DE3607492C2 - Schalt-Leistungsverstärker - Google Patents
Schalt-LeistungsverstärkerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen Schalt-Leistungsverstärker, in dem eine
durch ein Tonfrequenzeingangssignal und durch Signale von Ausgangs
leistungsstufen gesteuerte Integratorschaltung die Impulsbreite von
Ausgangssignalen zur Speisung einer Lautsprecheranordnung steuert.
Solche Schalt-Leistungsverstärker zur Verstärkung von Tonfrequenzsi
gnalen, bei denen das (analoge) Tonfrequenzausgangssignal durch Im
pulsbreitenmodulation und anschließende Integration erzeugt wird,
sind bereits bekannt, z. B. aus der Zeitschrift "Elektor", Dezember
1978, Seiten 12-36 bis 12-39, sowie aus der EP-0 058 724 A1,
DE 32 13 269 A1 und JP 55-166314 A.
Bei solchen Schalt-Leistungsverstärkern können jedoch sehr lästige
Störsignale am Ausgang auftreten, wenn der Verstärker ein- oder aus
geschaltet wird. Diese Störungen treten insbesondere in Autoradios
auf und machen sich als Störsignale mit Random-Komponenten Im-Laut
sprecher unangenehm bemerkbar. Es ist daher notwendig, die Quelle
solcher unerwünschten Störsignale zu eliminieren, was z. B. dadurch
geschehen könnte, daß das Ausgangssignal des Schalt-Leistungsver
stärkers während solcher Übergangszustände von den Lautsprechern
abgetrennt wird.
Aus der EP 0 106 953 A1 ist es bei normalen Analogsignal-Verstärkern
bekannt, zur Verhinderung von Stör- und Schwingungszuständen beim
Einschalten des Verstärkers die Ausgangsstufe zu sperren. Doch eine
solche Lösung ist für den Einsatz in Schalt-Leistungsverstärkern
ungeeignet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, beim
Auftreten solcher Störsignale beim Ein- und Ausschalten des Verstär
kers die Weitergabe solcher Störungen an den Ausgang zu verhindern,
ohne daß etwa unerwünschte undefinierte Zustände beim einfachen Ab
trennen des Ausganges hinzutreten.
Diese Aufgabe wird bei einem Schalt-Leistungsverstärker der eingangs
genannten Art durch eine Stummsteuerschaltung gelöst, die zum Unter
drücken von Störsignalen bei Übergangszuständen im Schalt-Leistungs
verstärker für eine bestimmte Zeit
- a) die Ausgangsleistungsstufen im nichtleitenden Zustand hält,
- b) über einen Transistor am Ausgang der Integratorschaltung einen vorbestimmten Spannungspegel einstellt, und
- c) die Integratorschaltung abschaltet.
Bei einem solchen Schaltverstärker werden während der Einschaltphase
für eine bestimmte Zeit alle Signale von dem Lautsprecher entfernt.
Hierbei werden die Elemente des Schalt-Leistungsverstärkers in den
gesperrten Zustand und der Ausgang in einen definierten Zustand ge
bracht. Bei der Wiederaufnahme des normalen Betriebes gelangen somit
an einen angeschlossenen Lautsprecher nur geringfügige Einschalt-
Störsignale.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
zu entnehmen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungs
beispieles unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen
beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Schalt-Tonfrequenz
verstärkers mit einer Schaltungsanordnung zum
Unterdrücken von Störsignalen gemäß der Er
findung; und
Fig. 2 ein Schaltbild der Schaltungsanordnung zum
Unterdrücken von Störsignalen, wie sie in
dem Blockschaltbild nach Fig. 1 benutzt wird.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 1 wird einem Eingang
5 über einen Widerstand 11 ein Eingangssignal zugeführt
und gelangt an den invertierenden Eingang eines Differenz
verstärkers 14. Dieser invertierende Eingang des Differenz
verstärkers 14 ist außerdem über einen Kondensator 15 mit
einem Ausgang des Differenzverstärkers 14 verbunden sowie
mit einem Ende eines Widerstandes 17. Der nicht-invertierende
Eingang des Differenzverstärkers 14 ist über einen Konden
sator 12 und einen Widerstand 13 mit einem Spannungs
potential VL und mit einem Anschluß des Widerstandes 16 verbunden.
Der Ausgang des Differenzverstärkers 14 ist mit einem
Schmitt-Trigger 19 und dem Kollektor eines NPN-Transistors 22
verbunden. Der Emitter des Transistors 22 liegt auf
Spannungspotential VL, während die Basis des Transistors 22
mit einer Stummsteuerschaltung 21 gekoppelt ist. Der
Transistor 22 und die Stummsteuerschaltung 21 sind Teile
einer Stummschaltung 20, wie sie durch eine gestrichelte
Umrahmung angedeutet ist. Die Stummsteuerschaltung 21
ist mit dem Differenzverstärker 14 und einer Treiberschaltung
39 gekoppelt, welche Treiberschaltung als Phasenaufteil
schaltung für den Leistungsverstärker dient. Der Ausgang
des Schmitt-Triggers 19 ist mit der Treiberschaltung 39
gekoppelt. Erste Phasensignale der Treiberschaltung 39
werden an die Gate-Elektroden von Feldeffekttransistoren
41 und 44 gekuppelt, während zweite Phasensignale den
Gate-Elektroden von Feldeffekttransistoren 42 und 43
zugeleitet werden. Die Drain-Elektroden der Feldeffekt
transistoren 41 und 43 sind mit der Betriebsspannung Vcc
verbunden, während die Source-Elektroden der Feldeffekt
transistoren 42 und 44 an gemeinsames Massepotential
angeschlossen sind. Die Source-Elektrode des Feldeffekt
transistors 41 ist mit der Drain-Elektrode des Feldeffekt
transistors 42 sowie mit einem zweiten Anschluß des
Widerstandes 17 und mit einem ersten Anschluß einer
Induktivität 45 verbunden. Die Source-Elektrode des Feld
effekttransistors 43 ist mit der Drain-Elektrode des
Feldeffekttransistors 44 sowie mit einem zweiten Anschluß
des Widerstandes 16 und einem ersten Anschluß einer
Induktivität 46 verbunden. Die zweiten Anschlüsse der
Induktivitäten 45 und 46 sind an einen Lautsprecher 48
angeschlossen und durch einen Kondensator 47 überbrückt.
In der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 ist der Ausgang
eines Differenzverstärkers 32 mit einem Anschluß 4 sowie
mit dem ersten Anschluß eines Widerstandes 34 verbunden.
Ein zweiter Anschluß des Widerstandes 34 ist über einen
Widerstand 35 mit Massepotential, dem nicht-invertierenden
Eingang des Differenzverstärkers 32, mit der Anode einer
Diode 52 und mit einem ersten Anschluß eines Widerstandes
36 verbunden. Die Kathode der Diode 52 ist über einen
Kondensator 33 mit Massepotential und mit der Anode einer
Diode 53 verbunden, deren Kathode mit einem zweiten An
schluß des Widerstandes 36, mit der Betriebsspannung Vcc
und einem ersten Anschluß eines Widerstandes 37 verbunden
ist. Ein zweiter Anschluß des Widerstandes 37 ist mit
der Kathode einer Zenerdiode 51 und mit einem ersten An
schluß eines Widerstandes 38 verbunden. Die Anode der
Zenerdiode 51 ist an Massepotential angeschlossen. Ein
zweiter Anschluß des Widerstandes 38 ist mit dem inver
tierenden Eingang des Differenzverstärkers 32 und mit
einem Anschluß 6 verbunden.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 arbeitet wie folgt:
Der Schmitt-Trigger 19 liefert Signale an die Treiber
schaltung 39. Diese Signale sind Impulse verschiedener
Breiten, und die Impulsbreiten werden durch die Ausgangs
signale des integrierenden Differenzverstärkers 14 geliefert.
Abhängig von den Ausgangssignalen des Schmitt-Triggers 19
werden die beiden Kombinationen aus den Transistoren 41 und
44 bzw. 43 und 42 abwechselnd in den leitfähigen Zustand
gesteuert. Die Induktivitäten 45 und 46, der Kondensator
47 und der Lautsprecher 48 arbeiten als Integrations
schaltung und liefern ein Ausgangssignal an den Lautsprecher
48 mit einer Amplitude, die durch die Breite der Impulse
bestimmt wird. Wenn sich die Leitfähigkeitszustände der
Kombinationen von Transistoren ändern, ändert sich auch
das dem Verstärker 14 zugeführte Eingangssignal. Die
Kondensatoren 12 und 15 steuern die Anstiegszeit am Ausgang
des Verstärkers 14 und somit den Zeitraum zwischen der
Betätigung des Schmitt-Triggers 19. Dieser Zeitraum wiederum
steuert die Zeit, in der die Kombination von Ausgangs
transistoren 41 und 44 bzw. 43 und 42 sich im leitfähigen
Zustand befinden. Die Anstiegszeit am Ausgang des Ver
stärkers 14 wird außerdem durch das dem Eingang zugeführte
Tonfrequenzsignal gesteuert.
Die Stummsteuerschaltung 21 liefert ein Sperrsignal an
die Treiberschaltung 39, das die Ausgangsleistungs
transistoren in den Sperrzustand bringt, so daß durch
den Lautsprecher 48 kein Strom fließt. Zusätzlich bewirkt
die Stummsteuerschaltung 21, daß der Ausgang des Ver
stärkers 14 durch den Transistor 22 auf dem Potential
VL gehalten wird. Die Stummsteuerschaltung 21 schaltet
den Verstärker 14 ab, um eine Entladung der Kondensatoren
15 und 12 zu vermeiden. Diese werden auf einen statischen
Ladezustand entsprechend dem Zustand bei fehlendem Ton
frequenzsignal gebracht, so daß keine Übergangsentladungen
in diesen Kondensatoren auftreten und somit im Lautsprecher
hörbar werden.
Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 wird beim
Einschalten der Betriebsspannung am Anschluß Vcc durch
den Widerstand 37 und die Zenerdiode 51 eine Momentan
spannung an den invertierenden Eingang des Differenzver
stärkers 32 gelegt, was ein Low-Signal am Anschluß 4 zur
Folge hat. Die Spannung am nicht-invertierenden Eingang
des Verstärkers 32 steigt mit einer Geschwindigkeit an,
die durch den Widerstand 36, die Diode 52 und den Konden
sator 33 bestimmt wird. Sobald die Spannung am nicht
invertierten Eingang des Verstärkers 32 den Wert der
am invertierenden Eingang liegenden Spannung überschreitet,
so wird das Sperrsignal ausgeschaltet. Wird die Betriebs
spannung Vcc entfernt, so fällt die Spannung am nicht
invertierenden Eingang schnell ab, da in der Diode 52
kein Strom mehr fließt, und der Kondensator 33 wird durch
die Diode 53 entladen. Dies hat zur Folge, daß das Signal
am invertierenden Eingang wieder einen hohen Wert annimmt
und somit das Sperrsignal aktiviert wird.
Claims (4)
1. Schalt-Leistungsverstärker, in dem eine durch ein Tonfrequenz
eingangssignal und durch Signale von Ausgangsleistungsstufen (41-44)
gesteuerte Integratorschaltung (14, 15) die Impulsbreite von Aus
gangssignalen zur Speisung einer Lautsprecheranordnung (48) steuert,
gekennzeichnet durch
eine Stummsteuerschaltung (21), die zum Unterdrücken von Störsigna
len bei Übergangszuständen im Schalt-Leistungsverstärker für eine
bestimmte Zeit
- a) die Ausgangsleistungsstufen (41-44) im nichtleitenden Zustand hält,
- b) über einen Transistor (22) am Ausgang der Integratorschaltung (14, 15) einen vorbestimmten Spannungspegel (VL) einstellt, und
- c) die Integratorschaltung (14, 15) abschaltet.
2. Schalt-Leistungsverstärker nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stummsteuerschaltung (21) für eine
bestimmte Zeit aktiviert wird, wenn der Schalt-Leistungsverstärker
eingeschaltet wird.
3. Schalt-Leistungsverstärker nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stummsteuerschaltung (21) aktiviert
wird, wenn die Betriebsspannung (Vcc) von dem Schalt-Leistungsverstä
rker entfernt wird.
4. Schalt-Leistungsverstärker nach einem oder mehreren der vorste
henden Ansprüche,
gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Leistungstransistoren (41-44)
als Ausgangsleistungsstufen; eine mit den Leistungstransistoren ge
koppelte Treiberschaltung (39), die bewirkt, daß der Lautsprecher
anordnung (48) Strom in abwechselnden Richtungen zugeführt wird;
einen Schmitt-Trigger (19) zur Ansteuerung der Treiberschaltung (39); eine Integratorschaltung mit einem Differenzverstärker (14), die mit den Leistungstransistoren (41-44) und mit einem Tonfrequenz signaleingang (5) gekoppelt ist, um die Ausgangssignale des Schmitt- Triggers (19) zu steuern, die den Strom durch die Lautsprecheranord nung (48) steuern; wobei die Stummsteuerschaltung (21) ein Signal an die Treiberschaltung (39) liefert, das die Leistungstransistoren (41-44) in den nichtleitenden Zustand steuert.
einen Schmitt-Trigger (19) zur Ansteuerung der Treiberschaltung (39); eine Integratorschaltung mit einem Differenzverstärker (14), die mit den Leistungstransistoren (41-44) und mit einem Tonfrequenz signaleingang (5) gekoppelt ist, um die Ausgangssignale des Schmitt- Triggers (19) zu steuern, die den Strom durch die Lautsprecheranord nung (48) steuern; wobei die Stummsteuerschaltung (21) ein Signal an die Treiberschaltung (39) liefert, das die Leistungstransistoren (41-44) in den nichtleitenden Zustand steuert.
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