for andre kretser i mottakeren

er tidligere kjent, og det er særlig fordelaktig i fjernsyns-mottakere for farge og sort/hvitt- av den type der man^ ikke be-nytter en lavspent transformator som kraftkilde.

Audioforsterkerkretser forbruker variable energimengder som er avhengig av naturen av det audiosignal som skal gjengis. Der kraften for.drift av slike audiokretser avledes fra den horisontale avbøyningskrets i en tilhørende fjernsynsmottaker vil således den belastning audiokretsene danner på krafttil-førselen kunne få innvirkning på den kraft som er tilgjengelig for selve avbøyningskrétsen. Meden slik oppbygning vil således variasjoner i kraftforbruket i audiokretsen føre til variasjoner i den kraft som er tilgjengelig for avbøyning. Resultatet av dette kan være variasjoner i billedbredde som man får i.det tilhørende billedrør.

Tidligere kjente løsninger på problemet med variabelt kraftforbruk, såsom stabilisering av kraftkilden for avbøyning, ved hjelp av zenerdioder eller øket filtrering av krafttil-førselen, fører til mer kompliserte kretser og høyere omkost-ninger for mottakeren, og disse løsninger er lite tiltrekkende.

En krets utført i henhold., til prinsippene for foreliggende oppfinnelse kan innbefatte en audioforsterker med et i det vesentlige konstant strømforbruk og er beregnet for kopling til en spénningskilde som er avledet fra avbøynings-systemet' i en fjernsynsmottaker. Forsterkeren har første og andre transistorer seriekoplet mellom klemmene for spenningskilden. En belastning i form av en høyttaler er koplet over den første transistor. En forspenningskrets er anordnet for -forspenning av den andre transistor slik at man får et i det vesentlige konstant strømforbruk i forsterkeren uavhengig av nivået for utgangssignalet .■ Audiosignale.r som er koplet til den første transistor bevirker spenningsvariasjoner svarende til audiosignalene over belastningen.

Oppfinnelsen er kjennetegnet ved de i kravene gjengitte trekk og Kvil i det følgende bli forklart nærmere under henvis-ning til tegningen som gjengir delvis i blokkform og delvis som koplingsskjerna, en fjernsynsmottaker som innbefatter en foretrukken utførelsesform for oppfinnelsen.

En bærebølge som er modulert med fjernsynssignaler er-via en antenne 8, ført til kretser for mottaking og behandling a\ fjernsynssignaler, hvilke kretser innbefatter den vanlige sammenstilling av radiofrekvensavstemning 10, mellomfrekvensforsterker og detektor 20, videoforsterker 30, synkroniseringskretser 50, vertikal avbøyningskrets 60 og horisontal avbøyningskrets 70-koplet til en billedgjengiver 40. (Når det gjelder en fargefjern-synsmottaker ville denne sammenstilling av komponenter også innbefatte kretser for fargesynkronisering og fargegjengivelse, men disse er ikke vist).

Utgangen fra mellomfrekvensforsterkeren 20 behandles på vanlig måte i en mellomfrekvensforsterker og detektor 25 for lyd slik at man får et likerettet audiosignal som egner seg for gjengivelse.

Den likerettede utgang fra mellomfrekvensforsterkeren og detektoren 25 er koplet til en audio forforsterker 80. Forforsterkeren. 80 har transistorer 84, 86, 89 og 91, hver med emitter, basis og kollektor. Basis i transistoren 84- tilføres de likerettede lydsignaler gjennom en koplingskondensator 81. Emitteren i transistoren 84 er koplet til et referansepotensial-punkt, f.eks. jord, gjennom en motstand 85- Kollektoren i transistoren 84 er direkte koplet til basis i en transistor 86. Basis i transistoren 84 er tilsluttet motstander 82 og 83 som er koplet

mellom en kilde for +V spenning og jord.

Inngangsbasis for transistoren 86 er direkte koplet

til kollektoren i transistoren 84 og forspennes for styring fra denne. Emitteren i transistoren. 86' er koplet til kilden for arbeidsspenning +V ved hjelp av motstanden 87- Kollektoren i transistoren 86 er koplet til jord gjennom en motstand 88.

Basis i transistoren 89 er koplet direkte til koplingspunktet mellom kollektoren i transistoren 86 og motstanden 88 og tilføres et inngangssignal. Emitteren i transistoren 89 er koplet, til koplingspunktet mellom emitteren i transistoren 84 og motstanden 8.5, ved hjelp av en motstand 90. Kollektoren i transistoren 89 er direkte koplet til basis i transistoren 91 og avgir et inngangssignal.

Kollektoren i transistoren 91 er koplet til koplings- . punktet mellom emitteren i transistoren 89 og motstanden 90 ved hjelp av en motstand 93- Emitteren i transistoren 91 er koplet til en arbeidsspenningskilde med motstanden 92. Koplingspunktet for kollektoren i transistoren 91 og motstanden .93 er direkte, koplet til en klemme A som danner en utgangsklemme for forforsterkeren 80.

Klemmen A er direkte koplet til en audioutgangsfor-sterker 100. Forsterkeren 100 har transistorer 101, 105 og 106, hver med emitter, basis og kollektor. Kollektoren for inngangs-transistoren 101 er ved hjelp av en motstand 102, koplet til likespenningskilden for arbeidsspenningen +V som avledes fra den horisontale avbøyningskrets 70 på kjent måte (f.eks. ved like-retning av horisontale tilbakeløpspulser). Emitteren i transistoren 101 er direkte koplet til kollektoren i transistoren 105, og emitteren i transistoren 105 er direkte koplet til jord.

En kondensator 103 er koplet til koplingspunktet mellom kollektoren i transistoren 101 og motstanden 102 til en klemme for en høyttaler 104. Den annen klemme for høyttaleren 104 er koplet til koplingspunktet for emitteren i transistoren 101 og kollektoren i transistoren 105-Forspenning'for transistoren 105 fås fra transistoren 106 hvis emitter er koplet til koplingspunktet mellom motstanden 102 og kollektoren i transistoren 101. Mellom kollektoren i transistoren 106 og basis i transistoren 105 sitter det en strøm-begrensende motstand 107. Mellom basis i transistoren 105 og jord

er det koplet en motstand 108. Koplingspunktet mellom motstandene 107 og.108 er direkte koplet til basis i transistoren 10.5. Basis i transistoren 10-6' er .direkte koplet til koplingspunktet. for .en av klemmene til en motstand 111 og katoden forfén

•diode 110. Den" annen klemme for mot st anden 111 er koplet til jord. Anoden i dioden 110 er koplet.til katoden i en diode 109. 'Anoden i dioden 109 er koplet til spenningskilden for spenning

Under drift blir det Iikeréttede"signal fra mellomfrekvensforsterkeren og detektoren 25 for lyd forsterket og koplet til- audioforsterkeren 100 ved hjelp av en forforsterker 80. Forsterkeren 80 øker inngangsimpedansen sett fra likeretteren 25. • Antallet av transistorer og deres spesielle kopling avhenger av det ønskede drivkrav for audioforsterkeren 100.

Oppfinnelsen kan når den tilpasses forsterkeren 100, bringes til utøvelse med en hvilken som helst form for forforsterker 80. Tilfredsstillende drift har man fått i henhold til prinsippene for foreliggende oppfinnelse ved å kople klemmen A

i audioforsterkeren 100 direkte til koplingskondensatoren 81. Som et alternativ ble et enkelt forforsterkertrinn benyttet i henhold til foreliggende oppfinnelse ved kopling av kondensatoren 81 til basisklemmen for transistoren 91.

Audioforsterkeren 100 arbeider med en i det vesentlige konstant strøm på den måte som forklares nærmere i det følgende..

Kollektor-emitterbanene for forsterkertransistoren 101 og transistoren 105 der den sistnevnte tjener som en "strømsamler", ér seriekoplet fra jord gjennom en motstand 102 til kilden for spenning +V som avledes fra det horisontale avbøyningstrinn.

Likespenningen og basis av transistoren 101 velges lik halvparten av krafttilførselen +V med forspenning som fåes fra transistorforsterkeren 91 i forforsterkeren 80. Den strømsam-lende transistor 105 trekker en i det vesentlige konstant strøm •

I som velges ved hjelp av en motstand 102 slik det vil fremgå tydeligere i det følgende.

Transistoren 106 tilføres basisstrøm gjennom en motstand 111. De seriekoplede dioder 109, 110 stabiliserer basis-spenningen for transistoren 106 på summen av de "foroverrettede" spenningsfall over diodene (2Vb ) under spenningskilden for +V. Der transistoren. 106. og diodene 110 og 109 er like anordninger vil- spenningsfallet over dioden 110 i det vesentlige svare :. til emitter-basisspenningsfallet for transistoren 106. Spenningsfallet over motstanden 102 vil derfor være lik- spenningsfallet over dioden 109- Strømmen I bestemmes.av spenningsfallet . over dioden 109.dividert med verdien av motstanden 102. Kollektoren i transistoren 106 er en strømkilde som avgir basis-drivstrømmen for transistoren 105 gjennom motstandene 107- Motstanden 107 begrenser kollektorstrømmen i transistoren 106 og motstanden 108 utgjør en forholdsvis lav impedans mellom basis i transistoren 105 og jord. Hvis man ikke har påtrykt noen audiosignaler, vil strømmen gjennom.motstanden 102 dele seg i to strømmer hvorav den første er hovedstrømmen gjennom kollek tor-emitterbanene for transistorene for 101 og 105 til jord, og den annen strøm som er strømmen gjennom emitter-kollektorbanen for transistoren 106 og basis-emitterbanen for transistoren 105, til jord. Den sistnevnte strøm er ubetydelig siden dens verdi bare er I dividert med h™ for transistoren 105.

o FE

Strømmen som flyter gjennom motstanden 102 og kollektor-emitterbanene for transistorene 101 og 105 til jord prøves over motstanden 102 og holdes i det vesentlige konstant på grunn av banen gjennom transistoren 106. En økning av I fører til et øket spenningsfall over motstanden 102, noe som fører til en redusert drivstrøm gjennom transistoren 106 til basis i transistoren 105, som på sin side nedsetter strømmen I' . På samme måte vil spenningsfallet over motstanden 102 avta på grunn av et fall i I , samtidig-med at drivstrømmen til basis i transistoren 105 avtar. På denne måte vil en variasjon i I bli reflektert i spenningsfallet over motstanden 102 og kompen-seres av en tilsvarende basisdrivforandring for strømsamler-transistoren 105-

Hvis man antar at høyttaleren 104 ikke er koplet til kretsen og man setter strømmen i transistoren 106 ut av be-traktning, som nevnt ovenfor, vil strømmen I flyte fra arbeids-spenningskilden +V gjennom kollektor-emitterbanene for transistorene 101 og 105 til jord uavhengig av basisspenningen for transistoren 101. Når høyttaleren 104 er tilkoplet til transistoren 101 og et audiofrekvenssignal påtrykkes basis i transistoren 101, vil den i det vesentlige konstante likestrøm I deles i en vekselstrømkompbnent i^ gjennom kondensatoren 103

og høyttaleren 104, og (l0~i]_) gjennom transistoren 101. Disse

vekselstrømkomonenter summeres i kollektoren for. strømsamle-transistoren 105: + i1 = IQ..Man vil da se at strømmen gjennom transistoren 105 er lik 1^ uavhengig av.strømmen i^.

Strømmen IQ er ikke modulert.av i^ fordi strømmen gjennom transistoren 101 fremkommer ved en i det vesentlige fast verdi fra motstanden.102, diodene 109, 110 og transistoren -106, og er som dette uavhengig av audiofrekvensssignalet som påtrykkes transistoren 101. Strømmen gjennom.transistoren 101 varierer mellom null og 2 I (hår -- i^ = 1 )" og derfor kan signal-strømmen gjennom høyttaleren 104 variere mellom +1 og -IQ ved signalhastigheten for audiofrekvensen.

Forsterkeren 100 er i stand til å frembringe en maksimal signalstrøm på I spiss-til-spiss uavhengig av impedansen for høyttaleren 104 og arbeidsspenningen +V (når denne spenning ikke ligger under summen av spenningsfall over motstanden 102 og metningsspenningene for transistorene 101 og 105. Denne minimums-spennings er tilnærmet 1,5 volt). For nu å få en høy virknings-grad med en gitt verdi for arbeidsspenningen +V blir verdien av I og impedansen for høyttaleren 104 - under forutsetning av til-strekkelig høy verdig for kondensatoren 103 - fortrinnsvis til-passet slik at ved maksimal signalstrøm (I spiss-til-spiss)

vil den maksimale signalspenningssvingning fremkomme over transistorene 101 og 105- Den maksimale tilgjengelige signalspenningssvingning er +V minus summen av metningsspenningene for kollektor-emitter i transistorene 101 og 105 og spenningsfallet over motstanden 102. På denne måte vil den maksimalt tilgjengelige signalspenningsanplitude være +V minus tilnærmet 1,5 volt (spiss-til-spiss).

Som forklart tidligere måles den konstante strøm I

over motstanden 102 og' holdes stabil ved hjelp av transistoren 106 og diodene 109 og 110. Varmestabiliteten for I fåes ved hjelp av diodene 109 og 110 i basiskretsen for transistoren 106. Økning i den omgivende temperatur fører til en redusert emitter-basis-spenning for transistoren 106, noe som ville føre til en økt I strøm. Da den foroverrettede "spenning" for f.eks. en silisiumdiode endrer seg med temperatur med omtrent samme verdi som emitter-basis-spenningen i en silisiumtransistor, vil dioden 110 kompensere for emitter-basis-spenningsvariasjoner på grunn av temperaturen på transistoren 106, mens den gjenværende diode 109

gir en negativ températurkoeffisient for I på omtrent to deler pr. 1000 pr. grad Celsius. Hvis motstanden 102 kan be-traktes som ikke-variabel.med temperaturen vil I o avta svakt med økende omgivende temperatur, dg på samme måte vil IQ øke svakt med fallende omgivende temperatur. Slike negative tempé-raturkoef f isienter for I er ønskelige for drift av transistorene 101 og 105-

Ennu en forbedring i stabiliteten for det totale strøm-forbruk kan oppnås.ved å anordne forspenningen for basis i transistoren 101, som vist i den foretrukne utførelsesform, der varierende basisdrivstrøm for transistoren 101 også avledes gjennom motstanden 102.

De følgende parametre er blitt anvendt .i en foretrukken utføreIsesform:

En ytterligere fordel er at den viste audioforsterker-krets har en kortslutningsbeskyttelse for audioforsterkeren. I tilfelle man har en kortslutning over høyttalerklemmene kan den maksimale strøm bare nå en verdi på I slik at man holder kraft-o

avgivelsen konstant.

Claims (3)

1. Forsterkerkrets som har et i det vesentlige konstant strømforbruk, omfattende en likespenningskilde med to klemmer, eh kilde for signaler som skal forsterkes, en første (101) og en andre (105) transistor som har sine kollektor-emitterbaner seriekoblet mellom de to klemmer på spenningskilden og en nytteanordning (103,104) koblet i parallell over den første transistor, karakterisert ved anordninger (106,110) for forspenning av den annen transistor (105), slik at man får en i det vesentlige konstant strøm gjennom denne, hvilken forspenningsanordning omfatter en like-st rømimpedans (102) som er seriekoblet mellom en av spenningskildens klemmer og den første transistor (101), mens en tredje transistor (106). har en hovedstrømbane seriekoblet mellom kob- : lingspunktet for den nevnte impedans og den første transistor og en motstand (108) er koblet til spenningskildens annen klemme, hvilken annen transistor (105) har en styreelektrode koblet til hovedstrømbanen for den tredje transistor som på sin side har en styreelektrode koblet til et potensialreferansepunkt, slik at det blir mulig for den tredje transistor å endre forspenningen på den annen transistor for å holde den nevnte strøm i det vesentlige konstant,samt ved at signalkilden er koblet til den første transistor for å bevirke strømvariasjoner i denne svarende til de nevnte signaler, hvilke strømvariasjoner i den første transistor frembringer i det vesentlige like og motsatt rettede strømvariasjoner svarende til signalene i nytteanord-ningen.

2. Forsterkerkrets som angitt i krav ^.karakterisert ved at temperaturfølsomme anordninger (109 jHO) er koblet mellom en av spenningskildens to klemmer og det nevnte referansepunkt for potensialet.

3. Forsterkerkrets som angitt i krav 2, karakterisert ved at den temperaturfølsomme anordning som minst omfatter en sjikthalvleder (110).