DE1001327B

DE1001327B - Power amplifier for low frequency amplifier with two loudspeakers

Info

Publication number: DE1001327B
Application number: DEN12183A
Authority: DE
Inventors: Johann Kump
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1955-05-05
Filing date: 1956-04-30
Publication date: 1957-01-24
Also published as: NL206890A; US2846503A; GB791793A; FR1152720A; BE547520A; NL89562C

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Erfindung betrifft die Endstufe eines Niederfrequenzverstärkers mit zwei Lautsprechern, von denen der eine bevorzugt für die Wiedergabe der tieferen Frequenzen und der andere: bevorzugt für die Wiedergabe der höheren Frequenzen des Tonspektrums geeignet ist, unter Verwendung von einer oder mehreren Schirmgitterröhren als Endröhren. Ziel der Erfindung ist es, bei einer derartigen Endstufe eine wesentliche Herabsetzung der Verzerrungen im Bereich der hohen Frequenzen zu erreichen.The invention relates to the output stage of a low frequency amplifier with two speakers, one of which is preferred for reproducing the lower frequencies and the other: preferred for the Reproduction of the higher frequencies of the sound spectrum is suitable using a or several screen grid tubes as end tubes. The aim of the invention is in such an output stage to achieve a significant reduction in distortion in the high frequency range.

Es ist eine allgemein bekannte Tatsache, daß Verzerrungen im Gebiet der hohen Frequenzen vom Ohr subjektiv besonders unangenehm empfunden werden. Das hat zur Folge, daß bei der Wiedergabe eines Tonfrequenzbandes, das den ganzen Hörbereich bis etwa 15 kHz umfassen soll, die Forderungen an die Verzerrungsfreiheit viel höher sein müssen, als es bei der Wiedergabe eines in der Richtung der hohen Frequenzen beschränkten Tonfrequenzbandes der Fall ist.It is a well-known fact that distortion in the high frequency range is caused by the ear subjectively to be particularly uncomfortable. As a result, when playing back a Audio frequency band, which should encompass the entire audible range up to about 15 kHz, the demands on the Distortion freedom must be much higher than when playing one in the direction of high frequencies limited audio frequency band is the case.

Wegen ihres hohen Wirkungsgrades werden heute in den Endstufen von Niederfrequenzverstärkern in der Mehrzahl Schirmgitterröhren, insbesondere Pentoden, verwendet. Durch den Verlauf der Röhrenkennlinien bedingt, bestehen bei diesen Röhren die neu entstehenden und als Verzerrungen empfundenen Töne hauptsächlich aus den 3. Harmonischen bzw. aus Kombinationstönen höherer Ordnung, also hohen Tönen. Sofern zur Wiedergabe Lautsprecher verwendet werden, die die höheren Frequenzen überhaupt nicht oder nur sehr unvollkommen wiedergeben können, unterdrückt der Lautsprecher einen Teil dieser Verzerrungen. Bei Verwendung eines Lautsprechers, der die Frequenzen bis 15 kHz wiedergibt, oder bei Verwendung von zwei oder mehreren Lautsprechern, von denen mindestens einer bevorzugt für die Wiedergabe der tieferen Frequenzgebiete (Tieftonlautsprecher) bzw. für die der höheren Frequenzgebiete (Hochtonlautsprecher) bestimmt ist, erfolgt eine solche Unterdrückung der im Verstärker entstehenden hohen Frequenzen nicht mehr, und sie kommen voll zur Wirkung.Because of their high efficiency, low-frequency amplifiers are now used in the majority of screen grid tubes, especially pentodes, are used. Through the course of the tube characteristics conditionally, these tubes contain the newly emerging tones that are perceived as distortions mainly from the 3rd harmonic or from combination tones of a higher order, i.e. high ones Tones. If loudspeakers are used for playback, they have the higher frequencies at all cannot reproduce or can reproduce only very imperfectly, the loudspeaker suppresses part of this Distortions. When using a loudspeaker that reproduces frequencies up to 15 kHz, or with Use of two or more speakers, at least one of which is preferred for playback for the lower frequency ranges (woofer) or for those of the higher frequency ranges (Tweeter) is determined, such a suppression takes place in the amplifier high frequencies no longer and they come into their own.

Im Hinblick auf die Verzerrung verhalten sich Trioden günstiger als Schirmgitter röhren (Pentoden). Sehr nachteilig ist bei ihnen aber der geringere Wirkungsgrad. In terms of distortion, triodes behave more favorably than screen grid tubes (pentodes). However, their lower efficiency is very disadvantageous.

Es ist schon eine Schaltung bekanntgeworden, die als »Ultra-Linear-Schaltung« in die Literatur Eingang gefunden hat (vgl. britische Patentschrift 496 883), bei welcher man die Vorteile von Trioden und Schirmgitterröhren zu vereinigen sucht. In dieser Schaltung wird das Schirmgitter der Endröhre nicht, wie üblich, wechselspannungsmäßig an Kathodenpotential gelegt, sondern man führt dem Schirmgitter einen Teil der Anodenwechselspannung zu, indem esA circuit has already become known which has entered the literature as an "ultra-linear circuit" has found (see. British Patent 496 883), in which the advantages of triodes and screen grid tubes seeks to unite. In this Switching, the screen grid of the output tube is not, as usual, in terms of AC voltage at the cathode potential instead, a part of the anode alternating voltage is fed to the screen grid by adding

Endstufe für Niederfrequenzverstärker
mit zwei LautsprechernOutput stage for low frequency amplifiers
with two speakers

Anmelder:Applicant:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Representative: Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th

Beanspruchte Priorität:
Österreich vom 5. Mai 1955Claimed priority:
Austria from May 5, 1955

Johann Kurnp, Wien,
ist als Erfinder genannt wordenJohann Kurnp, Vienna,
has been named as the inventor

beispielsweise direkt an eine Anzapfung der Primärwicklung des im Anodenkreis der Endröhre liegendenfor example, directly to a tap on the primary winding of the one located in the anode circuit of the end tube

ag Ausgangstransformators gelegt wird, wodurch das Schirmgitter gleichzeitig auch die notwendige Gleichspannung erhält. Durch diese Schaltungsanordnung, die letztlich das Einführen einer Gegenkopplung bedeutet, erhält die Röhre Eigenschaften, die zwischen denen einer Triode und einer Röhre in Schirmgitterschaltung liegen. Die Verzerrungen werden auf Kosten der Leistung verringert, und zwar" gleichmäßig für alle Frequenzen.ag output transformer is placed, whereby the The screen grid also receives the necessary DC voltage at the same time. Through this circuit arrangement, which ultimately means the introduction of negative feedback, the tube receives properties that are between those of a triode and a tube in a screen grid circuit. The distortions will be on Reduced cost of performance, "evenly for all frequencies."

Die Erfindung geht nun von der Überlegung aus, daß eine Leistungseinbuße wohl bei den höheren, Frequenzen in Kauf genommen werden kann, wenn nur die Leistung im tieferen und mittleren Frequenzbereich ungeändert bleibt, da die Stärke des subjektiven Höreindrucks hauptsächlich durch die Wiedergäbe dieses Bereiches bestimmt wird. Wenn dieser Bereich durch einen Lautsprecher wiedergegeben wird, der für die höheren Frequenzen unempfindlich ist, also durch einen Tieftonlautsprecher, dann kann man für diesen Bereich einen höheren Klirrfaktor zulassen, da, wie schon erwähnt, die aus ganz hohen Tönen bestehenden Verzerrungen nicht hörbar werden. Der Bereich der höheren Frequenzen,- der bei der Wiedergabe des ganzen Tonspektrums natürlich, nicht fehlen darf, muß dann aber durch einen gesonderten Hochtonlautsprecher wiedergegeben werden, wobei nun der Klirrfaktor so klein als nur möglich zu halten ist. Eine Leistungseinbuße bei der Wiedergabe dieses Bereiches kann in Kauf genommen werden, da sie sich gehörmäßig kaum auswirkt.The invention is based on the consideration that a loss of performance is likely at the higher frequencies Can be accepted if only the performance in the lower and middle frequency range remains unchanged, since the strength of the subjective auditory impression is mainly due to the reproduction this area is determined. When this area is reproduced through a loudspeaker which is insensitive to the higher frequencies, i.e. through a woofer, then can you allow a higher distortion factor for this area, because, as already mentioned, the very high ones Existing distortions cannot be heard. The range of higher frequencies - the one at the Reproduction of the entire sound spectrum, of course, should not be missing, but then has to be through a separate one Tweeter can be reproduced, keeping the distortion factor as small as possible is. A decrease in performance when playing this area can be accepted because it is hardly affects hearing.

609 76T/291609 76T / 291

Es ist schon vorgeschlagen worden, die tiefen und hohen Frequenzen getrennt zwei verschiedenen Endröhren zuzuführen, wobei als eine Endröhre eine Triode und, als zweite Endröhre eine Pentode Verwendung findet. Diese Anordnung erfordert jedoch einen. verhältnismäßig großen Aufwand.It has already been suggested that the low and high frequencies separate two different power tubes feed, with a triode as one end tube and a pentode as the second end tube finds. However, this arrangement requires one. relatively large effort.

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß bei der Endstufe eines Niederfrequenzverstärkers mit zwei Lautsprechern, von denen der eine bevorzugt für die Wiedergabe- der tieferen. Frequenzen und der andere bevorzugt für die Wiedergabe der höheren Frequenzen des Tonspektrums geeignet ist, unter Verwendung von einer oder mehreren Schirmgitterröhren als Endröhren dadurch, daß die durch die Lautsprecher in den Anodenkreisen der Röhren wirksam werdenden Arbeitsimpedanzen hintereinander geschaltet sind, wobei an die Anode die von dem für die tieferen. Frequenzen bestimmten Lautsprecher gebildete Impedanz gelegt ist, diese Impedanz von einem Kondensator solcher Größe, daß sein Widerstand für die höheren Frequenzen klein gegenüber dieser Impedanz ist, überbrückt und das Schirmgitter zwischen den beiden Arbeitsimpedanzen angeschlossen ist.The object is achieved according to the invention in the output stage of a low-frequency amplifier with two speakers, one of which is preferred for playback - the lower one. Frequencies and the other is preferably suitable for reproducing the higher frequencies of the sound spectrum is, using one or more screen grid tubes as end tubes by that the working impedances that become effective through the loudspeakers in the anode circuits of the tubes are connected in series, with the anode for the deeper. Certain frequencies Loudspeaker formed impedance is placed, this impedance of a capacitor of such size that its resistance for the higher frequencies is small compared to this impedance, bridged and that Screen grid is connected between the two working impedances.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach der Erfindung sei an der Hand der Zeichnung näher erläutert, in der Ausführungsbeispiele dargestellt sind. InThe mode of operation of the circuit arrangement according to the invention is explained in more detail with reference to the drawing explained, are shown in the exemplary embodiments. In

Fig. 1 ist als Beispiel eine Schaltung mit einer Röhre dargestellt, während inFig. 1 is shown as an example a circuit with a tube, while in

Fig. 2 eine Anordnung mit zwei Röhren im Gegentakt gezeigt ist.Fig. 2 shows an arrangement with two tubes in push-pull.

In dar Schaltung nach Fig. 1 wird' dem Steuergitter 2 der Pentode 1 die zu verstärkende Wechselspannung zugeführt. Die notwendige Vorspannung erhält das Steuergitter in der üblichen Weise, indem die Kathode 3 über einen Widerstand 4 und einen Kondensator 5 mit dem Nullpotential¹ verbunden ist. Das Bremsgitter 6 liegt an der Kathode. Von der Anode 7 wird der Stromkreis zur Anodenstromquelle 8 über die Primärwicklung 9 des Ausgangstransformators 10, an dessen Sekundärwicklung 11 der Tieftonlautsprecher 12 liegt, und die mit der Wicklung 9 in Serie liegende Primärwicklung 13 des Ausgangstranefo>rmators 14, an dessen Sekundärwicklung 15 der Hochtonlautsprecher 16 liegt, geschlossen. Die Primärwicklung 9 ist durch einen Kondensator 17 überbrückt. Seine Größe ist so gewählt, daß er für die höheren Frequenzen einen sehr geringen Widerstand darstellt, also den Ausgangstransformator 10 für diese Frequenzen praktisch kurzschließt. Das Schirmgitter 18 der Pentode 1 steht in unmittelbarer Verbindung mit dem zwischen den beiden Primärwicklungen 9 und 13 liegenden Punkt 19 des Anodenstromkreises. Die Primärimpedäinz 13 kann, da es sich um den Ausgangstransformatoir für einen Hochtanlautsprecher handelt, ziemlich klein gehalten werfen. Für die tieferen Frequenzen liegt somit das Schirmgitter 18 praktisch an dem durch die Stromquelle 8 bestimmten konstanten positiven Potential, die Röhre 1 arbeitet also für die tieferen Frequenzen als Schirmgitterröhre. Der Wirkungsgrad ist sehr gut. Die Verzerrunr gen, die bei Schirmgitterröhren an sich größer sind, kommen aber im Lautsprecher nicht voll zur Wirkung, da es sich beim Lautsprecher 12 um einen. Tieftonlaut-Sprecher handelt. Für die höheren Frequenzen ist der Transformator 10 durch den Kondensator 17 praktisch kurzgeschlossen, was bedeutet, daß für diese Frequenzen die Anode 7 und das Schirmgitter 18 miteinander praktisch direkt verbunden sind. Die Röhre 1 arbeitet somit für diese Frequenzen als Triode. Der Wirkungsgrad ist somit für diese Frequenzen zwar kleiner, aber die Wiedergabe erfolgt mit sehr kleinem Klirrfaktor. Es gehört zum allgemeinen Fachwissen, die Dimensionierung so vorzunehmen, daß das Zusammenwirken der beiden Lautsprecher den meist geradlinig gewünschten« Verlauf der Wiedergabecharakteristik der ganzen Anordnung ergibt. Selbstverständlich können statt der Einzeliautsprecher 12 und 16 auch aus mehreren Lautsprechern bestehende Gruppen von Tiefton- und Hochtonlautsprechern verwendet werden, wobei natürlich zu einer Gruppe nur Lautsprecher gleicher Art vereinigt werden können.In the circuit according to FIG. 1, the control grid 2 of the pentode 1 is supplied with the alternating voltage to be amplified. The control grid receives the necessary bias voltage in the usual way, in that the cathode 3 is connected to the zero potential ¹ via a resistor 4 and a capacitor 5. The braking grid 6 is on the cathode. From the anode 7 the circuit goes to the anode power source 8 via the primary winding 9 of the output transformer 10, on whose secondary winding 11 the woofer 12 is connected, and the primary winding 13 of the output transformer 14, which is in series with the winding 9, and the tweeter is on its secondary winding 15 16 is closed. The primary winding 9 is bridged by a capacitor 17. Its size is chosen so that it represents a very low resistance for the higher frequencies, that is to say practically short-circuits the output transformer 10 for these frequencies. The screen grid 18 of the pentode 1 is in direct connection with the point 19 of the anode circuit located between the two primary windings 9 and 13. Since it is the output transformer for a high-level loudspeaker, the primary impedance 13 can be kept fairly small. For the lower frequencies, the screen grid 18 is practically at the constant positive potential determined by the current source 8, so the tube 1 works as a screen grid tube for the lower frequencies. The efficiency is very good. The distortions, which are greater in the case of screen grid tubes, are not fully effective in the loudspeaker, since the loudspeaker 12 is one. Low-frequency speaker acts. For the higher frequencies, the transformer 10 is practically short-circuited by the capacitor 17, which means that the anode 7 and the screen grid 18 are practically directly connected to one another for these frequencies. The tube 1 thus works as a triode for these frequencies. The efficiency is therefore lower for these frequencies, but the reproduction takes place with a very small distortion factor. It is part of general specialist knowledge to dimension the system in such a way that the interaction of the two loudspeakers results in the most straight-line desired course of the reproduction characteristics of the entire arrangement. Of course, groups of woofer and tweeter loudspeakers consisting of several loudspeakers can be used instead of the individual loudspeakers 12 and 16, whereby only loudspeakers of the same type can of course be combined into a group.

In dem Beispiel der Fig. 1 sind die Arbeitsimpedanzen durch die mit den Lautsprechern belasteten Transformatoren gebildet. Es ändert an der Sachlage nichts, wenn Lautsprecher verwendet werden, deren Impedanz derart ist, daß sie ohne Verwendung der Transformatoren in den Stromkreis geschaltet werden können. Auch eine gleichstromfreie Anschaltung der Arbeitsimpedanzen ändert nichts an der prinzipiellen Funktion.In the example of FIG. 1, the working impedances are through the transformers loaded with the loudspeakers educated. It does not change the situation if loudspeakers are used, their impedance is such that they are switched into the circuit without using the transformers can. Even a DC-free connection of the working impedances does not change anything in principle Function.

In der Fig. 2 ist die Anwendung der Schaltung nach der Erfindung in einer Gegentaktanordnung gezeigt. Die beiden Gegentaktröhren 20 und 21 sind nur schematisch dargestellt. Die beiden Hälften 22 und 23 des Ausgangstransformators 24 für den Tieftonlautsprecher 25 sind nicht unmittelbar miteinander verbunden. Jede Hälfte ist mit einem Kondensator 26 bzw. 27 für die höheren Frequenzen überbrückt. Die Mittelanzapfung 28 der aus zwei Hälften 29 und 30 bestehenden Primärwicklung des Ausgangstransformators 31 für den Hochtonlautsprecher 32 liegt am Pluspcl der Anodenspannungsquelle. Die Anoden 34 umd 35 der Röhren 20 und 21 liegen an. je einem Ende der Primärwicklungen 22 und 23, die anderen Enden dieser Wicklungen sind mit den Primärwicklungen 29 bzw. 30 verbunden·. Das Schirmgitter 36 der Röhre 20 liegt an dem Punkt 37 zwischen den Wicklungen 22 und 29, das Schirmgitter 38 dar Röhre 21 an dem Punkt 39 zwischen, den Wicklungen 23 und 30. Die Funktion der Schaltung ist genau die gleiche wie bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung und bedarf keiner weiteren Erläuterung.In Fig. 2, the application of the circuit according to the invention is shown in a push-pull arrangement. The two push-pull tubes 20 and 21 are only shown schematically. The two halves 22 and 23 of the output transformer 24 for the woofer 25 are not directly connected to one another. Each half is bridged with a capacitor 26 or 27 for the higher frequencies. the Center tap 28 of the two halves 29 and 30 existing primary winding of the output transformer 31 for the tweeter 32 is on Pluscl of the anode voltage source. The anodes 34 and 35 of the tubes 20 and 21 are in contact. one end each of the primary windings 22 and 23, the other ends of these windings are connected to the primary windings 29 or 30 connected ·. The screen grid 36 of the tube 20 lies at the point 37 between the windings 22 and 29, the screen 38, the tube 21 at the point 39 between, the windings 23 and 30. The The function of the circuit is exactly the same as in the arrangement shown in FIG. 1 and requires no further explanation.

Claims

PATENT APPLICATION:

Power amplifier for low frequency amplifier with two speakers, one of which is preferred for the playback of the lower frequencies, and the other prefers for the playback of the higher frequencies Frequencies of the sound spectrum is suitable using one or more screen grid tubes as end tubes, characterized in that the through, the speakers in the The anode circuits of the tubes are connected in series with the working impedances becoming effective, with the loudspeaker formed by the loudspeaker intended for the lower frequencies on the anode Impedance is placed, but this impedance of a capacitor of such size that the The resistance of the capacitor for the higher frequencies is small compared to this impedance, bridged and the screen grid is connected between the two working impedances.

1 sheet of drawings