SE452682B - Bryggkopplat slutsteg for en audioforsterkare - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 40 452 682 2 emittern hos var sin bipolär NPN-transistor T12 resp. T1u som styr transistorerna T2 och Tu. Nämnda baselektroder är även anslutna till den negativa polen -VCC via var sitt motstånd R2 resp. Ru. Transistorer- nas T12 och T14 kollektorer är anslutna till polen +VCC och deras bas- elektroder till en (icke visad) signalkälla, som styr transistorerna i mottakt.

Ett bryggslutsteg av detta slag har, även då ingen signal är när- varande, en i huvudsak konstant strömförbrukning uppgående till summan av de av strömgeneratorerna A1 och A3 avgivna strömmarna.

Strömgeneratorerna A1 och A3 utgöres vanligen av bipolära PNP- -transistorer som arbetar i det aktiva området och vilkas emittrar är anslutna till polen +VCc och kollektorer till den respektive transis- torns T2 och Tu kollektor. Detta kända stegs totala spänningsförlust är lika med summan av den ena NPN-transistorns T2 eller Tu kollektor- -emitterspänning vid bottning (VcESat) och kollektor-emitterspänningen hos den ena stnömgeneratorns A1 eller A3 PNP-transistor vid bottning (vcfisat) vid det aktiva områdets gräns.

Uppfinningen hänför sig således till ett bryggkopplat slutsteg i en audioförstärkare med en elektroakustisk omvandlare och uppvisar de i patentkravets 1 kännetecknande del definierade särdragen. Spe- ciellt gynnsamma utföringsformer definieras i de resterande kraven.

Det i enlighet med uppfinningen utförda bryggkopplade slutsteget innefattar således första, andra, tredje och fjärde halvledar-krets- element, vart och ett försett med första och andra klämmor och en styr- klämma, varvid de första och tredje kretselementen är av en första led- - ningstyp och de andra och fjärde kretselementen är av den andra, mot- satta ledningstypen. De första och tredje kretselementens första kläm- mor är härvid förbundna med en första matningsklämma via ett gemensamt likströms-generatorkretsorgan, under det att de andra och fjärde krets- elementehs första klämmor är förbundna med en andra matningsklämma av motsatt polaritet gentemot den första matningsklämman. Det första krets- elementets andra klämma är förbunden dels med det andra kretselementets andra klämma, dels med en första klämma för anslutning till omvandlarens ena klämma, under det att det tredje kretselementets andra klämma är förbunden dels med det fjärde kretselementets andra klämma, dels med en andra klämma för anslutning till omvandlarens andra klämma. Det and- ra och det fjärde kretselementets respektive styrklämma utgör ingångs- klämmor för tillförsel av en insignal i mottakt. Femte och sjätte halv- ledarkretselement av den andra ledningstypen har vartdera åtminstone en första och en andra klämma och en styrklämma, varvid dessa femte 10 15 20 25 30 '35 NO a 452 682 och sjätte kretselement har sina första klämmor förbundna med den andra matningsspänningskällepotentialen via ett gemensamt likströms- generatorsteg och sina styrklämmor förbundna med ingångsklämmorna så att de femte och sjätte kretselementen styrs i mottakt och i fas med det andra resp. fjärde kretselementet. Det femte kretselementets and- ra klämma är förbunden dels med det tredje kretselementets styrklämma, dels - via ett första resistivt element ~ med ett referensspännings- organ, under det att det sjätte kretselementets andra klämma'är för- bunden dels med det första kretselementets styrklämma, dels - via ett andra resistivt element - med referensspänningsorganet.

Medelst uppfinningen är det sålunda möjligt att åstadkomma ett bryggkopplat slutsteg för hörtelefonmottagare för låg matningsspän- ning, varvid slutsteget kan vara integrerat enligt monolittekniken och ha lägre strömförbrukníng än tidigare kända bryggkopplade slut- steg men i huvudsak identisk spänningsförlust.

Uppfinningen beskrives närmare nedan i form av ett utförings- exempel och under hänvisning till den bifogade ritningen, i vilken fig. 1 visar ett redan beskrivet kopplingsschema för ett känt brygg- slutsteg för en hörtelefonförstärkare och fíg. 2 utgör kopplings- schemat för ett bryggkopplat slutsteg enligt en föredragen utförings- form av uppfinningen. I de båda figurerna används samma hänvisninga- beteckningar för motsvarande komponenter.

Det i fig. 2 visade bryggslutsteget för en hörtelefonförstärkare innefattar ett par bipolära PNP-transistorer T1 och T3 samt ett par bipolära NPN-transistorer T2 och Tu.

Transistorernas T1 och T3 kollektorer är anslutna till den respektive kollektorn hos transistorerna T2 och Tu. De härvid uppkomna förbindningarna bildar var sin klämma A resp. B, till vilka en elektro- akustisk omvandlares TR första och andra klämma är anslutna.

Transistorns T1 emitter är ansluten till transistorns T3 emitter.

Den härvid uppkomna förbindelsen är via ett motstånd RE ansluten till en matningsspänningsgenerators positiva pol +VcC samt dessutom direkt till emittern hos en bipolär PNP-transistor T7, vars bas är kortsluten till kollektorn, som i sin tur är ansluten till matningsspänningskäl- lans negativa pol -VCC via en likströmsgenerator A2. Transistorernas T2 och Tu emittrar är direkt anslutna till den negativa polen -VCC.

Transistorns T2 bas är ansluten dels till polen -VCC via ett motstånd R2, dels till en bipolär NPN-transistors T12 emitter. Tran- sistorns Tu bas är ansluten dels till polen -VCC via ett motstånd Ru och dels till en bipolär NPN-transistors T emitter. Transistorernas 14 10 15 20 25 30 35 NO 452 682 H T12 och T1u kollektor är anslutna till en (icke visad) signalkälla som styr transistorerna i mottakt.

Det i fig. 2 visade slutsteget innehåller även ett par bipo- lära NPN-transistorer T5 och TS, vilkas baselektroder likaså är an- slutna till signalkällan, som styr dessa båda transistorer i mottakt och dessutom i fas med transistorerna T12 resp. T Transistorernas TS och T6 emittrar är båda anslutna till polen -Vä: via en gemensam likströmsgenerator A1.

Transistorernas TS och TS kollektorer är anslutna till den respektive baselektroden hos transistorn Ta resp. T1 vid kopplings- punkten E resp. F. Dessa båda kopplingspunkter E och F är via var sitt motstånd R3 resp. R1 anslutna till kollektorn hos en bipolär PNP- -transistor T8, vars emitter är ansluten till polen +VCC via ett mot- stånd R8. Transistorns T8 bas är direkt ansluten till transistorns T7 kollektor.

Arbetssättet för den i fig. 2 visade kretsen är följande.

Transistorns T8 kollektorström, som minskad med transistorernas T1 och T3 basströmmar flyter genom transistórerna T5 och TB, inställes av likströmsgeneratorns A1 och är konstant. Även transistorns TB emit- terström är konstant och ger således upphov till ett konstant spän- ningsfall över motståndet R8. Eftersom VRa * var: 'rs = VRE * VBB fr? kan man, genom att för pâ fackmannen känt sätt (t.ex. genom att göra likströmsgeneratorerna A1 och A2 likadana) göra transistorns T7 bas- -emitterspänning VBB T och transistorns T8 bas-emítterspänníng V lika stora, dvs.

BE T8 _V = V \ BE T7 BE T8 uppnå att spänningsfallet över motståndet RE, dvs VRE, blir lika med spänningsfallet VR8 över motståndet R8, alltså VRE = VR8.

Spänningen VRE är därför konstant eftersom värdet på den genom motståndet RE flytande strömmen IRE är given och konstant.

Motståndet RE, över vars klämmor spänningen V föreligger, kan . RE betraktas som en likströmsgenerator.

En konstant, av strömgeneratorn A2 avgiven andel IA2 av strömmen IRE flyter genom transistorn T7. Resterande del av strömmen IRE flyter emellertid genom bryggans transistorer T1, T T3 och Tu samt genom den 29 mellan klämmorna A och B inkopplade omvandlaren TR. Fördelningen av likströmmen IRE-IA2 i bryggkomponenterna och det därav följande netto- strömflödet i omvandlaren bestämmas av signalen. Om ingen signal upp- 10 15 20 25 30 35 H0 5 452 682 träder, är strömmen_genom transistorerna T1 och T2 lika med ström- men genom transistorerna T3 och Tu, varför nettoströmmen genom om- vandlaren TR är lika med noll.

I slutsteget regleras icke endast strömmen genom transistorerna T2 och Tu som funktion av den signal som skall förstärkas och matas till omvandlaren, utan dylik reglering sker även av strömmen genom transistorerna T1 och T3 till följd av transistorerna TS och T6. När signalen överstiger en förutbestämd nivå, kommer hela strömmen IRE-IA2 att flyta genom endast den ena av de båda transistorerna T1 och Ta.

Jämfört med det kända utgångssteget erhålles därför en halverad ström- förbrukning vid lika omvandlareffekt.

Som exempel kommer det fall nu att betraktas då den signal som skall matas till omvandlaren förorsakar en höjning av transistorns Tu kollektorstränoch en sänkning avtransistorns T2 kollektorström, vil- ket således medför att en ström passerar omvandlaren TR från klämman A till klämman B. Samtisigt sker en ökning av transistorns T6 kollek- torström och en minskning av transistorns TS kollektorström, vilket förorsakar att spänningsfallet ökar över motståndet R1 och minskar över motståndet R3. Dessutom ökar transistorns T1 bas-emitterspänning och basström och minskar transistorns Ta bas-emitterspänning och bas- -emitterspänning och basström, eftersom transistorns T1 kollektorström ökar och transistorns T3 kollektorström minskar. Jämfört med den tidi- gare kända kretsen blir resultatet härav lägre strömförbrukning vid samma strömstyrka genom omvandlaren TR.

Bryggslutsteget arbetar på liknande sätt och symmetriskt med avseende på närmast föregående förklaringar när signalen förorsakar en ökning av transistorns T2 kollektorström och en minskning av tran- sistorns Tu kollektorström.

Spänningsfallet är lika med summan av kollektor-emitterspänníngen vid bottning hos en NPN-transistor, kollektor-emitterspänningen hos en PNP-transistor och spänningsfallet över motståndet RE. Motståndet R8 har sådant värde att VR8, och därför VRE är mycket mindre (typiskt 0,06 V eller mindre). Summan av kollektor-emitterspänningen vid bott- ning av en PNP=transistor och spänningsfallet över RE är därför i praktiken i allt väsentligt lika med bottenspänningen för en PNP- -transistor. Bryggslutstegets spänningsfall är således i huvudsak lika med spänningsfallet hos det enligt känd teknik utförda bryggslutsteget.

Det föredragna,för en hörtelefonförstärkare avsedda bryggslut- steget är speciellt väl lämpat att integreras i ett monolitiskt halv- ledarblock under användning av kända integreringsmetoder. Även om ett enda utförande av uppfinningen beskrivits, kan 10 452 582 6 olika modifieringar vidtagas inom ramen för uppfinningen. Exempelvis kan motståndet Ra och motståndet R1 ersättas med dioder. Transistorer- nas TS och TS baselektroder kan i stället för att vara direkt anslutna till signalkällan vara anslutna till respektive emitter hos transis- torn T12 resp. T1u. Den av transistorerna T5 och T6 bildade differen- tíalkretsen kan utbytas mot en mer komplex differentialkonstruktion.

Transístorerna T1 och T3 kan var och en utbytas mot Darlingtonkretsar.

De i kretsen ingående bipolära transistorerna kan helt eller delvis utbytas mot fälteffekttransistorer, varvid för fackmannen välkända kretsmodifieringar samtidigt måste vidtagas. _.._-

Claims (12)

+ 452 682 ~Patentkrav

1. Bryggkopplat slutsteg i en audioförstärkare med en elektro- akustisk omvandlare (TR), innefattande första (TI), andra (T2} Tl2)1 tredje (Ta) och fjärde (Tu, T1u) halvledar-kretselement, vart och ett försett med första och andra klämmor och en styrklämma, varvid de första och tredje kretselementen är av en första ledningstyp och de andra och fjärde kretselementen är av den andra, motsatta lednings- typen, varvid de första och tredje kretselementens (T1, T3) första klämmor är förbundna med en första matningsklämma (+VCc) via ett ge- mensamt líkströms-generatorkretsorgan (RE), under det att de andra och fjärde krëtselementens första klämmor är förbundna med en andra mat- ningsklämma (~VCC) av motsatt polaritet gentemot den första matnings- klämman, och varvid det första kretselementets (T1) andra klämma är förbunden dels med det andra kretselementets andra klämma, dels med en första klämma (A) för anslutning till omvandlarens (TR) ena klämma, under det att det tredje kretselementets (T3) andra klämma är förbunden dels med_det fjärde kretselementets andra klämma, dels med en andra klämma (B) för anslutning till omvandlarens (TR) andra klämma, varjämte det andra (T2, T12) och det fjärde (Tu, T1u) kretselementets respektive styrklämma utgör ingångsklämmor för tillförsel av en insignal i mot- takt; k ä n n e t e c k n a t element av att femte och sjätte halvledarkrets- (T5, T6) av den andra ledningstypen vartdera har åtminstone en första och en andra klämma och en styrklämma, varvid dessa femte och sjätte kretselement har sina första klämmor förbundna med den andra matníngsklämman (Lv C) steg (A1) och sina styrklåmmor förbundna med ingângsklämmorna så att de via ett gemensamt likströmsgenerator- femte och sjätte kretselementen styrs i mottakt och i fas med det andra resp. fjärde kretselementet, varjämte det femte kretselementets andra klämma är förbunden dels med det tredje kretselementets styrklämma, dels - via ett första resistivt element (Rs) - med ett referensspän- ningsorgan, under det att det sjätte kretselementets andra klämma är förbunden dels med det första kretselementets styrklämma, dels - via ett andra resistivt element (R1) ~ med referensspänningsorganet.

2. Slutsteg enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a t av att de femte och sjätte kretselementens styrklämmor är förbundna med ingångs- klämmorna via det andra (T2, T12) resp. det fjärde (Tu, T1¿) kretsele- mentet. . _ ..t..u.a.._.' . ..._ .».».......1.;.......u..4...».... un: n.. ...w..4.4........4 . u: t .- v ___-ån. 4 f: 452 682 ,

3. Slutsteg enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att de första och andra resistiva elementen (R3, R1) utgöres av resistorer. '

4. Slutsteg enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att de första och andra resistiva elementen utgöres av dioder.

5. Slutsteg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n a t av att det gemensamma likströmsgeneratorkretsorganet innefattar ett tredje resistivt element (RE) och ett sjunde halvledarelement (T7) av den första ledningstypen och försett med åtminstone en första och en andra klämma och en styrklämma, varvid den första klämman och styr- klämman är anslutna till den andra matningsklämman (-VCC) via en lik- strömsgenerator (A2), under det att den andra klämman är ansluten dels till den gemensamma punkten mellan det första och det tredje kretsele- i v mentets resp. första klämma, dels till den första matníngsklämman (+VCC)f via det tredje resístiva elementet (RE); samt av att referensspännings- organet innefattar ett åttonde halvledarkretselement (T8) av den första ledningstypen och försett med första och andra klämmor och en styrkläm- ma, varvid detta åttonde kretselement har sin första klämma ansluten till den första matningsklämman (+Vcc) via ett fjärde resistivt ele- ment (R8), sin styrklämma ansluten till det sjunde kretselementets (T7) första klämma och sin andra klämma ansluten via det första resp. det andra resistiva elementet (R3, R1) till det femte resp. det sjätte kretselementets (T5, TG) andra klämma.

6. Slutsteg enligt kravet 5, k ä n n e t e c k n a t det fjärde resistiva elementet utgöres av en resistor.

7. Slutsteg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n a t av att åtminstone ett av halvledarkretselementen utgöres av en transistor med första och andra klämmor jämte styrklämma svarande mot kretselementets första klämma, andra klämma resp. styrklämma. av att

8. Slutsteg enligt något av kraven 3-7 då dessa ej beror av kravet 2, k ä n n e t e c k n a t av att_de andra och fjärde krets- elementen vart och ett utgöres av en första (T2 resp. Tu) och en andra transistor (T12 resp. T1u) av samma ledníngstyp och vardera med en första och en andra klämma samt en styrklämma, varvid den första tran- sistorns första och andra klämma och den andra transistorns styrklämma utgör själva det ifrågavarande kretselementets första klämma, andra klämma resp. styrklämma, varjämte den andra transistorn har sin första klämma ansluten dels till den första transistorns styrklämma, dels via ett motstånd (R2, Ru) till den andra matningsklämman (-VCC) och sin andra klämma ansluten till den första matningsklämman (+VCC). i i 1 452 682 9

9. Slutsteg enligt kravet 2 i kombination med något av kraven 3-7, k ä n n e t e o k n a t av att de andra och fjärde kretselementen vart och ett utgöres av en första (T2 resp. Tu) och en andra transistor (T12 resp. T1u) av samma ledningstyp och vardera med en första och en andra klämma samt en styrklämma, varvid den första transistorns första och andra klämma och den andra transistorns styrklämma utgör själva det ifrågavarande kretselementets första klämma, andra klämma resp. styrklämma; att den första klämman hos det andra kretselementets andra transistor (T12) är ansluten dels till styrklämman hos det andra krets- elemBntetS första transistor (T2), dels till det femte kretselementets (T5) styrklämma, och dels, via ett motstånd (R2) till den andra mat- ningsklämman (-VCC); att den första klämman hos det fjärde kretsele- mentets andra transistor (T1q) är ansluten dels till styrklämman hos det fjärde kretselementets första transistor (Tu), dels till det sjätte kretselementets (Te) styrklämma, och dels, via ett motstånd (Ru) till den andra matníngsklämman (-VCc); samt att den andra klämman hos de andra och fjärde kretselementens andra transistor (T12, T1u) är an- sluten till den första matningsklämman (+VCC).

10.Slutsteg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k- n a t av att de första och tredje kretselementen vart och ett utgöres av en första och en andra transistor av samma ledningstyp och vardera med en första och en andra klämma och en styrklämma, varvid den första transistorns första och andra klämmor och den andra transistorns styr- klämma utgör själva det ifrågavarande kretselementets första klämma, andra klämma resp. styrklämma, och varvid den andra transistorn har sin första klämma ansluten till den första transistorns styrklämma och sin andra klämma till den andra matningsklämman (-VCC).

11. ; Slutsteg enligt något av kraven 7-10, k ä n n e t e c k nna t av att transistorerna är bipolära transistorer, varvid den första kläm- man, styrklämman och den andra klämman utgöres av respektive transistors emitter, bas resp. kollektor.

12. Slutsteg enligt något av kraven 7-10, k ä n n e t e c k n a t av att transistorerna är fälteffekttransistorer, varvid den första klämman, styrklämman och den andra klämman utgöres av respektive tran- sistors emitter, styre resp. kollektor.