DE2852567A1

DE2852567A1 - Verstaerker mit einem ersten und einem zweiten verstaerkerelement

Info

Publication number: DE2852567A1
Application number: DE19782852567
Authority: DE
Inventors: Nico Valentinus Franssen; Henricus Gertrudis Kockelmans; Maanen Gerardus Andreas Van
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-12-07
Filing date: 1978-12-05
Publication date: 1979-06-13
Also published as: SE432682B; CH636230A5; FR2411507B1; GB2010039B; BR7807986A; NO784066L; MX148377A; ES475714A1; NO150100C; JPS5487156A; IT7869775A0; HK19283A; AT377396B; ATA875878A; NL7713501A; NO150100B; US4321552A; AU4214978A; AU522496B2; FR2411507A1

Description

"Verstärker mit einem ersten und einem zweiten Verstärkerelement"

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstärker mit einem ersten und einem zweiten Verstärkerelement, deren Ausgänge an eine Belastung angeschlossen sind und mit einem Abschwächer mit einer Differenzsehaltung, in der das Ausgangssignal des ersten Verstärkerelementes mit dem Eingangssignal verglichen wird, wonach ein sich daraus ergebendes Korrektursignal dem zweiten Verstärkerelement zugeführt wird.

Ein derartiger Verstärker wird in dem Buch "Precision Electronics" von Klein und Zaalberg von Zelst, Centrex, Eindhoven, 1967, Seiten 164-165 beschrieben.

In diesem Verstärker haben die beiden Verstärkerelemente einen nahezu gleichen Verstärkungsfaktor und ist das zweite Verstärkerelement als korrigierender Verstärker für das erste Verstärkerelement wirksam. Dazu werden in der Hilfsschaltung das AusgangssL gnal über einen Abschwächer - dessen Abschwächungsfaktor dem Reziprokwert des Verstärkungsfaktors jedes Verstärkerelementes entspricht - in einer Vergleichs-

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schaltung miteinander verglichen. Die Vergleichsschaltung liefert das Korrektursignal, und unter Anwendung des bekannten Prinzips "das Fehlende hinzufügen" wird dieses Korrektursignal über den zweiten Verstärker dem Ausgangssignal des ersten Verstärkerelementes hinzugefügt. Die Ausgangssignale der beiden Verstärkerelemente werden addiert, wobei der relative Fehler des ganzen Verstärkers dem Produkt aus den relativen Fehlern der beiden Verstärkerelemente entspricht.

Der Vorteil eines derartigen Verstärkers ist, daß dadurch die Gesamtverzerrung bei einem stabilen System sehr klein wird.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, das eine Verstärkerelement nicht nur als Korrekturelement für das andere wirken zu lassen, sondern auch Jedes der beiden Verstärkerelemente als Ausgleichselement für das andere. Obschon dann in der gesamten Verstärkerkombination eine Anzahl Rückkopplungsschleifen vorhanden sind, ist es dennoch möglich, auf diese Weise zu einem stabilen Verstärker zu gelangen.

Die Erfindung weist das Kennzeichen auf, daß die beiden Verstärkerelemente gegebenenfalls mit vorgeschalteten Vorverstärkern als Leistungsverstärker ausgebildet sind und das zweite Verstärkerelement ebenfalls mit einer nahezu identischen Differenzschaltung mit einem Abschwächer versehen ist, die dem ersten Verstärkerelement ein Korrektursignal liefert und wobei den beiden Verstärkerelementen ein zu verstärkendes Signal zugeführt wird.

Gegenüber dem bekannten Verstärkersystem werden mit dem erfindungsgemäßen Verstärker die nachfolgenden Vorteile erzielt:

- Der Gesamtverzerrungsprozentsatz wird kleiner und kann sogar bei Verwendung von Differenzverstärkern guter Qualität zu einem praktisch nicht oder kaum meßbaren

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Wert verringert werden (dabei gilt die Bedingung, daß jedes der Verstärkerelemente immer ein Signal überträgt),

- als Verstärkerelemente sind Leistungsendverstärker mit einem hohen Leistungsprozentsatz zu verwenden,

- die insgesamt zu liefernde Leistung wird auf zwei Verstärker verteilt; dadurch eignet sich der Verstärker auch durch den symmetrisehen Aufbau der Verstärkerelemente, der Abschwächer und der etwaigen Vergleichsschaltungen durchaus für eine Ausbildung als integrierte Schaltung,

- obschon einige Mit- und Gegenkopplungsschleifen in den Verstärker eingeführt werden, ist der Verstärker stabil.

Es ist besonders günstig, jedes Verstärkerelement mit einem Vorverstärker mit einem invertierenden und einem nicht invertierenden Eingang zu versehen.

Im erfindungsgemäßen Verstärker können die Verstärkerelemente einen Spannungsausgang oder einen Stromausgang haben.

In der Ausführungsform mit einem Spannungsausgang (niedriger Verstärkerausgangswiderstand) sind auf bekannte Weise die Ausgänge der beiden Verstärkerelemente in Gegentakt an eine Belastung angeschlossen und das zu verstärkende Eingangssignal wird den Eingängen der Vorverstärker mit entgegengesetzter Polarität zugeführt.

Das gegenphasige Zuführen des Eingangssignals dient dazu, daß an der Belastung die Summe der Leistungen der beiden Verstärkerelemente vorhanden ist. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei jede Differenzschaltung mit einer Vergleichsschaltung versehen, in der das Eingangssignal mit dem Ausgangssignal der hinter dem Vorverstärker liegenden Leistungsendstufe verglichen wird und die das Korrektursignal für das andere Verstärkerelement liefert.

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Besonders geeignet ist die Verwendung eines Differenzverstärkers mit einem invertierenden und einem nicht invertierenden Eingang als Vergleichsschaltung. Bei dieser Verwendung gibt es zwei Anschlußmöglichkeiten der Vergleichsschaltung, was zu zwei Ausführungsbeispielen führt.

In dem einen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß die Ausgänge der Leistungsendstufen entweder mit den invertierenden oder den nicht invertierenden Eingängen der Vergleichsschaltungen verbunden sind und daß die Korrektursignale den entsprechenden Eingängen der Vorverstärker zugeführt werden.

In dem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß der Ausgang der einen Leistungsendstufe mit dem invertierenden Eingang der einen Vergleichsstufe und der Ausgang der anderen Leistungsendstufe mit dem nicht invertierenden Eingang der anderen Vergleichsstufe verbunden ist, und daß das von jeder der beiden Vergleichsstufen gelieferte Korrektursignal dem entsprechenden Vorverstärker an dem gleichen Eingang zugeführt wird, an dem der damit verbundenen Vergleichsschaltung das Ausgangssignal der Leistungsendstufe zugeführt wird.

Ein anderer günstiger Gegentaktverstärker nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Verstärkerelement die hinter dem Vorverstärker liegende Leistungsendstufe eine Verstärkung von nahezu 1 hat und mit einem invertierenden Eingang versehen ist, wobei in jeder Differenzschaltung der invertierende Eingang und der Ausgang der Leistungsendstufe über geeignete nahezu gleiche Widerstände miteinander verbunden sind, wobei das an diesem Knotenpunkt entstandene Korrektursignal über einen Abschwächer dem invertierenden Eingang des nicht zugehörenden Vorverstärkers zugeführt wird.

In der Ausführungsform mit dem Stromeingang (hochohmiger Verstärkerausgangswiderstand) sind auf bekannte Weise die Eingänge

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ί- s> wi c o Q I

der beiden Verstärkerelemente, die einander parallelgeschaltet sind, über die Belastung mit Erde verbunden und das zu verstärkende Eingangssignal wird gleichartigen Eingängen der Verstärkerelemente zugeführt.

Diese Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, daß in jeder Differenzschaltung zwischen dem Ausgang des zugeordneten Verstärkerelementes und der Belastung ein Meßwiderstand liegt, wobei die Spannungen vor und hinter dem Meßwiderstand in einem Differenzverstärker miteinander verglichen werden, das sich daraus ergebende verstärkte Signal wieder mit dem Eingangssignal der zugeordneten Leistungsendstufe verglichen wird, wonach das Korrektursignal entsteht, das gegenüber dem zu verstärkenden Eingangssignal in Gegenphase dem nicht zugeordneten Vorverstärker zugeführt wird.

Jeder Abschwächer kann aus einem einfachen Spannungsteiler bestehen. Dieser wird dann in dem letzten Ausführungsbeispiel zwischen der spannungsführenden Ausgangsklemme jedes Verstärkerelementes und Erde angeordnet. Wie bereits erwähnt, ist der Widerstand dieses Spannungsteilers viel größer als der der Belastung.

Die im Verstärker verwendeten Differenzverstärker bestehen vorzugsweise aus linearen Operationsverstärkern, woraus auch die Vorverstärker bestehen können. Diese Verstärker können fast als ideal betrachtet werden, da ihr Verzerrungsprozentsatz nahezu vernachlässigbar ist.

Für ein einwandfreies Funktionieren des Verstärkers nach der Erfindung, ist es von .großer Bedeutung, daß der Verzerrungsprozentsatz der Operationsverstärker viel kleiner ist als der der Leistungsendstufen.

Es wurde bereits bemerkt, daß der Verstärker nach der Erfindung durch den symmetrischen Aufbau der Verstärkerelemente usw. sich druchaus dazu eignet, als integrierte Schaltung

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- ίο -

ausgebildet zu werden.

Dies wird noch besser durch den Gebrauch linearer Operationsverstärker.

Wenn die Abschwächer in den Hilfsschaltungen einai nahezu identischen Abschwächungsfaktor ergeben, ist die Gesamtverzerrung nahezu vernachlässigbar, was von dem Wert der Verzerrungsprozentsätze jeder Leistungsendstufe unabhängig ist.

Es ist weiterhin erwünscht, daß die Verstärkerelemente nahezu gleiche Verstärkungsfaktoren aufweisen. Dies wegen der Ausbildung in integrierter Form.

Aus Stabilitätsgründen ist es weiterhin erwünscht, daß der Abschwächungsfaktor in den beiden Abschwächern £ kleiner ist als 2/ö<t wobei<X der Verstärkungsfaktor jedes einzelnen Verstärkerelementes,gegebenenfalls einschließlich des Vorverstärkers, ist.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 und 2 einen Schaltplan eines erfindungsgemäßen Verstärkers, wobei in Fig. 1 die Verstärkerelemente mit einem Spannungsausgang und in Fig. 2 mit einem Stromausgang versehen sind,

Fig. 3 und 4 ausgearbeitete Abwandlungen des Verstärkers nach

Fig. 1,

Fig. 5 eine Abwandlung des Verstärkers nach Fig. 2, Fig. 6 eine einfache Abwandlung des Verstärkers nach

Fig. 1.

In Fig. 1 wird im Grunde der Verstärker nach der Erfindung dargestellt. Dieser Verstärker enthält zwei Verstärker-

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elemente 1 und 2, denen Vorverstärker 3 und 4 vorgeschaltet worden sind.

Die Verstärkerelemente 1 und 2 lassen sich als Leistungsendstufen betrachten, die in der Klasse A oder der Klasse B und gegebenenfalls sogar in der Klasse D zusammen mit einem Tiefpaßfilter wirksam sein können.

Zwischen den Ausgängen 5 und 6 der beiden Verstärkerelemente und 2 ist unmittelbar eine Belastung 7 geschaltet, die beispielsweise ein Lautsprecher sein kann.

Die Vorverstärker 3 und 4 sind als Differenzverstärker ausgebildet und weisen einen nicht invertierenden Eingang (durch ein + Vorzeichen bezeichnet) und einen invertierenden Eingang (durch ein - Vorzeichen bezeichnet) auf.

Der Vorverstärker 3 erhält das Eingangssignal s am invertierenden Eingang; der Vorverstärker 4 erhält das Signal am nicht invertierenden Eingang.

Jedes Verstärkerelement ist mit einer Differenzschaltung versehen, die im wesentlichen aus einem Abschwächer und einer Vergleichsschaltung aufgebaut ist.

Zu dem Verstärkerelement 1 gehört die Differenzschaltung A.

In dieser Differenzschaltung wird der Ausgangsklemme 5 des ersten Verstärkerelementes 1 ein Teil der Ausgangsspannung über den ersten Abschwächer, und zwar das Potentiometer 8, entnommen und dem invertierenden Eingang der ersten Vergleichsschaltung 9 zugeführt, die als Differenzverstärker ausgebildet ist. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 9 ist mit dem invertierenden Eingang des Vorverstärkers 4 verbunden. Auf gleiche Weise ist in der Differenzschaltung B, die zu dem

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Verstärkerelement 2 gehört, die Ausgangsklemme 6 des zweiten Verstärkerelementes 2 über einen zweiten Abschwächer, das Potentiometer 10, mit dem nicht invertierenden Eingang der zweiten Vergleichsschaltung 11 verbunden, wobei das Ausgangssignal dieser Vergleichsschaltung als Korrektursignal dem nicht invertierenden Eingang des Vorverstärkers 3 zugeführt wird. Die Potentiometer 8 und 10 sind beide mit Erde verbunden. Die Eingangsklemme 12 des ersten Verstärkerelementes ist weiterhin mit dem nicht invertierenden Eingang der ersten Vergleichsschaltung 9 verbunden, während die Eingangsklemme des zweiten Verstärkerelementes 2 mit dem invertierenden Eingang der zweiten Vergleichsschaltung 11 verbunden ist.

Die Differenzverstärker 3, 4, 9 und 11 sind lineare Operationsverstärker, deren Spannungsverstärkungsfaktor 1 betragen kann.

Die Wirkungsweise des Gegentaktendverstärkers ist wie fdgt.. Das zu verstärkende Eingangssignal s wird zusammen mit einem angebotenen Korrektursignal, wobei in dem Vorverstärker das erste Signal von dem anderen Signal subtrahiert wird, dem Eingang 12 des ersten Verstärkerelementes 1 zugeführt.

In diesem Verstärkerelement wird dieses Signal um einen Verstärkungsfaktor £X, verstärkt. Für dieses Verstärkerelement wird diesem verstärkten Signal ein Störsignal E hinzugefügt, das die lineare sowie die nichtlineare Verzerrung des Verstärkerelementes 1 darstellt.

Ein Teil des gesamten Endsignals am Punkt 5 wird mit einem Absliwächungsfaktor S über den ersten Abschwächer 8 in der Vergleichsschaltung 9 mit dem angebotenen Signal verglichen, das der Eingangsklemme 12 entnommen wird.

Unter Abschwächungsfaktor wird dabei die Spannung am Abgriff des Potentiometers 8 geteilt durch die Gesamtspannung an

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- 13 diesem Potentiometer verstanden.

Das Korrektursignal der Vergleichsschaltung 9 wird dem Eingangssignal s des Verstärkerelementes 2 in Gegenphase zugefügt. Nach dem Subtrahiervorgang im Vorverstärker 4 wird das Eingangssignal am Punkt 13 mit einem Verstärkungsfaktor β im Verstärkerelement 2 verstärkt. Dieser Verstärker hat einen bestimmten Verzerrungsprozentsatz, der hier als Störsignal F zu dem verstärkten Endsignal addiert wird.

Von diesem Endsignal wird an der Ausgangsklemme 6 ein Teil über den Abschwächer 10 mit einem Abschwächungsfaktor X entnommene Dieses geschwächte Signal wird in der zweiten Vergleichsschaltung 11 mit dem angebotenen Signal des Verstärkerelementes 2 verglichen, wonach das Korrektursignal über den Vorverstärker 3 zum Verstärkerelement 1 zurückgeführt wird.

An der Belastung 7» also zwischen den Ausgangsklemmen 5 und 6, wird letzten Endes nachfolgende Spannung stehen:

2)8-ot/3 y- c

' ας ßy aß xj

worin das erste Glied das unverzerrte Signal und das zweite Glied die Verzerrung darstellt.

Es dürfte einleuchten, daß der letzte Term verschwindet, wenn E/3 (y-/) = Fo((/-y) .

Diese Bedingung wird erfüllt, wenn

d.h. wenn der Abschwächungsfaktor des ersten Abschwächers der des zweiten Abschwächers entspricht; dann wird die Gesamtverstärkung 2/y.

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Das obenstehende Resultai^kann jedoch nur erhalten werden, wenn:

- Der Verzerrungsprozentsatz des linearen Operationsverstärkers wesentlich, beispielsweise einige zehn dB,kleiner ist als der jedes Verstärkerelementes, also jeder Leistungsendstufe ,

- der Widerstand der Belastung um viele Male kleiner ist als der der Abschwächer, in diesem Fall kleiner als der Gesamtwiderstand der Potentiometer (8 und 10),

- die Leistungsendstufen immer ein Signal übertragen können,

- die sogenannte "slew rate", d.h. die Impulsansprechzeit, aller Verstärkerelemente und der linearen Operationsverstärker kleiner sind als die maximale "slew rate" des Eingangssignals oder diesem Wert entsprechen,

- die Dämpfung <f kleiner ist als 2/o( . Dies ist die Grenzbedingung zum Erreichen einer guten Stabilität.

Es sei bemerkt, daß von den in Fig. 1 vorhandenen Vergleichsschaltungen eine, beispielsweise 9, umgekehrt angeschlossen werden kann. Wenn das der Klemme 5 entnommene Ausgangssignal über den Abschwächer 8 an den + Eingang, also an den nicht invertierenden Eingang, angeschlossen wird und das der Klemme entnommene Eingangssignal an den - Eingang, also den invertierenden Eingang, muß auch das Korrektursignal der Vergleichsschaltung 9 dem + Eingang des Vorverstärkers 4 zugeführt werden.

An Stelle von Verstärkern mit einem Spannungsausgang können die Verstärkerelemente 1 und 2 auch mit einem Stromausgang funktionieren (siehe Fig. 2). Dazu sind die Ausgangsklemmen und 6 über Widerstände 20 und 21 mit der gemeinsamen Ausgangsklemme 22 verbunden, wobei die Belastung 7 zwischen der Klemme und Erde liegt.

Die Differenzschaltung aus den Vergleichsschaltungen 9 bzw. 11, den Abschwächern 8 bzw. 10 und den Verbindungen derselben

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mit den Verstärkerelementen 1 und 2 sowie die Vorverstärker und 4 entsprechen dabei denen aus Fig. 1, wobei auf die richtigen Eingänge dieser Elemente geachtet werden muß.

In dieser Verstärkerschaltung sind die Widerstände 20 und 21 als Meßwiderstände wirksam. Die Spannungen an diesen Meßwiderständen werden im Abschwächer 8 bzw. 10 auf den genauen Wert geschwächt und gegenüber den Eingangssignalen der Verstärkerelemente 1 bzw. 2, die den Eingangsklemmen bzw» 13 entnommen werden, in Gegenphase den Vergleichsschaltungen bzw. 11 zugeführt»

Die Meßwiderstände 20 und 21 weisen einen Wert auf, der um viele Male kleiner ist als der der Belastung 7.

Fig. 3 zeigt eine Versuchsanordnung, die im wesentlichen eine Abwandlung des Gegentaktverstärker nach Fig. 1 ist.

Die Abschwächer 8 und 9 bestehen aus Spannungsteilern, die auf einen Abschwächungsfäktor eingestellt sind, der dem Reziprokwert der Verstärkungsf aktoren Oi und β nahezu entspricht, also

Y=/ = 1/0(= 1/ ß.

Der Spannungsteiler 8 ist aus einem festen Widerstand 30 und einem veränderlichen Widerstand 31 aufgebaut, während der Spannungsteiler 10 aus den festen Widerständen 32 und aufgebaut ist.

Die Widerstände 30 und 32 bzw. 31 und 33 entsprechen einander nahezu.

Mit dem Regelwiderständ 31 können die Schwächungsfaktoren V und S einander gleich gemacht werden.

Das Eingangssignal s wird einem linearen Operationsverstärker

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zugeführt, der als Iinpedanztransforinator wirksam ist.

Die Vorverstärker 3 und 4, die Vergleichsschaltungen 9 und 11 und der Verstärker 34 sind lineare Operationsverstärker, deren Verstärkungsfaktor 1 beträgt.

Die Widerstände sind durch R bezeichnet, deren Wert 2200X1 beträgt. Der Wert der Widerstände 30 und 32 beträgt 7500Ü, der der Winderstände 31 und 33 100XIbzw. 90 Π. .

In diesem Verstärker sind als Verstärkerelemente Leistungsendverstärker verwendet worden, die 100 Watt bei einer Belastung von 2X1 liefern können bei einer Eingangsspannung von 200 mV also mit einem Verstärkungsfaktor von etwa 70. Diese Leistungsverstärker, die in der Klasse B arbeiten, sind vom Typ SQ 4 (Philips).

Die verwendeten linearen Operationsverstärker sind vom Typ TDA 1034 (Philips), die für Frequenzen bis 20 kHz als ideal betrachtet werden können.

Als Belastung 7 ist ein Lautsprecher verwendet worden, dessen Impedanz 4 Ohm beträgt. Dadurch, daß die Verstärkerelemente in einer Brückenschaltung geschaltet sind, ist eine Leistung von 200 Watt verfügbar.

Mit diesem Gegentaktendverstärker sind die nachfolgenden Meßresultate von zwei Verzerrungsarten - harmonische und Intermodulationsverzerrung - erhalten worden. Die Werte wurden mit Hilfe eines Spektrumanalysators HP 3580 A gemessen. Bei der Intermodulationsmessung werden zwei Signale mit derselben Amplitude, jedoch mit verschiedenen Frequenzen, dem zu messenden Verstärker zugeführt. Die Meßresultate sind bei Vollaussteuerung der Leistungsendstufen erhalten worden:

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harmonische Verzerrung;

f ■■"'■■■■	^dtot	= 14 kHz	^dtot	m
	ohne		Ausgleich mit Ausgleich	; zweite Frequenz f₂ = 15 kH
1 kHz	0,33	ohne Ausgleich	% Ό¹	^dtot
10 kHz	0,43	0,5%	% 0,03 %	mit Ausgleich
Intermodualtionsverzerrung		0,02 %
Erste Frequenz f^
^dtot

Aus diesen Zahlen läßt sich folgern, daß diese Verzerrungen wesentlich kleiner werden durch AusJ.eich, d.h. durch Verwendung der Differenzschaltung mit zugehörenden Abschwächern und Ausgleichern.

In Fig. 4 wird eine andere Abwandlung des Verstärkers nach Fig. 3 dargestellt.

Die Verstärkerelemente 1 und 2 bestehen hier aus zwei Klasse-B-Endstufen mit npn- und pnp-Darlington-Leistungstransistoren vom Silizium-Typ, deren Spannungsverstärkungsfaktoren 0,9 betragen. Als Vorverstärker 3 und 4 und als Vergleichsschaltungen 9 und 11 sind integrierte lineare Operationsverstärker vom Typ TDA 1034 verwendet worden.

Die Vorverstärker sind hier als Spannungsverstärker mit einem Verstärkungsfaktor19,2 und gleichzeitig als Treiberschaltung (driver) für die Darlington-Endstufen wirksam. Die Korrektursignale der Vergleichsschaltungen 9 und 11 werden bis auf 0,05 ihres Wertes gedämpft durch die Spannungs-

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teilerwiderstände 40 und 41 bzw. 42 und 43.

Der Strom durch die Dioden in der Endstufe (etwa 10 mA) ist immer groß genug, um die Steuerung der Endstufen zu gewährleisten; der Ruhsstrom I_r durch die Endtransistoren beträgt etwa 3,3 mA. Dies bedeutet, daß auch bei den Nulldurchgängen die Endtransistoren immer wirksam sind, also die Endstufen nach wie vor ein Signal führen, was auch aus den unten stehenden Meßresultaten hervorgeht:

- harmonische Verzerrung in %

f kHz	tot ohne Ausgleich I₁. = 3,3 mA	15	^tOt mit ¹V -	Ausgleich = 0	^tOt mit ^Xr =	Ausgleich 3,3 mA
v„	0,3	1,6 1,8	0,3	15	0,3	15
1 10	24 25	12 6	0,25 0,15	0,5 1,0	¹O¹ 0,05

Die Klirrfaktoren sind jeweils bei einer kleinen und einer großen Effektivspannung V_u in Volt an einer Belastung R = 6 Ohm dargestellt.

Bei der niedrigen Spannung V_u = 0,3 Volt sind die Darlington-Endtransistoren noch fast gesperrt; die angegebenen Klirrfaktoren sind dabei daher sehr hoch, obschon der Einfluß des Ausgleiches durchaus spürbar ist. Bei einem bestimmten Ruhestrom sinken die Verzerrungsnoten jedoch stark.

- Intermodulationsverzerrung in % bei I_r = 3,3 mA ausgeglichen = 14 kHz) V.. = 7.5 V _ V.. = 1V_

f = 15 kHz, 2

f = 60 kHz] f₂ = 8 kHz]

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V_u = 7,5 0,28

eff

0,18 0,45

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Die in diesen Verstärker aufgenommenen Widerstände rind, soweit erforderlich, in Bruchteilen von R angegeben. Der Wert von R beträgt 2200Γϊ . Der Wert des Dämpfungswiderstandes 41 beträgt 135 Π .

An dieser Stelle sei bemerkt, daß die nicht invertierenden Eingänge der Vergleichsschaltungen 9 und 11 mit dem gemeinsamen Ausgang der Widerstände 20 und 21 verbunden sind. Dadurch sind die Ausgänge dieser Vergleichsschaltungen mit den Eingängen gleicher Polarität, also mit den nicht invertierenden Eingängen der Vorverstärker 3 bzw. 4 verbunden.

In Fig. 5 wird ein Verstärker nach der Erfindung dargestellt, der im wesentlichen eine Abwandlung des Verstärkers nach Fig. 2 ist, in dem jedoch die Verstärkerelemente dieselben Darlington-Transistoren enthalten wie die im Verstärker nach Fig. 4.

Die Meßwiderstände 20 und 21 haben einen Wert von 0,1 Die wichtigsten Widerstände in dem Verstärker sind in Faktoren von R angegeben, wobei R = 2200STi ist. In den Vergleichsschaltungen 9 und 11 beträgt die Verstärkung 10.

Die Gesamtdämpfung wird einerseits durch die Größe der Meßwiderstände 20 bzw. 21 und andererseits durch die Verstärkung der zugehörenden Vergleichsschaltung 9 bzw. 11 bestimmt.

Fig. 6 zeigt eine einfache Abwandlung eines Verstärkers nach der Erfindung.

Die Verstärkerelemente 1 und 2 sind mit einem invertierenden Eingang versehen.

Das Eingangssignal der Leistungsendstufe 1 wird am Eingang PHN 8978 - 20 -

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zu dem Ausgangssignal 5 über gleiche Widerstände 2OR in Gegenphase am Knotenpunkt 50 addiert, wonach das Differenzsignal mit einem Abschwächungsfaktor von 20:1 dem invertierenden Eingang des Vorverstärkers 4 zugeführt wird. Diese Widerstände 2OR bilden also die oben stehend angegebene Differenzschaltung.

Auf ähnliche V/eise wird in der zweiten Hilfsschaltung das Differenzsignal am Knotenpunkt 51 erhalten und mit demselben Abschwächungsfaktor dem invertierenden Eingang des Vorverstärkers 3 zugeführt.

In einer Versuchsausbildung dieses Verstärkers sind dieselben Operationsverstärker und Leistungsendstufen verwendet worden wie im Verstärker nach Fig. 4.

Es hat sich herausgestellt, daß bei allen Leistungsmessungen und bei jeder gelieferten Leistung die Verzerrungsanteile im Ausgangssignal kleiner als als - 70 B.

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Claims

N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken, Eindhoven/Holland

PATENTANSPRÜCHE: ,·■

' 1.7. Verstärker mit einem ersten und einem zweiten Verstärkerelement (1, 2), deren Ausgänge (5, 6) an eine Belastung (7; R_c) angeschlossen sind und mit einem Abschwächer mit einer Differenzschaltung, in der das Ausgangssignal des ersten VerstärkeieLementes mit dem Eingangssignal verglichen wird, wonach ein sich daraus ergebendes Korrektursignal dem zweiten Verstärkerelement zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verstärkerelemente (1, 2) gegebenenfalls mit vorgeschalteten Vorverstärkern als Leistungsverstärker ausgebildet sind und das zweite Verstärkerelement ebenfalls mit einer nahezu identischen Differenzschättung mit einem Abschwächer versehen ist, die dem ersten Verstärkerelement ein Korrektursignal liefert und wobei den beiden Verstärkerelementen ein zu verstärkendes Signal zugeführt wird.
2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Differenzschaltung durch zwei Widerstände gebildet wird, denen das Eingangs- und das Ausgangssignal des Verstärkerelementes in Gegenphase zugeführt werden und deren Verbindungspunkt das Korrektursignal liefert.
3. Verstärker nach Anspruch 1, wobei jedes Verstärkerelement (1, 2) mit einem Vorverstärker (3* .4·) niit einem invertierenden und einem nicht invertierenden Eingang versehen ist und die Ausgänge der beiden Verstärkerelemente in Gegentakt an eine Belastung (7) angeschlossen sind, während das zu verstärkende Eingangssignal dem invertierenden Eingang des einen Vorverstärkers und dem nicht invertierenden Eingang des anderen Vorverstärkers zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß jede Differenzschaltung mit einer Vergleichsschaltung (9, 11) versehen ist, in der das Eingangssignal mit dem Ausgangssignal der hinter dem Vorverstärker liegenden Leistungsendstufe (1, 2) verglichen wird und die das Korrektursignal für das andere

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ORIGINAL INSPECTED

- 2 Verstärkerelement liefert.
4. Verstärker nach Anspruch 1, wobei die Ausgänge der beiden Verstärkerelemente (1, 2), die einander parallel geschaltet sind, über die Belastung (7» R_) mit Erde verbunden sind und wobei das zu verstärkende Eingangssignal entweder den invertierenden oder den nicht invertierenden Eingängen der Verstärkerelemente zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Differenzschaltung zwischen dem Ausgang des zugehörenden Verstärkerelementes (1, 2) und der Belastung (7; R_) als Abschwächer ein Meßwiderstand (20, 21) liegt, daß die Spannungen vor und hinter dem Meßwiderstand (20, 21) in einer Vergleichsschaltung (8, 10) miteinander verglichen werden, das sich daraus ergebende verstärkte Signal wieder mit dem Eingangssignal der zugehörenden Leistungsendstufe (1, 2) verglichen wird, wonach die Vergleichsschaltung das Korrektursignal liefert, das gegenüber dem zu verstärkenden Eingangssignal gegenphasig dem nicht zugehörenden Vorverstärker (4 bzw. 3) angeboten wird. (Fig. 2)
5. Verstärker nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Vergleichsschaltung aus einem Differenzverstärker mit einem invertierenden und einem nicht invertierenden Eingang besteht.
6. Verstärker nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge der Leistungsendstufen (1, 2) entweder mit den invertierenden oder den nicht invertierenden Eingängen der Vergleichsschaltungen (9, 11) verbunden sind und daß die Korrektursignale den entsprechenden Eingängen der Vorverstärker zugeführt werden.
7. Verstärker nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der einen Leistungsendstufe (1) mit dem invertierenden (-) Eingang der einen Vergleichsstufe (9) und der Ausgang der anderen Leistungsendstufe (2) mit dem

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nicht invertierenden (■+). Eingang der anderen Vergleichsstufe verbunden ist, und daß das von jeder der beiden Vergleichsstufen (9 bzw. 11) gelieferte Korrektursignal dem entsprechenden Vorverstärker (4 bzw. 3) an dem gleichen Eingang (- bzw. +) zugeführt wird, an dem der damit verbundenen Vergleichsschaltung (9 bzw. 11) das Ausgangssignal der Leistungsendstufe (1 bzw. 2) zugeführt wird.
8. Verstärker nach Anspruch 2, wobei die Ausgänge der beiden Verstärkerelemente in Gegentakt an eine Belastung (7) angeschlossen sind und das zu verstärkende Eingangssignal dem invertierenden Eingang des einen und dem nicht invertierenden Eingang des anderen Vorverstärkers zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Verstärkerelement die hinter dem Vorverstärker liegende Leistungsendstufe (1 bzw. 2) eine Verstärkung von nahezu 1 hat und mit einem invertierenden Eingang versehen ist, wobei in jeder Differenzschaltung der invertierende Eingang und der Ausgang der Leistungsendstufe über geeignete nahezu gleiche Widerstände miteinander verbunden sind, wobei das ai diesem Knotenpunkt (50, 51) entstandene Korrektursignal über einen Abschwächer dem invertierenden Eingang des nicht zugehörenden Vorverstärkers (4 bzw. 3) zugeführt wird (Fig. 6).
9. Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Abschwächer aus einem Spannungsteiler besteht.
10. Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenzverstärker aus linearen Operationsverstärkern bestehen.
11. Verstärker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Verzerrungsprozentsatz der Operationsverstärker viel kleiner ist als der der Leistungsendstufen.

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12. Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Abschwächer in den beiden Hilfsschaltungen einen nahezu identischen Abschwächungsfaktor aufweisen.
13. Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkerelemente nahezu gleiche Verstärkungsfaktoren aufweisen.
14. Verstärker nach Anspruch 12 und 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Schwächungsfaktor (<O der beiden Abschwächer kleiner ist als 2/ς< , wobei O^ der Verstärkungsfaktor jedes Verstärkerelementes ist.

PHN 8978 - 5 -

909824/0764