DE1119340B - Gegengekoppelter Verstaerker - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen gegengekoppelten Verstärker zur getrennten Wiedergabe der Signale innerhalb zweier anschließender Frequenzbänder, insbesondere der niedrigen und hohen Töne eines Schallverstärkers, wobei der Verstärker ein die Signale in die beiden Bänder aufteilendes Trennfilter besitzt und mit einer Gegenkopplung versehen ist.

Bei hochwertigen Schallverstärkern mit einem Trennfilter zum Verteilen der Tonfrequenzen zwischen dem Niederfrequenz- und dem Hochfrequenzsprechsystem können die an den Lautsprechern entwickelten Schallspannungen keine getreue Kopie des Eingangs des Trennfilters darstellen. Da bei früheren Systemen die Gegenkopplungsspannung dem Ausgang des Schallverstärkers entnommen wurde und der Eingangsspannung des Trennfilters entspricht, wurde durch die Gegenkopplung in diesem Punkt eine geringe Verzerrung aufrechterhalten, aber dies bedeutet nicht notwendigerweise, daß am Ausgang des Trennfilters eine geringe Verzerrung auftrat.

Bei den üblichen Trennfiltern wird für die erforderliche Frequenzbandaufteilung ein Induktivitäts-Kapazitäts-Netzwerk benutzt. Übernahmeverzerrung wird vor allem durch den induktiven Teil des Netzwerkes verursacht und tritt gewöhnlich bei niedrigen Frequenzen am stärksten auf, während hohe Ströme die Neigung haben, den Kern der Induktivität zu sättigen, was zu nichtlinearem Betrieb Anlaß gibt. Folglich kann die an den Niederfrequenzlautsprecher gelegte Niederfrequenzschallspannung, insbesondere bei höheren Ausgangsleistungen, eine zu große Verzerrung enthalten.

Eine wesentliche Verringerung dieser Verzerrungen läßt sich erzielen, wenn man gemäß der Erfindung die Schaltung so ausbildet, daß Trennfilter und Gegenkopplungszweig als Brückenschaltung ausgeführt sind, wobei die Belastungen (insbesondere der Hochtonbzw, der Tieftonlautsprecher) parallel mit den einzelnen Reaktanzen des Trennfilters in je einem Zweig liegen, der dritte Zweig eine Impedanz enthält, an der die Gegenkopplungsspannung entsteht, und der vierte Zweig eine Impedanz, welche derart dimensioniert ist, daß die durch das Trennfilter auftretende Verzerrung kompensiert wird, und im Diagonalzweig ein Widerstand liegt, der gleich dem Wirkwiderstandsanteil der Impedanz im vierten Zweig ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die Niederfrequenzspannung am Eingang des Trennfilters eine Verzerrung aufweist, welche die im Filter erzeugte Verzerrung weitgehend ausgleicht.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der

Gegengekoppelter Verstärker

Anmelder:

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

Vertreter: Dr.rer.nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Kanada vom 18. April 1958 (Nr. 749 778)

Johannes Adrianus Koster, Scarborough, Ontario

(Kanada),
ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 die Schaltung eines Verstärkers mit transformatorloser Gegentaktendstufe zeigt, bei der die Erfindung angewendet ist, und

Fig. 2 ein Ersatzschema des Gegenkopplungskreises gemäß Fig. 1 darstellt.

In der Schaltung Fig. 1 ist eine Treiberröhre mit 6 bezeichnet, die mit einem Gitterableitwiderstand 3 und einem Kopplungskondensator 4 versehen ist. An die Eingangsklemmen 1 und 2 wird ein Tonsignal angelegt. Die Kathode der Röhre 6 liegt über einen nicht entkoppelten Widerstand 25 an Erde. Die an den Eingangsklemmen 1 und 2 liegende Tonspannung fällt verstärkt an einem Widerstand 5 im Anodenkreis der Röhre 6 ab und gelangt unmittelbar an das Steuergitter einer Phasenteilröhre 11, deren Ausgangsspannungen um 180° phasenverschoben sind und an einem Anodenwiderstand 7 bzw. einem Kathodenwiderstand 8 auftreten, von wo sie über Kondensatoren 9 und 10 an die Gitter der Endröhren 13 und 14 gelangen.

Diese Endröhren sind als transformatorlose Gegentaktendstufe geschaltet und liegen in Reihe miteinander an einer nicht dargestellten Speisequelle, deren positiver Pol mit 27 und deren negativer Pol mit 28 bezeichnet ist. Der letztere ist, wie die Zeichnung erkennen läßt, geerdet.

Die von den Röhren 13 und 14 gelieferte Ausgangsspannung wird abgegriffen und über einen Kondensator 22 einem Trenn-Netzwerk und der Lautsprecheranordnung zugeführt. Dabei sei noch erwähnt, daß der Gitterableitwiderstand der Röhre 13 mit 12 und

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die Kathodenwiderstände bzw. -kondensatoren der Gegenkopplungsspannung nicht notwendigerweise die beiden Endröhren mit 31, 15 bzw. 26, 16 bezeichnet am Lautsprecher 24 auftretende Niederfrequenzsind, spannung darstellen würde, und folglich kann die

Das Trenn-Netzwerk besitzt eine Induktivität 19 mit Niederfrequenzverzerrung zu groß sein,
einem Magnetkern, in Reihe mit einem Kondensator 20. 5 Um diesen Nachteil des früheren Systems zu über-EinNiederfrequenzlautspreche^überbrücktdenKonwinden, wurde die Schaltung nach der Erfindung entdensator 20, und ein Hochfrequenzlautsprecher 23 wickelt, welche jetzt an Hand von Fig. 2 der Zeichnung überbrückt die Induktivität 19. Wenn angenommen näher beschrieben wird, in der das Ersatzschema darwird, daß die Lautsprecher 23 und 24 je eine Impe- gestellt ist.

danz R haben, so wird die Übernahmefrequenz durch io In Fig. 2 sind einfachheitshalber die Lautsprecher 23

folgende Gleichung wiedergegeben: und 24 als reine Widerstände R dargestellt, obwohl

_ j dies nicht ganz richtig ist. Der Kondensator 18 ist

dh d

z_L Q j g

⁰¹ ' durch den Kondensator C₂ und der Widerstand 25

wobei (O₀ die Übernahmefrequenz, L die Induktivität ist durch den Widerstand Rk wiedergegeben. Damit von 19 in Henrys und C₁ die Kapazität des Konden- 15 die Spannungsgegenkopplung bei sämtlichen Fresators 20 in Farad darstellt. quenzen konstant ist, sind die Widerstände 17 und

Für eine gleichbleibende Impedanz des Trenn- 21 gleichwertig gewählt und durch Widerstände Netzwerkes verhalten sich L und C₁ wie in folgender Rf wiedergegeben. Unter der Voraussetzung, daß Gleichung: Rf9>Rk und Rf9>R ist, wird die Spannung am

I₁ 20 Kondensator C₁ durch folgende Gleichung gegeben:

-f=r- = R ·

Die Gegenkopplungsspannung wird dem Netzwerk j ~Jcö~C~ 1

entnommen, welches einen Widerstand 17 in Reihe mit — j- V — — V,

einem an den Eingang des Trenn-Netzwerkes ge- 25 r _[—. + J(OC₁K

koppelten Kondensator 18, einen zwischen dem freien J ^ω C₁
Ende des Widerstandes 17 und einem den Lautsprechern 23, 24 gemeinsamen Punkt geschalteten wobei V die Spannung an den Eingangsklemmen des Widerstand 21, eine Induktivität 19 und einen Konden- Trenn-Netzwerkes ist, dessen Eingangswiderstand also sator 20 besitzt. Die so abgenommene Gegenkopplungs- 30 gleich R ist.

spannung wird durch die Leitung 30 dem der Röhre 6 Die über Rk entwickelte Gegenkopplungsspannung

zugehörigen Kathodenende des Widerstandes 25 zu- ist dann ungefähr

geführt. R_K 1 R_K „

Bei den bekannten Gegenkopplungskreisen wurden ~g— γ , ·_{ω c R} ^v Λ V

er Kondensator 18 und der Widerstand 21 nicht ver 35 ^Ji

der Kondensator 18 und der Widerstand 21 nicht ver- 35 "^r ' ^J ~ ^¹" Rf -|—7-^

wendet. Der Widerstand 17 war unmittelbar mit dem 7 ω C₂

Eingang des Trennfilters verbunden, und ein Teil der „_r „ , . , R „ ..,, . . ,. ^₁

an diesem auftretenden Spannung wurde der Kathode ^{Wenn C}* &^lch I^ ^{Cl gewaldt lst}'^{so lst dle Ge}8^en"

der Röhre 6 zugeführt. Es ist einleuchtend, daß die kopplungsspannung über R_K gleich

Rk 1 „ , Rk J(OC₁R _y= R_K „

Rf 1+JmC₁R ⁺ R_F 1+JmC₁R R_F

und bei sämtlichen Frequenzen von gleichem Wert, Die Niederfrequenzspannungsgegenkopplung ist also

vorausgesetzt, daß vom Trenn-Netzwerk keine zusatz- 45 ... J!r ,, . · ,,· _t . _{Λ T} , , . .... _ΛΛ

liehevSrzerrungeingeleitetwird.DieGegenkopplungs- S^leich ΊζΓ ^V> ^{da em Verlust an der} Induktivität 19

wirkung ist somit ähnlich wie in der Schaltung, in der gering ist im Vergleich zu V.

die Elemente 18 und 21 weggelassen sind, mit Aus- Wenn die Teile 19 und 20 von Fig. 1 ausgewechselt

nähme bei Niederfrequenzen, bei denen eine Ver- werden, so muß der Kondensator 18 durch eine In-

zerrung vom Trenn-Netzwerk eingeleitet werden kann. 50 duktivität ersetzt werden, deren Wert (X₂) ebenfalls

Betrachtet man nun die Niederfrequenzgegen- durch folgende Gleichung gegeben wird:
kopplungswirkung und das Verhältnis

η γ RF γ

^Rf 55

dann ist bei Niederfrequenzen die Impedanz des wobei L die Induktivität von 19 darstellt, und Rf und

Kondensators C₂ derart, daß sie den Gegenkopplungs- R sind wie oben angegeben.

kreis vom Eingang des Trennfilters isoliert. Die Eine allgemeine Gleichung für die beiden Verhältinduktivität 19 hat eine geringe Impedanz für die nisse wird leicht bestimmt als
Niederfrequenzen, und praktisch die ganze Eingangs- 60

spannung wird am Lautsprecher 24 entwickelt, wobei γ _ Rf ₇
die Impedanz des Kondensators C₁ hoch ist bei den in ² ~ R ¹ '
Frage kommenden Niederfrequenzen. Die Gegenkopplungsspannung stellt dann die am Niederfrequenz- wobei Z₂ die Impedanz der Ausgleichsreaktanz, z. B. lautsprecher 24 entwickelte wirkliche Spannung dar 65 der Kondensator 18, und Z₁ die Impedanz des Wider- und korrigiert somit die Verzerrung, die dort normaler- Standes im Teilnetzwerk, dessen eine Klemme mit weise auftritt und durch z. B. nichtlineare Effekte der Vergleichspotential verbunden ist, z. B. der Konden-Induktivität 19 herbeigeführt wird. sator 20 ist.

Es ist also einleuchtend, daß nach der Erfindung ein Gegenkopplungskreis entwickelt ist, welcher die Verzerrung korrigiert, die normalerweise in den an das von einem Trennfilter gespeisten Nieder- und Hochfrequenzlautsprechersystem angelegten Spannungen auftreten. Obzwar die Erfindung in Verbindung mit einer transformatorlosen Gegentaktendstufe beschrieben wurde, ist sie nicht auf Anwendung mit einem solchen Verstärker beschränkt. Das Trenn-Netzwerk kann z. B. Anwendung finden zur Steuerung von Belastungen, wie Telephonleitungen, wobei Mehrfachkanalbetrieb benutzt wird und die Gegenkopplung in gleicher Weise abgenommen wird.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Gegengekoppelter Verstärker zur getrennten Wiedergabe der Signale innerhalb zweier anschließender Frequenzbänder, insbesondere der niedrigen und hohen Töne eines Schallverstärkers, wobei der Verstärker ein die Signale in die beiden ao Bänder aufteilendes Trennfilter besitzt und mit einer Gegenkopplung versehen ist, dadurch gekenn zeichnet, daß Trennfilter und Gegenkopplungszweig als Brückenschaltung ausgeführt sind, wobei die Belastungen (insbesondere der Hochton- bzw. der Tieftonlautsprecher 23 bzw. 24) parallel mit den einzelnen Reaktanzen (19, 20) des Trennfilters in je einem Zweig liegen, der dritte Zweig eine Impedanz (Rk) enthält, an der die Gegenkopplungsspannung entsteht, und der vierte Zweig eine Impedanz (Rf, C₂), welche derart dimensioniert ist, daß die durch das Trennfilter auftretende Verzerrung kompensiert wird, und im Diagonalzweig ein Widerstand (Rf) liegt, der gleich dem Wirkwiderstandsanteil (Rf) der Impedanz (Rp, C₂) im vierten Zweig ist.

2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanz im vierten Zweig der Brückenschaltung eine Reihenschaltung von einem Widerstand und einer Reaktanz ist.

3. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Belastungen Reaktanzen entgegengesetzten Vorzeichens geschaltet sind.

4. Verstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Reaktanzen (C₁ und C₂ bzw L₁ und L₂) in zwei einander gegenüberliegenden Brückenzweigen vom gleichen Vorzeichen sind und sich verhalten wie der Widerstand im Diagonalzweig (Rf) zum Belastungswiderstand (R).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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