DE3607492C2

DE3607492C2 - Schalt-Leistungsverstärker

Info

Publication number: DE3607492C2
Application number: DE3607492A
Authority: DE
Inventors: Carlo Cini; Claudio Diazzi; Pietro Erratico
Original assignee: SGS Microelettronica SpA
Current assignee: STMicroelectronics SRL
Priority date: 1985-03-13
Filing date: 1986-03-07
Publication date: 1995-08-24
Anticipated expiration: 2006-03-08
Also published as: NL192651B; US4673889A; IT8519868A0; FR2579037B1; GB2172458B; FR2579037A1; NL192651C; GB8604974D0; IT1215247B; JP2665736B2; JPS61212905A; DE3607492A1; NL8600602A; GB2172458A

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 V_L 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 V_L, 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 V_cc 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 V_cc 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 V_L 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 V_cc 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 V_cc 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

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 (V_L) 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 (V_cc) 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.