DE1274659B - Transistor amplifier for a portable radio or tape recorder with optional operation either from a small-capacity battery built into the device or from a large-capacity voltage source that is independent of the device - Google Patents
Transistor amplifier for a portable radio or tape recorder with optional operation either from a small-capacity battery built into the device or from a large-capacity voltage source that is independent of the deviceInfo
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Description
Transistorverstärker für ein tragbares Rundfunk- oder Tonbandgerät mit wahlweisen Betrieb entweder aus einer in dem Gerät eingebauten Batterie kleiner Kapazität oder aus einer von dem Gerät unabhängigen Spannungsquelle großer Kapazität Die Erfindung betrifft einen Transistorverstärker für ein tragbares Rundfunk- oder Tonbandgerät, der wahlweise entweder aus einer in dem Gerät eingebauten Batterie kleiner Kapazität oder aus einer von dem Gerät unabhängigen Spannungsquelle großer Kapazität gespeist werden kann und dessen Endstufe mittels einer automatischen Umschaltvorrichtung bei Speisung aus der eingebauten Batterie mit kleinerer Ausgangsleistung als bei Speisung aus der unabhängigen Spannungsquelle arbeitet.Transistor amplifier for a portable radio or tape recorder with optional operation either from a battery built into the device smaller Capacity or from a large capacity voltage source independent of the device The invention relates to a transistor amplifier for a portable radio or Tape recorder, either from a battery built into the device small capacity or from a voltage source independent of the device large Capacity can be fed and its output stage by means of an automatic switching device when fed from the built-in battery with a lower output power than with Supply from the independent voltage source is working.
Bekanntlich sind Transistoren, insbesondere aber Leistungstransistoren in Endverstärkerstufen, bezüglich ihrer Ausgangsleistung sehr abhängig von der Umgebungstemperatur. Bei steigender Umgebungstemperatur nimmt der Widerstand des Kollektorkreises schnell ab, so daß ein unzulässig hoher Strom fließt, der leicht zur Zerstörung des Transistors führt. Im allgemeinen begegnet man dieser Gefahr durch gute Kühlung des Transistors mittels Kühlbleche (Flanschtypen) oder ähnlicher Vorrichtungen. Solche Kühlvorrichtungen sind jedoch aufwendig und beanspruchen einen relativ großen Raum, so daß ein wesentlicher Vorteil des Transistorverstärkers, nämlich kleiner Raumbedarf und geringes Gewicht, praktisch teilweise verlorengeht, und werden daher in tragbaren Geräten nicht gern verwendet.It is well known that transistors, but especially power transistors in power amplifier stages, their output power is very dependent on the ambient temperature. When the ambient temperature rises, the resistance of the collector circuit increases quickly from, so that an impermissibly high current flows, which can easily destroy the transistor leads. In general, this risk is countered by good cooling of the transistor by means of cooling plates (flange types) or similar devices. Such cooling devices are, however, expensive and take up a relatively large space, so that an essential Advantage of the transistor amplifier, namely small space requirements and low weight, practically partially lost, and are therefore not fond of portable devices used.
Man hat deshalb vorgeschlagen, mittels temperaturabhängiger Widerstände in der Emitter- oder Kollektorleitung des Endtransistors einen unzulässig hohen Anstieg des Kollektorstromes zu verhindern. Der Widerstandswert dieser Widerstände wird von dem sie durchfließenden Strom bestimmt.It has therefore been proposed to use temperature-dependent resistors in the emitter or collector line of the output transistor an impermissibly high To prevent the collector current from rising. The resistance value of these resistors is determined by the current flowing through it.
Für kleine, in Kompaktbauweise hergestellte Transistorverstärker, wie sie z. B. mit transformatorlosen NF-Endstufen in tragbaren Rundfunk- oder Tonbandgeräten Verwendung finden, ist diese Maßnahme wenig geeignet, da die temperaturabhängigen Widerstände auf Grund ihrer Arbeitsweise Wärmequellen bilden und ihre Wärme wegen der gedrängten Bauweise nicht abgeführt werden kann, sondern eine Temperaturerhöhung der übrigen Bauteile, einschließlich der Endtransistoren, bewirkt. Auch wäre es wenig sinnvoll, von vornherein alle Geräte mit den kostenerhöhenden temperaturabhängigen Widerständen auszurüsten, wenn später viele dieser Geräte gar nicht mit erhöhter Leistung an einer unabhängigen Spannungsquelle größerer Kapazität betrieben werden sollen.For small, compact transistor amplifiers, how they z. B. with transformerless AF output stages in portable radio or tape recorders Find use, this measure is not very suitable because the temperature-dependent Resistances form heat sources because of their mode of operation and because of their heat the crowded construction can not be dissipated, but an increase in temperature the other components, including the output transistors, causes. It would also be little sense, from the outset all devices with the cost-increasing temperature-dependent Equip resistors, if later many of these devices do not even use increased Power can be operated on an independent voltage source of greater capacity should.
Es ist bekannt, tragbare und mit einer eingebauten Batterie versehene Transistorgeräte, wie Rundfunkempfänger oder Tonbandgeräte, so auszubilden, daß sie in Kraftfahrzeugen an die Anlasserbatterie angeschlossen werden können. Solche Geräte sind mit einer meist automatisch wirkenden Umschaltvorrichtung ausgestattet, die beim Einsetzen des Gerätes in eine an der Karosseriewand befestigte Halterung die im Gerät eingebaute kleine Batterie abschaltet und dafür die große Batterie des Kraftfahrzeuges an das Gerät anschaltet; gleichzeitig wird in vielen Fällen der in dem Gerät befindliche Lautsprecher kleiner Leistung abgeschaltet und ein im Kraftfahrzeug befindlicher Lautsprecher großer Leistung angeschaltet. So arbeitet z. B. eine Anlage dieser Art als tragbares Gerät mit einer Ausgangsleistung von etwa 1 Watt, während bei Anschaltung an die Kraftfahrzeugbatterie eine Ausgangsleistung von über 2,5 Watt erreicht wird. Bei einer derartigen Anlage kann bei Verwendung als tragbares Gerät auf Schutzmaßnahmen für die Endtransistoren verzichtet werden, wenn die Endtransistoren selbst bei hohen Raumtemperaturen den entsprechend großen Kollektorstrom ohne besondere Kühlvorrichtung aushalten.It is known to be portable and equipped with a built-in battery To train transistor devices, such as radio receivers or tape recorders, that they can be connected to the starter battery in motor vehicles. Such Devices are equipped with a mostly automatic switching device, when the device is inserted into a bracket attached to the body wall the small battery built into the device switches off and the large battery instead the motor vehicle turns on to the device; at the same time will in many cases the low-power loudspeaker in the device is switched off and on The loudspeaker located in the motor vehicle is switched on with high power. So works z. B. a system of this type as a portable device with an output power of about 1 watt, while an output power when connected to the vehicle battery of over 2.5 watts is achieved. In such a system, when using As a portable device, protective measures for the output transistors are dispensed with, if the output transistors are correspondingly large even at high room temperatures Withstand the collector current without a special cooling device.
Erfahrungsgemäß ist bei etwa 1 Watt Ausgangsleistung eine solche Verstärkerendstufe mit zwei Komplementärtransistoren wirtschaftlich erstellbar. Sobald aber dasselbe Gerät an eine große stationäre Batterie, beispielsweise an die Anlasserbatterie innerhalb eines Kraftwagens, angeschlossen und auf 2,5 Watt Ausgangsleistung umgeschaltet wird, kann auf eine Kühlvorrichtung bzw. eine auf Temperatur ansprechende Schutzvorrichtung nicht mehr verzichtet werden. Um nun das tragbare Gerät mit solchen Vorrichtungen nicht zu belasten, schlägt die Erfindung vor, daß für die Speisung des Verstärkers aus der unabhängigen Spannungsquelle ein zwischen dieser und dem Verstärker außerhalb des Gerätes angeordneter temperaturabhängiger Spannungsregler vorgesehen ist, der einen seinen Widerstandswert in Abhängigkeit von der Temperatur ändernden und derselben Umgebungstemperatur wie der Leistungstransistor des Verstärkers ausgesetzten Widerstand enthält und die am Verstärker liegende Speisespannung mit steigender Temperatur vermindert.Experience has shown that such an amplifier output stage is at around 1 watt output power Can be created economically with two complementary transistors. But as soon as the same Device to a large stationary battery, such as the starter battery inside a motor vehicle, connected and switched to 2.5 watt output power can rely on a cooling device or a protective device that is sensitive to temperature can no longer be waived. To now the portable device with such Devices not to load, the invention proposes that for the supply of the amplifier from the independent voltage source between this and the amplifier outside the device arranged temperature-dependent voltage regulator is provided, the one whose resistance value changes depending on the temperature and the same Ambient temperature as the amplifier's power transistor exposed resistance and the supply voltage applied to the amplifier with increasing temperature reduced.
Wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß der temperaturabhängige Widerstand von dem Verstärker räumlich getrennt ist und sein Widerstandswert nur von der Umgebungstemperatur, der auch die Endtransistoren ausgesetzt sind, nicht aber von der Größe eines ihn durchfließenden Stromes bestimmt wird.An essential feature of the invention is that the temperature-dependent Resistance from the amplifier is spatially separated and its resistance value only of the ambient temperature to which the output transistors are also exposed but is determined by the size of a current flowing through it.
Im Gegensatz zu den bekannten Stabilisierungsschaltungen, bei denen ein temperaturabhängiger Widerstand dafür sorgt, -daß die Betriebsspannung auch bei Schwankungen der Umgebungstemperatur konstant bleibt, wird bei der Erfindung die Betriebsspannung herabgesetzt, wenn die Umgebungstemperatur steigt, und umgekehrt.In contrast to the known stabilization circuits, where a temperature-dependent resistor ensures that the operating voltage also remains constant with fluctuations in the ambient temperature, is in the invention the operating voltage is reduced when the ambient temperature rises, and vice versa.
Da bei der Anordnung nach der Erfindung der temperaturabhängige Spannungsregler außerhalb des Verstärkers angeordnet ist, braucht für den als tragbares Gerät mit verminderter Ausgangsleistung betriebenen Transistorverstärker nicht mehr das Gewicht und der Raum für einen temperaturabhängigen Regler oder eine Kühlvorrichtung vorgesehen zu werden.As in the arrangement according to the invention, the temperature-dependent voltage regulator is arranged outside of the amplifier, needs as a portable device with Reduced output power operated transistor amplifiers no longer the weight and the space is provided for a temperature-dependent controller or a cooling device to become.
In einem ersten Ausführungsbeispiel nach der Erfindung besteht der Spannungsregler im wesentlichen in an sich bekannter Weise aus einem Transistor, dessen Emitter-Kollektor-Strecke als Längswiderstand zwischen einem Pol der Batterie und dem Verstärker liegt und dessen Basis über einen Transistor gesteuert wird, dessen Basis an einem Abgriff eines parallel zum Ausgang des Spannungsreglers geschalteten Spannungsteilers liegt, der den temperaturabhängigen Widerstand enthält. Von Vorteil ist es, wenn der temperaturabhängige Widerstand ein Kaltleiter oder eine Parallel- oder Reihenschaltung eines Kaltleiters mit einem ohmschen Widerstand ist, der in dem emitterseitigen Abschnitt des Spannungsteilers liegt.In a first embodiment of the invention there is Voltage regulator essentially in a manner known per se from a transistor, its emitter-collector path as series resistance between one pole of the battery and the amplifier and whose base is controlled by a transistor, the base of which is connected to a tap connected in parallel to the output of the voltage regulator Voltage divider, which contains the temperature-dependent resistance. Advantageous it is when the temperature-dependent resistance is a PTC thermistor or a parallel or series connection of a PTC thermistor with an ohmic resistance, which is in the emitter-side section of the voltage divider lies.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Spannungsregler ein mindestens einen selbstschwingenden Transistor enthaltender und von einer Batterie gespeister Gleichspannungswandler, wobei im Basiskreis des selbstschwingenden Transistors ein temperaturabhängiger Widerstand mit positiven Temperaturkoeffizienten (Kaltleiter) oder ein Kaltleiter in Reihen- oder Parallelschaltung mit einem ohmschen Widerstand liegt. Zweckmäßig ist die Basis des selbstschwingenden Transistors über den Kaltleiter mit dem Abgriff eines parallel zur Batterie liegenden Spannungsteilers verbunden.In a second embodiment, the voltage regulator is at least one containing a self-oscillating transistor and powered by a battery DC-DC converter, with a self-oscillating transistor in the base circuit temperature-dependent resistance with positive temperature coefficient (PTC thermistor) or a PTC thermistor connected in series or in parallel with an ohmic resistor lies. The base of the self-oscillating transistor via the PTC thermistor is useful connected to the tap of a voltage divider lying parallel to the battery.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den nachstehend erläuterten, in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung hervor.Further details of the invention can be found in the Embodiments of the invention shown in the drawing.
F i g. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Transistor-Endverstärkers, bei dem die Regelvorrichtung räumlich vom Verstärker getrennt in einem mit zwei Transistoren bestückten Spannungsstabilisator untergebracht ist; F i g. 2 stellt das Prinzipschaltbild eines Verstärkers dar, bei dem die Regelvorrichtung räumlich vom Verstärker getrennt in einem mit zwei Transistoren bestückten Gleichspannungswandler untergebracht ist; F i g. 3 zeigt den Verlauf der Ausgangsspannung U eines geregelten Stromversorgers als Funktion der Raumtemperatur r0; F i g. 4 zeigt den Verlauf des Ohmwertes R an einem PTC-Widerstand mit einem parallelgeschalteten Festwiderstand als Funktion der Raumtemperatur 0; F i g. 5 zeigt den entsprechenden Kurvenverlauf mit einem in Reihe geschalteten Festwiderstand.F i g. 1 shows the basic circuit diagram of a transistor output amplifier, in which the control device is spatially separated from the amplifier in one with two Transistors equipped voltage stabilizer is housed; F i g. 2 represents the basic circuit diagram of an amplifier, in which the control device spatially separated from the amplifier in a DC / DC converter equipped with two transistors is housed; F i g. 3 shows the course of the output voltage U of a regulated Electricity supplier as a function of room temperature r0; F i g. 4 shows the course of the Ohmic value R at a PTC resistor with a parallel-connected fixed resistor as a function of room temperature 0; F i g. 5 shows the corresponding curve with a series-connected fixed resistor.
In F i g. 1 stellt 1 einen NF-Verstärker dar, bestehend aus einer mit zwei Transistoren 19 und 20 in Komplementärschaltung bestückten Endstufe und einer Treiberstufe 18. Das Stromversorgungsgerät für den Verstärker 1 besteht aus einer Batterie 2, die mit einem zweifach transistorisierten Stabilisator 5, 7 gekoppelt ist. Der Spannungsregler 3 besteht im wesentlichen aus einem Transistor 5, dessen Emitter-Basis-Strecke als Längswiderstand zwischen dem Pluspol der Batterie 2 und dem Verstärker 1 liegt und dessen Basis 6 über einen zweiten Transistor 7 gesteuert wird, dessen Basis 8 an einem Abgriff 9 eines parallel zum Ausgang des Spannungsreglers 3 geschalteten Spannungsteilers 4, 10 liegt, der den temperaturabhängigen Widerstand 4, im Beispielsfall einen PTC-Widerstand (Kaltleiter), enthält.In Fig. 1 shows 1 an LF amplifier consisting of one with two transistors 19 and 20 in complementary circuit equipped output stage and a driver stage 18. The power supply for the amplifier 1 consists of a battery 2 coupled to a double transistorized stabilizer 5, 7 is. The voltage regulator 3 consists essentially of a transistor 5 whose Emitter-base path as series resistance between the positive pole of battery 2 and the amplifier 1 is and its base 6 is controlled via a second transistor 7 whose base 8 is connected to a tap 9 of a parallel to the output of the voltage regulator 3 switched voltage divider 4, 10 is the temperature-dependent resistance 4, in the example a PTC resistor (PTC thermistor).
In F i g. 2 besteht das Stromversorgungsgerät für den Verstärker 1 ebenfalls aus einer Batterie 12, die jedoch in diesem Beispielsfall mit einem Gleichspannungswandler gekoppelt ist. Der Spannungsregler 13 besteht im wesentlichen aus einem im Gegentakt schwingenden Oszillator 11, der über einen Transformator 21 induktiv rückgekoppelt und gleichzeitig über einen Gleichrichter 23 an den Verstärker 1 angekoppelt ist. Im Basiskreis des selbstschwingenden Transistors 11 liegt ein temperaturabhängiger Widerstand 14 mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC). Der PTC-Widerstand 14 liegt mit dem einen Pol an dem Abgriff 15 eines parallel zur Batterie 12 liegenden Spannungsteilers 16, 17; 22 ist der Lautsprecher am Ausgang der Endstufe des Verstärkers 1 bzw. seine Zuleitung vom Verstärker.In Fig. 2 is the power supply for amplifier 1 also from a battery 12, but in this example with a DC voltage converter is coupled. The voltage regulator 13 consists essentially of a push-pull oscillating oscillator 11, which is inductively fed back via a transformer 21 and at the same time is coupled to the amplifier 1 via a rectifier 23. In the base circle of the self-oscillating transistor 11 there is a temperature-dependent one Resistor 14 with positive temperature coefficient (PTC). The PTC resistor 14 one pole is connected to the tap 15 of a parallel to the battery 12 Voltage divider 16, 17; 22 is the loudspeaker at the output of the amplifier's output stage 1 or its lead from the amplifier.
In beiden Ausführungsbeispielen wird durch die temperaturabhängige Regelvorrichtung die am Verstärker 1 liegende Stromversorgerspannung U bei Raumtemperaturen bis etwa 45° C praktisch in gleicher Höhe, beispielsweise 6 Volt, gehalten; sobald die Außentemperatur den Wert von 45° C überschreitet, fällt die Spannung U schnell ab; dementsprechend wird der Kollektorstrom der Transistorendstufe auf einen Wert gedrosselt, der für den Transistor unschädlich ist.In both exemplary embodiments, the temperature-dependent control device keeps the power supply voltage U applied to the amplifier 1 at room temperatures of up to about 45 ° C. at practically the same level, for example 6 volts; as soon as the outside temperature exceeds 45 ° C, the voltage U drops rapidly; accordingly, the collector current of the transistor output stage is throttled to a value which is harmless to the transistor.
In F i g. 4 und 5 sind die Widerstandskurven der Regelvorrichtung bzw. des PTC-Widerstandes als Funktion der Außentemperatur 72 dargestellt. Die gestrichelte Kurve deutet in beiden F i g. 4 und 5 den Verlauf des Widerstandswertes R eines PTC-Widerstandes an. Die ausgezogene Kurve in F i g. 4 zeigt den Verlauf des Widerstandswertes R bei Parallelschaltung eines ohmschen Widerstandes zum PTC-Widerstand, während die ausgezogene Kurve in F i g. 5 den Verlauf des Widerstandswertes R bei Serienschaltung eines ohmschen Widerstandes mit dem PTC-Widerstand wiedergibt. In allen Fällen bleibt der Widerstand R bis etwa 40° C konstant, um dann ziemlich schnell anzusteigen. Man erkennt, daß sowohl bei Parallel- als auch bei Serienschaltung der Widerstände der Anstieg von R flacher verläuft. Dementsprechend wird auch die U-Kurve in F i g. 3 in ihrem Verlauf mehr oder weniger abgeflacht, so daß durch eine entsprechende Widerstandskombination jede beliebige Spannung und damit Leistungsabgabe des Verstärkers bei bestimmten maximalen Raumtemperaturen einstellbar ist. Auf diese Weise kann der Spannungsregler so eingestellt werden, daß der dazugehörige Verstärker bei jeder beliebigen Raumtemperatur stets die optimale Leistung abgibt, ohne überlastet zu werden.In Fig. 4 and 5 are the resistance curves of the control device or the PTC resistance as a function of the outside temperature 72. The dashed Curve indicates in both figures. 4 and 5 show the course of the resistance value R a PTC resistor. The solid curve in FIG. 4 shows the course of the resistance value R when an ohmic resistor is connected in parallel to the PTC resistor, while the solid curve in FIG. 5 shows the course of the resistance value R with a series connection of an ohmic resistor with the PTC resistor. In all cases remains the resistance R constant to about 40 ° C then pretty quickly to rise. It can be seen that both in parallel and in series connection the resistances the rise of R is flatter. The U-curve in FIG. 3 more or less flattened in their course, so that by an appropriate combination of resistors any voltage and thus power output of the amplifier can be set at certain maximum room temperatures. To this Way, the voltage regulator can be adjusted so that the associated amplifier always delivers optimum performance at any room temperature, without overloading to become.
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DE1966B0087330 DE1274659B (en) | 1966-05-27 | 1966-05-27 | Transistor amplifier for a portable radio or tape recorder with optional operation either from a small-capacity battery built into the device or from a large-capacity voltage source that is independent of the device |
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1966
- 1966-05-27 DE DE1966B0087330 patent/DE1274659B/en active Pending
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