DE2203817A1

DE2203817A1 - Verstarkerendstufe

Info

Publication number: DE2203817A1
Application number: DE19722203817
Authority: DE
Inventors: Michael Bingley York shire Tiley (Großbritannien)
Original assignee: Rank Organization Ltd
Current assignee: Rank Organization Ltd
Priority date: 1971-01-27
Filing date: 1972-01-27
Publication date: 1972-09-07
Also published as: NL7200962A; CH534981A; GB1346069A

Description

Die Erfindung betrifft eine echt komplementäre Verstärkerendstufe, mit Transistoren.

Lei Niederfrequenzverstärkern hoher Qualität wird allgemein eine sogenannte quasi-komplementäre Endstufe verwendet. In einer bekannten Ausführungsform werden zwei Transistoren entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps als Treiberstufen zwischen einem Vorverstärkertransistor und zwei Sndtransistoren übereinstimmenden Leitfähigkeitstyps verwendet. Quasi-komplementäre Schaltungen sind jedoch gewissen Einschränkungen unterworfen. Hiörzu gehören ein Leistungsverlust durch strombegrenzende Widerstände im Basis- oder Emitterkreis der Endstufentransistoron und die Tatsache, daß eine Strombegrenzung zum vollständigen Schutz der Endstufentransistoren ungeeignet ist. Diese beiden Nachteile werden durch eine sogenannte oclit komplementäre .,'Jndctuio vermieden, bei der zwei Endstufentrancistoran durch symmetrische Positiv- und Negativstromfjiaollon gespeist worden und beide einen entgegengesetzten L';iti^:ihi£ikeiti3typ zu Troibcrtransistoren haben, die an ihre Ennincloktroden angeschlossen sind.

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Die quasi-komplementären Schaltungen haben jedoch auch drei weitere Nachteile, die nicht so einfach zu vermeiden sind. Es besteht nämlich das Erfordernis, bei den Endstufentransistoren eine Ruhestromeinstellung in Anpassung an Schaltungstoleranzen und eine thermische Rückkopplung zur Stabilisierung des Ruhestroms vorzusehen. Ferner entsteht eine Zunahme der Verzerrung bei schwachen Signalen. Es hat sich gezeigt, daß auch diese weiteren Kachteile durch die Erfindung vermeidbar sind.

Eine Verstärkerendstufe nach der Erfindung ist zur Vermeidung der vorstehend aufgezeigten Nachteile derart ausgebildet, daß zwei Treibertransistoren entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in ihrem Steuerstromkreis jeweils Schaltelemente enthalten, die einen AB-Betrieb erzeugen.

In einer Ausführungsform enthält eine nach der Erfindung aufgebaute komplementäre Verstärkerendstufe zwei Treibertransistoren entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, deren Emitter-Kollektor-Strecken zwischen die Basiselektroden zweier Endstufentransistoren entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps und einen gemeinsamen Schaltungspunkt für einen vorbestimmten Spannungspegel geschaltet sind. Ferner sind zwei Netzwerke jeweils mit einer Emitter-Kollektor-Strecke in Reihe geschaltet, so daß sie zwei Signalwege zu dem gemeinsamen Schaltungspunkt bilden. Einer dieser Signalwege ist für relativ schwache Signale nicht leitfähig.

Vorzugsweise hat für jedes netzwerk der andere Gignalweg in erster Linie Uiderstendseigenschaiten. Dies erzou»;t eine verbesserte Linocirität für schwache Signale im echten AL-üetrieb. Wir stärkere Signale ist der ernte Si-MaIve£; dec ixv.L-.v/ci-Le leitend und bildet vorzugsweise eine Verbindung ~u con ^d so.iiien Scus.ltun^Epurrrlcn. Hierzu ist in jedem diccer Si;;n eine Diode vorgesehen. Das Ergebnis r.j.nd ,^f;eriijp;e r^rcuoei -i;;e

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Verzerrungen, gleichzeitig werden jedoch die Vorteile hinsichtlich Leistungsverlust, verglichen mit den quasi-komplementären Schaltungen beibehalten.

Ein Ausführuhgsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Figur beschrieben, die eine Schaltungsanordnung für eine komplementäre Endstufe eines liiederfrequenzverstärkers zeigt.

Die dargestellte Schaltung enthält einen pnp-Vorverstärkertransistor 10, dessen Emitter-Kollektor-Strecke mit einem Spannungsteiler aus den Widerständen 11 und 12 in Reihe geschaltet ist, wobei diese Anordnung an den Spannungsklemmen 4-V und -V liegt. Diese Stufe hat ihren Eingang an der Basiselektrode des Vorverstärkertransistors 10.

Beide Anschlüsse des Widerstandes 11 sind mit den Basiselektroden zweier Treibertransistoren 13 und 14 entgegengesetzten Loitfähigkeitstyps verbunden, also jeweils mit einem ipn- bzw. einem pnp-Transistor. Die Kollektoren dieser Transistoren 13 und 14 sind über Widerstände 15 und 1b mit den Basiselektroden der Endstufentransistoren 17 und 18 verbunden. Diese Transistoren 17 und 18 haben js-reils einen zu den Transistoren 13 bzw. 14 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, ihre Kollektoren sind miteinander verbunden, während ihre Emitter an den Spannungsklemmen +V und -V liegen.

Die ümitter der Treibertransistoren 13 und 14 sind über Netzwerke 19 und 20 mit Erdpotential verbunden. Jedes Netzwerk "19 und 20 bildet einen ersten Signalweg zum Erdpotential über eine Diode 21 bzw. 22. Ferner ist in dem ersten Signal weg ein Widerstand 23 bzw. 24 vorgesehen. Diese Widerstände sind jedoch nicht unbedingt erforderlich. Die ersten Signalwege sind für schwache Signale rijdit leitfähig, dieser Zustand bleibt erhalten, bis die jeweilige Schwellspannung für das Leitendwerden ~ Oi'.r Diodoi> 21 und 22 erreicht ist. Während dieser Zeit wird

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in jedem Netzwerk ein zweiter Signalweg nach Erdpotential über die Widerstände 25 und 26 ausgenutzt.

Die Wirkung der zweiten Signalwege über die Widerstände 25 und 26 besteht für die schwachen Signale darin, daß eine gute Linearität verwirklicht ist, wodurch sich eine sehr schwache gegenseitige Verzerrung ergibt. Für stärkere Signale werden die Dioden 21 und 22 leitend, so daß die ersten Signalwege der Netzwerke durchgeschaltet 'sind und eine Begrenzung für Basisspa^inungsänderungen an den Treibertransistoren gebildet ist.

Die Widerstände der Netzwerke 19 und 20 erzeugen eine Ruhestromstabilisierung ohne das Erfordernis einer thermischen Rückkopplung oder einer laufenden Einstellung.

Ein vollständiger Verstärker mit einer derart echt-komplementären Endstufe hat einen hohen Stabilitätsgrad. Zusammen mit einem guten Ausgleicheverhalten ergibt sich eine geringe Gesamtverzerrung, verglichen mit einem normalen Klasse B-Verstärker, bei dem die Verstärkung bei gegenseitigen Störungen (crossover) für beachtliche Stromwerte hoch ist.

Es sei bemerkt, daß Ausgangsspannungsänderungen und damit die Ausgangsleistung, verglichen mit quasi-komplementären Schaltungen, durch Widerstände zwischen den Treiberstufen und den Versorgungsspannungen nioht verringert werden. Die Endstufentransistoren und der Vorverstärkertransistor sind gut geschützt, wobei am Vorverstärkertransistor geringe Spannungsänderungen auftreten und Verzerrungen der zweiten Harmonischen verringert sind.

Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Versorgungsspannungsklemmen symmetrisch gespeist sein sollen, d.h. sie sollen gleiche Spannungen entgegengesetzten Vorzeichens führen. Dies

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ist für den Betrieb der vorstehend beschriebenen echt komplementären Endstufe erforderlich und ermöglicht zusätzlich eine direkte Stromkopplung mit Lautsprechern unter Anwendung starker Gleichstromrückkopplung zur genauen Einhaltung der Ausgangsspannung. Zwei Entkopplungskondensatoren erfüllen dann die Aufgaben der bisher verwendeten beiden Lautsprecherkondensatoren und eines Entkopplers.

Geeignete stabilisierte symmetrische Spannungsquellen für die Vorstufen können direkt von der Hauptspannungsquelle abgeleitet werden, ohne eine besondere Transformatorwicklung zusammen mit einem Brückengleichrichter und Glättungskondensatoren zu benötigen.

Versuche haben gezeigt, daß eine Schaltung der beschriebenen Art im AB-Betrieb Verzerrungseigenschaften hat, wie sie bisher nur mit Schaltungen im Α-Betrieb erreicht wurden, insbesondere nimmt die Verzerrung kontinuierlich bei verringerter Leistung ab. Die Vorteile der lermeidung des A-Betriebes mit seinem hohen Leistungsverbrauch und schlechtem Wirkungsgrad zeigen sich in einer»Einsparung an Einzelteilen und Kosten insbesondere für leistungsstarke Schaltungen.

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Claims

Patentansprüche

1. Echt komplementäre Verstärkerendstufe mit Transistoren, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Treibertransistoren (13, 14) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in ihrem Steuerstromkreis jeweils Schaltelemente (19, 24) enthalten, die einen AB-Betrieb erzeugen.

2. Verstärkerendstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der genannten Schaltelemente (19, 24) zwei Signalwege (25, 21; 26, 22) zu einem Schaltungspunkt vorbestimmter Spannung aufweist, wobei einer der Signalwege (21; 22) für schwache Signale relativ nichtleitend ist.

3. Verstärkerendstufe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Signalweg jeweils eine Diode (21; 22) enthält, während der jeweils andere Signalweg (25; 26) in erster Linie Widerstandseigenschaften hat.

4. Verstärkerendstufe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufentransistoren (17; 16) zwischen Versorgungsspannungen gleicher Höhe und entgegengesetzten Vorzeichens in Reihe geschaltet sind und daß der genannte Schaltungspunkt Erdpotential führt.

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