DE1915005C

DE1915005C - B transistor power amplifier

Info

Publication number: DE1915005C
Authority: DE
Inventors: Robert Evan Denville N J Myer (V St A)
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Publication date: 1972-01-05

Description

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Die Erfindung betrifft einen B-Transistorleistungs- einem Verstärker der eingangs genannten Art und isThe invention relates to a B transistor power amplifier of the type mentioned and is

verstärker mit einem Signaleingangsan^chluß, einem dadurch gekennzeichnet, daßeinezwischendenvonduiAmplifier with a signal input connection, characterized in that one intermediate end of the vondui

Signalausgangsanschluß, einer Gleichstrom-Energie- direkt miteinander verbundenen Anschlüssen der LeiSignal output connection, a direct current energy connection directly interconnected connections of the Lei

quelle sowie einer Gegentakt-Leistungsstufe nebst stungstransistoren ausgehenden leitenden Weg und di.source and a push-pull power stage in addition to stungstransistors outgoing conductive path and di.

Treiberstufe, die mehrere Transistoren mit einer Basis-, 5 Eingangsschaltung sowie die Basisanschlüsse deDriver stage, the several transistors with a base, 5 input circuit and the base connections de

einem Emitter-und einem Kollektoranschluß enthalten, Treiberstufentransistoren eingefügte Verstärl.erstuf,an emitter and a collector connection, driver stage transistors inserted amplifier stage,

wobei die Treiberstufe komplementäre Transistoren ein Paar komplementärer Transistoren aufweist, di·wherein the complementary transistor driver stage comprises a pair of complementary transistors, di

aufweist, deren Basisanschlüsse mit dem Eingangs- je einen Emitteranschluß, einen Kollektoranschluß umhas, the base connections of which with the input each have an emitter connection and a collector connection

ansciiluß und deren Kollektoranschlüsse mit Hilfe zu- einen Basisanschluß besitzen, daß jede Emitterelektroconnection and their collector connections with the help of a base connection that each emitter electrical

mindest einer Diode miteinander verbunden sind und io de über einen Widerstand sowohl mit dem jeweilat least one diode are connected to each other and io de via a resistor both with the respective

deren Emitter-Kollektorstrecken in einem an die anderen Emitteranschluß als auch mit dem von deitheir emitter-collector lines in one to the other emitter connection as well as with that of the dei

Gleichstrom-Energiequelle angeschalteten Reihen- direkt miteinander verbundenen Anschlüssen deDirect current power source connected series- directly interconnected connections de

Stromkreis liegen, wobei ferner die Leistungsstufe Leistungsstufentransistoren ausgehenden leitenden We]Circuit lie, furthermore the power stage power stage transistors outgoing conductive We]

komplementäre Transistoren aufweist, deren Emitter- verbunden ist, daß die Basisanschlüsse über wenigstenHas complementary transistors whose emitter is connected that the base terminals over at least

Koüektcrstrecken in einem an die Gleichstrom-Ener- 15 zwei in Reihe geschaltete Dioden miteinander verbunKoüektcrstrecken in a connected to the direct current ener- 15 two diodes connected in series with one another

giequelle angeschalteten Reihenstromkreis liegen und den sind, deren Verbindungspunkte ai. den Eingangsgiequelle connected series circuit and are those whose connection points ai. the entrance

deren Basisanschlusse je direkt mit dem Kollektor- anschluß angekoppelt ist, und daß die Kollektoranwhose base connection is each directly coupled to the collector connection, and that the collectoran

anschluß des jeweils zugeordneten Transistors der Schlüsse direkt mit den entsprechenden Basisanconnection of the respectively assigned transistor of the connections directly to the corresponding base

Treibersinfe verbunden sind und dessen einzige wirk- Schlüssen der Treiberstufentransistoren verbündetDriversinfe are connected and its only effective connections are connected to the driver stage transistors

same Belastung bilden, und wobei ein für Gleich- und 20 sind.form the same load, and where one is for equal and 20 are.

Wechselstrom leitender Rückkopplungsweg von den Durch die Vorverstärkerstufe ergibt sich eine verAC conductive feedback path from the preamplifier stage results in a ver

direkt miteinander verbundenen Anschlüsse der Lei- besserte Rückkopplungsschaltung, die eine genauendirectly interconnected connections of the Lei-Better feedback circuit, which an accurate

stungsstiifen-Transistoren zu den Bas.sanschlüssen der Vorspannungssymmei-ierung für die Transistoren destungsstiifen transistors to the base connections of the bias voltage symmetry for the transistors de

Treibers! ufcn-Transistoren führt. Treiberstufe ermöglichst. Es tritt im Ruhezustand nuDriver! ufcn transistors leads. Enable driver stage. It only occurs in the idle state

B-Gegentaktleistungsverstärker haben schon immer 35 ein sehr kleiner Leistungsverlust in der Treiberstufe aufB push-pull power amplifiers have always had a very small power loss in the driver stage

unter Verzerrungen zu leiden gehab;, die durch die so daß sich ein hoher Wirkungsgrad bei hoher Leisuffered from distortion; caused by the so that a high efficiency with high lei

nichtlineare Ausganrskennlinic im Übernahmegebiet stungsverstärkung und sehr niedrigen Übernahmevernon-linear output characteristic in the takeover area, power gain and very low takeover rate

verursacht werden, wenn ein Verstärkerelement zu Zerrungen ergibt.caused when an amplifier element gives rise to distortion.

leiten aufhört und das andere zu leiten beginnt. Lange Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Zeichleading ceases and the other begins leading. Lange The invention is based on the drawing

Jahre hat man die Gesamtverzerrung .-.Is befriedigend 30 nungen beschrieben. Es zeigtYears, the total distortion has been described. Is satisfactory 30 times. It shows

angesehen, wenn sie etwa 5% nicht ünersteigt, wobei F i g. 1 das Schaltbild eines Gegentakt-B-Leistungsconsidered if it does not exceed about 5%, where F i g. 1 the circuit diagram of a push-pull B power

üblicherweise eine Zunahme bei kleinen Signalampli- Verstärkers zur Erläuterung des prinzipiellen Aufbaue:Usually an increase in small signal amplifiers to explain the basic structure:

luden auftritt. Versuche, diese Verzerrungen herabzu- eines solchen Verstärkers,invited appearance. Try to reduce this distortion - such an amplifier

setzen, haben zu verhältnismäßig komplizierten und F i g. 2 Kennlinien und Kurvenformen für die Schalput, have to be relatively complicated and F i g. 2 characteristics and curve shapes for the scarf

aufwendigen Schaltungen geführt, bei denen häufig 35 tung nach F i g. 1,elaborate circuits out in which often 35 device according to FIG. 1,

kritische Vorspannungs- und Symmetrieeinstellungen F i g. 3 das Schaltbild eines Alisführungsbeispiel!critical bias and symmetry settings F i g. 3 the circuit diagram of an Alis guide example!

erforderlich sind. In den letzten Jahren sind Leistungs- der Erfindung.required are. In the past few years, performance are the invention.

transistoren entwickelt und in im B-Betrieb arbeilenden Fig. 1 zeigt einen zweistufigen Leistungsverstärkertransistors developed and in Fig. 1, which works in B mode, shows a two-stage power amplifier

Schaltungen benutzt worden, und zwar sowohl mit als der so vorgespannt ist, daß er im B-Betrieb arbeitetCircuits have been used both with and biased to operate in B mode

auch ohne Übertrager. Die Schaltungen unter Ver- 40 Die Treiberstufe enthält die Transistoren Q1 und Ql even without a transformer. The circuits under Ver 40 The driver stage contains the transistors Q 1 and Ql

Wendung von Transistoren sind zwar in mancher Hin- und die Leistungsstufe enthält die Transistoren Q: Turning of transistors are indeed in some backward and the power stage contains the transistors Q:

sieht vcreinfacht, aber in den meisten Fällen bleiben die und QA. Die Kollektordektroden der Treibertranlooks vcreinfected, but in most cases the and QA remain. The collector electrodes of the driver rail

Verzerrungen, wenn auch in verringertem Maß, bc- sistoren(71 und Ql sind vorzugsweise direkt übeiDistortion, albeit to a lesser extent, bc- sistors (71 and Ql are preferably directly over

stehen. Darüber hinaus können mit vielen dieser Schal- eine Diode Dl zusammengeschaltet, obwohl eintstand. In addition, a diode Dl can be interconnected with many of these switching devices, although one

tungcn nicht die Wirkungsgrade erzielt werden, die an 45 solche Diode für einen befriedigenden Betrieb nichiIn this case, the degrees of efficiency cannot be achieved which, for a satisfactory operation, cannot be achieved with such a diode

sich mit Transistoren möglich sind. Außerdem ist wesentlich ist. Ein Widerstand Λ6 verbindet diiare possible with transistors. It is also essential. A resistor Λ6 connects dii

die Temperaturstabilität ein Problem geblieben, das Emitterelektrode des Transistors Qi mit dem positithe temperature stability remained a problem, the emitter electrode of the transistor Qi with the positi

immer besondere Aufmerksamkeit verlangt, und viele ven Pol (-[- V) einer Gleichstrom-Energiequelle, uncalways requires special attention, and many ven poles (- [- V) of a direct current energy source, unc

Schaltungen sind in kritischem Maß abhängig sowohl ein Widerstand Rl verbindet die Emitterelektrode deiCircuits are critically dependent on both a resistor Rl connecting the emitter electrode dei

von der Spannung der Stromversorgung als auch den 50 Transistors Ql mit dem geerdeten Pol der Energie-of the voltage of the power supply as well as the 50 transistor Ql with the grounded pole of the energy

|?,Hi(cill(ilerap/cn. FJne genauere Erläuterung der quelle. Kondensatoren C3 und CA parallel zu der|?, Hi (cill (ilerap / cn. FJne more detailed explanation of the source. Capacitors C3 and CA parallel to the

(jbcriiahmever/errung findet sich in dem Buch Widerständen R6 b/w. Rl führen die Signalströmc(jbcriiahmever / errung can be found in the book Resistors R6 b / w. Rl carry the signal currents

•Transistors: Principles, Design & Applications« von an den Widerständen vorbei. Zwischen den Polen dei• Transistors: Principles, Design & Applications «by passing the resistors. Between the poles dei

W. W. (iiirt π c r (I¹HiO), S. 475 bis 4K4 Energiequelle liegt ein Spannungsteiler mit den Wider-WW (iiirt π cr (I ¹ HiO), p. 475 to 4K4 energy source is a voltage divider with the resistor

Es ist auch bereits ein zweistufiger Transistorvcr- 55 ständen Rl, R3, RA und RS. Der VerbindungspunklThere is also already a two-stage transistor stand Rl, R3, RA and RS. The connection point

stärker mit komplcmentärerTreiberstufe und mit Rück- zwischen den Widerständen/?! und /?3 ist mit deistronger with complementary driver stage and with return between the resistors / ?! and /? 3 is with dei

kopplung von den direkt miteinander verbundenen Basiselektrot'c des Transistors Q1 verbunden, und di(coupling of the directly interconnected Basiselektrot'c of the transistor Q 1 connected, and di (

Anschlüssen der Leistungstransistoreii bekannt, bei Basiselektrode des Transistors Ql liegt an dem Ver·Connections of the power transistor are known, at the base electrode of the transistor Ql is due to the ver

dem zur Beseitigung der Übernalimevcrzcrriingen bindungspunkt zwischen den Widerständen RA uncthe connection point between the resistors RA unc

zwischen die Basiselektroden der Treilxrsdifc zwei in 6° R5. Der Eingangskreis des Verstärkers wird durch derbetween the base electrodes of the Treilxrsdifc two in 6 ° R5. The input circuit of the amplifier is through the

HiiürLhlung vorgespannte Dioden geschaltet sind. Die Signalcingangsanschluß I und den geerdeten An-Biased diodes are connected. The signal input connection I and the earthed connection

Verwendung von Transistoren komplementären Typs Schluß 2 gctildct. Per Anschluß 1 ist mit der EasiE·Use of transistors of complementary type conclusion 2 gctildct. Connection 1 is connected to the EasiE

sowohl in der Treiber- als auch der Leislungsstufe von elektrode beider Treibcrtransistorcn Q\ und Ql übciboth the driver and the Leis averaging stage of both electrode Treibcrtransistorcn Q \ and Ql übci

Verstärkern ist ebenfalls bekannt. einen Widerstand Rl und Kondensatoren Cl und CI Amplifiers are also known. a resistor Rl and capacitors Cl and CI

Die I rlindung hat sich die Aufgabe gestellt, die 65 verbunden, so daß beide Transistoren die gleicheThe I rligation set itself the task of connecting the 65 so that both transistors are the same

Übernahniever/eiriing solcher Verstärker weiter zu Signalspannung erhalten,Over-maintenance / eiriing of such amplifiers continues to receive signal voltage,

verringern und deren Wirkungsgrad noch zu verbessern. Die Basiselektroden der Lcisliingstransistoren Ql reduce and improve their efficiency. The base electrodes of the Lcisliingstransistoren Ql

Ztir lösung der Aufgabe geht die Erfindung aus von und QA sind direkt an die Kollcktorekklrcden deiIn order to solve the problem, the invention is based on and QA are sent directly to the Kollcktorekklrcden dei

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Treiheriransistoren 01 bzw. ρ2 angeschaltet, während erneut betont, daß die Kurvenformen nicht maßstabs-Three transistor transistors 01 or ρ2 are switched on, while emphasizing again that the curve shapes are not to scale

tlic I miiterelektroden der beiden Leistung'Uransistoren gerecht aufgetragen sind.The middle electrodes of the two power transistors are properly applied.

z^anmiengeschaltet sind und über einen Konden- Wie oben angegeben, wird durch den Spannungs-z ^ are connected and via a condenser As stated above, the voltage

_sUuiC 5an den Signalausgangsanschlrß 3angekoppelt abfall über der DiodeDl eine im wesentlichen feste _{sU uiC} 5 coupled to the signal output terminal 3, the drop across the diodeDl is essentially a fixed one

sind. Die Kollektorelektrode des Transistors 03 liegt 5 Spannungsdifferenz zwischen den Basiselektroden derare. The collector electrode of the transistor 03 is 5 voltage difference between the base electrodes of the

direkt am positiven Pol der Energiequelle, und die Transistoren 03 und 04 aufrechterhalten, so dall diedirectly at the positive pole of the energy source, and the transistors 03 and 04 are maintained, so dall the

K uinkuirelektrode des Transistors Q4 ist direkt mit Ausg^.ngsspannung der Treibertransistoren ρ 1 undThe cooling electrode of the transistor Q4 is directly connected to the output voltage of the driver transistors ρ 1 and

dem ".erdeten, negativen Pol der Energiequelle ver- 02 die Basiselektroden mit dergleichen Signalspannungthe ".grounded, negative pole of the energy source" supplies the base electrodes with the same signal voltage

_bu;uil._ll. beaufschlag'. Bei fehlender Eingangsspannung liegt _{bu; uil} . _ll . charge '. If there is no input voltage

A, Symmetriegründen sind die Widerstände Rl io di<: Basiselektrode des Transistors 03 auf einer t>pan- A, for reasons of symmetry, the resistors Rl io di <: base electrode of transistor 03 on a t> pan-

5, Λ3 und Λ4 sowie R6 und Λ7 jeweils gleich- nung, die annähernd gleich einem festen Bruchteil5, Λ3 and Λ4 as well as R 6 and Λ7 each equation, which approximately equal a fixed fraction

l Ei genaue Übereiti it iht (J allgemeinen etwa V) der Betriebsspannung (,-^)l Ei exact transfer iht (J general about V) of the operating voltage (, - ^)

_Unii
gew
vvevn _U nii
w
vvevn

ii ,"5, Λ3 und Λ4 sowie R6 und Λ7 jeweils gleich- nung, die annähernd gleich eii, "5, Λ3 and Λ4 as well as R 6 and Λ7 each equation, which approximately equal e

gew.-Ulli. Eine genaue Übereinstimmung ist nicht (Jm allgemeinen etwa V₁) der Betriebsspannung (,-^)Gew.-Ulli. An exact match is not (Jm generally about V ₁ ) of the operating voltage (, - ^)

tlich, und es lassen sich Nennwerte rait ToIe- zuzüglich etwa des halben Spannungsabfalls an derdaily, and nominal values can be rait ToIe plus about half the voltage drop across the

20% d D S üb di Did Dl it ähend die Basiselektrode des I ran-20% d D S over di Did Dl it ähend the base electrode of the I ran

ch, und es lassen sich Nennwerte rait ToIe- zuzüglich etwa des halben Spanngch, and nominal values can be rait ToIe plus about half the span

ran/.'ii von 20% verwenden. Der Strom über die Diode Dl ist, während die Basiselektrode des I ran-ReiluMischaltung mit den Widerständen R6 und RT, 15 sistors04 auf einer Spannung liegt, die annähernd der· f mitter-Kollektorstrecken der Transistoren β 1 gleich demselben festen Bruchteil der Betriebsspannung um- Ol und der Diode Dl ist auf einen Arbeitspunkt abzüglich etwa des halben Spannungsabfalls an der eingestellt, der dicht oberhalb des nichtlinearen Be- Diode Dl ist. Da die Emitterelektroden beider IranreiJi ¹S der Strom-Spannungs-Kennlinie der Diode DX sistoren an den Verbindungspu.·,-! zwischen den unti dicht unterhalb des nichf.inearen Berei-hes der ao Widerständen Λ3 und R4 angeschaltet.sind, liegen sie Str m-Spannungs-Kennlinien der Basis-Emitter-Über- auf etwa demselben festen Bruchteil der BetrieDsjäii'c der Leistungstransistoren ß3 und ß4 liegt. spannung. Die wirksame Basis-Emitter-Vorspr.nnung Du-.e Einstellung läßt sich leicht durch richtige Aus- jedes Leistungstransistors besteht daher etwa aus dem wahl der Widerstände R6 und Rl erreichen. Im Ruhe- halben Spannungsabfall an der Diode Dl. Im laeai'aii zuband, d. h. bei nicht vorhandenem Signal, fließt nur as ist diese Vorspannung zu klein, um einen KolleKtorein außerordentlich kleiner Strom über die Diode Dl strom einzuleiten, so daß bei fehlender tingangsun:l führt zu einem Spannungsabfall über der Diode, spannung keiner der Leistungstransistoren einen der selbst in Gegenwart überlagerter Signalströme im Kollektorstrom führt. In der Praxis fühlt eine unverwüstlichen konstant bleibt. Folglich ist die Spannung meidbare Unsymmetrie dazu, daß einer der Leisiungszw.schen den Basiselektroden der Leistungstransisto- 30 transistoren ß3 oder ß4 einen sehr kleinen Basisren 03 und ß4 immer im wesentlichen konstant. Eine Emitter-Strom aufweist, der ausreicht, um einen kleinen Wechselstrom- und eine Gleichstromrückkopplung Kollektorstrom fließen zu lassen. Dies ergibt eine «<'ibt sich durch eine direkte Verbindung zwischen genügend große Gleichstromruckkopplung zum ver-(IeTn gemeinsamen Punkt der Widerstände A3 und RA bindungspunkt der Widerstände A3 und A4, um in _wv\ den Emitterelektroden der Leistungstransistoren. 35 der Treiberstufe die Vorspannung ^automa^^{ch z}" P-' Auswirkung dieser Rückkopplung soll später symmetrieren und den Strom auszugleichen. Wenn die !,nier Bezugn-hme auf F i g. 2 genauer beschrieben im Bereich B der F . g 2 geigte S.gnalspannung werden. Außer dieser Gesamtrückkopplung von den V_1n an die Anschlüsse 1 und 2 in F ig. 1 angelegt Fmitterelektroden der Leistungstransistoren ,st eine wird, so erhöht der erste, negativ genchtete Ted der Gleichstromrückkopplung mit Hilfe der Widerstände 40 Signalwelle die Stromleitung "^{ber den} J .⁸¹⁵J^ _t Ä6 und Rl vorgesehen. Diese H nur für Gleichstrom Übergang des Tre.bertransistors 01 unc!verringert wirksam, da die gesamten Signalströme über die den Stromfluß über den. ^Ba _r^^mi«"-^^r^"8 «^s P:„allelkrndensatoren C3 und CA fiießen. Treifcertrans.stors 02. Dies fuhrt zu einer vc«tarkten, In F i g. 2 zeigen die Bereiche A, B und Ceinige der positiv gerichteten Signalspannung Vl an denl Bas.s Cri.Pdkennlinien und Ku.-venformen der Schaltung 45 elektroden beider Leistungstransistoren 03 und1 04 „„«•h Fie. I. Es sei bemerkt, daß diese Kennlinien wodurch ein Stromfluß über den Basis-Err"«e -Über und Kurvcnformen nich, maßstabsgerecht sind, da gang des Leistungstransistors 03 eingeleitet w.rd, der zurresserenEiläuterungdererfndunESgcmäßenGrund- Transistor 04 aber gesperrt ble^lbt· ,· · , gedankt jewe Is willkürliche Skalenfaktoren benutzt Die norma erwe.se n.cht lineare S romkennhnie, de worden id. Die Kennlinien im Bereich A reigen die 50 im Ptre.ch A der l· . g. 2 ge/c.gt ist ^w"^rde ^ Sipnahlrörre /₃ urd ,'„ die zu den Kollektordektroden beträchtliche Verzerrung der Ausgangskurven or. der l.cistun_Bstransisto,enß3 b.w. 04 fließen, in verursachen. Be, fehlendem Emgangssgral und nil AblüinrigkciT von deren Basisspannung. Die Kollek- dem dann, wenn d.e Seilspannung durcn N I ge t foriröni roit/ei. normalerweise die im wesentlichen weist der Basis-Emitter-Übergang des Tr^ ^³ nithtrncaren Bereche 21 und 22, die den nicht! nearcn 55 eine hohe Ι™**™™^¹ ^K„ ΐ^ϊΐ Bereichen c'er Basis-EniitUr-Übergärgc entsprechen. Tre.bertransistors 01 entfcn ^l J^d ^^j^^S Die Aiswirkung dieser nichtlirecren Bereiche wird sprechendhöh'^cSPⁱⁱⁿⁿ""f;S^r^_n^Jf₆B_nTi u„d die durch «lie Erfindung beseitigt. Dies soll später genauer D^es h, r anu d-D ^^^f,^'^, _Span.ran /. 'ii of 20% use. The current across the diode Dl is, while the base electrode of the I ran-Reilu circuit with the resistors R6 and RT, 15 sistors04 is at a voltage which is approximately the same fixed fraction of the operating voltage as the f center-collector paths of the transistors β 1. Ol and the diode Dl is set to an operating point less about half the voltage drop at that which is just above the nonlinear loading diode Dl. Since the emitter electrodes of both IranreiJi ¹ S of the current-voltage characteristic of the diode DX sistors at the connection pu. ·, -! are connected between the unti just below the non-linear range of the ao resistors 3 and R4 , they are current-voltage characteristics of the base-emitter-over- on about the same fixed fraction of the operation of the power transistors ß3 and ß4 lies. voltage. The effective base-emitter projection can easily be achieved by correctly selecting the resistors R6 and R1. In the idle half-voltage drop at the diode Dl. In the laeai'aii zuband, i.e. when there is no signal, only this bias voltage flows as this is too small to feed a collector with an extremely small current through the diode Dl, so that if there is no input: l leads to a voltage drop across the diode; In practice one feels indestructible remains constant. Consequently, the voltage is avoidable asymmetry in relation to the fact that one of the power between the base electrodes of the power transistor ß3 or ß4 always has a very small base 03 and ß4 essentially constant. Has an emitter current sufficient to allow a small AC and DC feedback collector current to flow. This results in a '<' ibt through a direct connection between sufficiently large DC feedback for comparable (IeTn common point of the resistors A3 and RA junction point of the resistors A3 and A4 to in _wv \ the emitter electrodes of the power transistors. The driver stage 35, the bias ^automatic ^ ^{ch z} "P- 'The effect of this feedback should later symmetrize and equalize the current. If the signal voltage shown in area B of FIG. 2 is described in more detail in the reference to FIG. 2. Except for this total feedback from the V _1n to the terminals 1 and 2 in F ig applied. 1 Fmitterelektroden of the power transistors st, a is, the first negative genchtete Ted the DC feedback increases with the aid of the resistors 40 signal wave power line ^{"over the} J. ⁸¹⁵ J ^ _t Æ6 and Rl provided. This H for DC transition of Tre.bertransistors unc 01! reduced effective since the entire signal streams on the current flow through the. ^Ba _r ^ ^mi «" - ^ ^r ^ "8« ^s P: "allele-capacitor C3 and CA flow. Treifcertrans.stors 02. This leads to a vc «tarkten, In Fig. 2 show the areas A, B and C some of the positively directed signal voltage Vl at the Bas.s Cri.Pdkennlinien and curve shapes of the circuit 45 electrodes of both power transistors 03 and 04 """• h Fie. I. It should be noted that these characteristic curves, whereby a current flow over the base-Err "" e -over and curve shapes are not true to scale, since the output of the power transistor 03 is initiated, but the refinement of the invented basic transistor 04 ^remains blocked, · thanks, jewe Is arbitrary scale factors used norma the erwe.se n.cht linear romkennhnie S, de been id. the characteristic curves in the region A dancing 50 in the Ptre.ch A l ·. g. 2 ge / c.gt is ^w " ^rde ^ Sipnahlrörre / ₃ urd," the considerable distortion of the output curves for the collector electrodes or. the l.cistun _B stransisto, enß3 bw 04 flow, in cause. Be, lack of incoming grail and no departure from their base voltage. The collectors then when the tension of the rope is due to NI ge t foriröni roit / ei. normally the essentially has the base-emitter junction of the Tr ^ ^ ³ nithtrncaren areas 21 and 22, which do not! nearcn 55 a high Ι ™ ** ™ ^ ¹ ^K "ΐ ^ ϊΐ areas of the base EniitUr-Übergärgc correspond. Tre.bertransistors 01 entfcn ^l J ^d ^^ j ^^ S The Aiswirkung this nichtlirecren areas is sprechendhöh ^'cS ⁱⁱⁿⁿ P ""f; S ^r ^ _n ^ Jf ₆ B _n Ti u "d eliminates the lie by" invention. This will later be more precisely D ^ es h, r anu dD ^^^ f, ^ '^, _Span .

t mit der im Bereich B der «ο Ϊ?£_Λ ansteigt, so daß der Punkt 25 i*a: Schnitt-t increases with the «ο Ϊ? £ _Λ in area B , so that point 25 i * a : intersection

5s^:"s SäSSS ·5s ^: "s SäSSS ·

üblichen Impedanzwerte ohne Verwendung eines Aususual impedance values without using an off 1 kOhm1 kOhm ι. seierι. be yourself ι die folgendenι the following gangsübertrager abgehen kannoutput transformer can go off 2kOhm2kOhm Bauteile angegeben:Components specified: lOkOhmlOkOhm C5 -C5 - - 500 μ F- 500 μF Al, R6, Rl Al, R6, Rl 5μΡ5μΡ QlQl r 2N1305 r 2N1305 Rl, RSRl, RS ΙΟΟμΡΙΟΟμΡ QlQl =- 2N1304= - 2N1304 R3, RAR3, RA Q3Q3 - 2N3567- 2N3567 Cl, C2Cl, C2 QAQA - 2N3638 - 2N3638 C3, C3C3, C3 DlDl - 1N4154- 1N4154

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gebracht. Dies führt zu einer kombinierten Kennlinie, Schaltung in die übliche Darlington-Schaltung umgedie durch die gestrichelte, durch den Ursprung führende wandelt werden, wenn ein geeigneter pnp-Transistor Linie 29 dargestellt ist. Diese Kennlinie rührt von hoher Leistung zur Verfugung steht, der zum Traneiner Umsetzung der linearen Teile der Kennlinie /', sistor QS komplementär ist.brought. This leads to a combined characteristic curve, switching into the usual Darlington circuit, which is converted by the dashed line leading through the origin, if a suitable pnp transistor line 29 is shown. This characteristic is due to the high power available, which is complementary to the implementation of the linear parts of the characteristic / ', sistor QS .

und i₄ sowie i/irer linear verlängerten Teile 23 bzw. 24 5 Die Schaltung nach F i g. 3 zeigt außerdem, daß her. Für die im Bereich B gezeigte verstärkte Signal- die Treibertransistoren Ql und Ql mit ihren Kollekspannung Vl kann ebenfalls angenommen werden, torelektrode!! über eine Vielzahl von Dioden zusammendafi sie durch den Übernahmebereich verschoben ist geschaltet sind, die durch die Diodengruppe Dl und und ais kontinuierliche unverzerrtc Welle erscheint. Dl dargestellt werden, und daß ihre Emitterelektroden Die Verstärkung der Treiberstufe ist im Übernahme- io in Reihe mit Widerständen R6 und Rl auf die gleiche gebiet so groß, daß keine akustisch wahrnehmbare Weise wie bei F i g. 1 an die Energiequelle ange-Störung in der Ausgangskurvenform auftritt. schaltet sind. Die Schaltung weicht jedoch in weiterenand i ₄ as well as i / irer linearly elongated parts 23 and 24 5 The circuit according to FIG. 3 also shows that her. For the amplified signal shown in area B , the driver transistors Ql and Ql with their collector voltage Vl can also be assumed to be gate electrode !! Via a large number of diodes they are connected together, which is shifted through the takeover area, which appears through the diode group Dl and and as a continuous undistorted wave. Dl are shown, and that their emitter electrodes. The gain of the driver stage is so large in the takeover io in series with resistors R6 and Rl in the same area that there is no acoustically perceptible way as in FIG. 1 to the energy source, disturbance occurs in the output waveform. are switched. The circuit, however, differs in further

Als Beispiel für einen Verstärker gemäß F i g. 1, Merkmalen ab. Es wird ein Vorverstärker mit den der eine i:n wesentlichen verzerrungsfreie Leistung von Transistoren Ql und QS verwendet. Außerdem sind ein Watt direkt an einen Lautsprecher praktisch aller 15 die zu den Widerständen R6 und Rl parallelgeschalteten Kondensatoren C3 bzw. C4 weggelassen, um absichtlich sowohl eine Wechselstrom- als auch eine Gleichstromgegenkopplung in dieser Sti'fe zu verwirklichen. As an example of an amplifier according to FIG. 1, features off. A preamplifier is used with the one i: n essential distortion-free performance of transistors Q1 and QS . In addition, one watt directly to a loudspeaker of practically all of the capacitors C3 and C4 connected in parallel to the resistors R6 and R1 are omitted in order to intentionally achieve both an alternating current and a direct current negative feedback at this level.

ao In der Vorverstärkerstufe mit den Transistoren Ql und Q% sind deren Emitterelektroden über ein Widerstandsnetzwerk zusammengeschaltet, das die Widerstände Λ10, Λ11, Ä12, Λ13 und RIA enthält. Der Rückkopplungsweg vom Ausgang der Leistungsstufe 25 zu diesem Netzwerk bewirkt wie im Fall der F i g. 1 Die Widerstände und Kondensatoren können verhält- sowohl eine Wechselstrom- als auch eine Gleichstromnismäßig große Toleranzen haben, und die Transisto- gegenkopplung. Der gemeinsame Verbindungspunkt ren und Dioden brauchen nicht aneinander angepaßt der Widerstände Λ10, Λ11 und Λ12 ist für Wechselzu sein. Die Schaltung ist in einem großen Bereich von ströme gegen Erde durch den Kondensator C6 kurz-Betricbsspanniingen arbeitsfähig. Die minimale Be- 30 geschlossen. Der Rückkopplungswsg vom Ausgang !Heizspannung wird durch diejenige Spannung be- der Leistungsstufe ist an den gemeinsamen Verbinstimint, welche erforderlich ist. um die Diode Dl dungspunkt der Widerstände Λ10, Λ13 und RIA leitend zu machen, und die maximale Betriebsspannung angeschaltet. Der Verbindungspunkt der Widerstände wird durch die Grenzwerte der Transistoren begrenzt. RH und Λ13 liegt am Emitter des Transistors ς?7 Die maximale Ausgangsleistung ändert sich mit der 35 und der Verbindungspunkt der Widerstände RIl und Belricbsspannung. Λ14 am Emitter des Transistors QS. Der Kollektorao In the preamplifier stage with the transistors Ql and Q% their emitter electrodes are connected together via a resistor network that contains the resistors Λ10, Λ11, 12, Λ13 and RIA . The feedback path from the output of the power stage 25 to this network effects, as in the case of FIG. 1 The resistors and capacitors can have large tolerances in terms of both AC and DC currents, and transistor negative feedback. The common connection point ren and diodes do not need to be matched to one another, the resistors Λ10, Λ11 and Λ12 are for alternation. The circuit is operable over a wide range of currents to ground through capacitor C6 for short operating voltages. The minimum loading is 30 closed. The feedback voltage from the output! Heater voltage is determined by the voltage at the power stage at the common connection timing which is required. around the diode Dl ground point of the resistors Λ10 to make conductive Λ13 and RIA, and turned on the maximum operating voltage. The connection point of the resistors is limited by the limit values of the transistors. RH and Λ13 is at the emitter of the transistor ς? 7 The maximum output power changes with the 35 and the connection point of the resistors RIl and Belricbssspannung. Λ14 at the emitter of transistor QS. The collector

Das Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß des Transistors Ql ist über den in Reihe mit der Fig. 3 weicht zunächst in der Auslegung der Leistungs- Diode D5 geschalteten Widerstand RlS an den posistufe von der Sehaltung nach Fig. 1 ab. In der tiven Pol der Energiequelle angeschaltet, während der Leistungsstufe sind die Transistoren ρ3, Q9 und QS _4O Kollektor des Transistors QS über den Widerstand R16 nach Art der bekannten Darlington-Schaltung ange- und die Diode 06 an den geerdeten Pol der Energieordnet, die in der USA.-Patentschrift 2 663 806 be- quelle gelegt ist. Die Kollektorthktroden dieser beiden schrieben ist, und /war im wesentlichen identisch mit Transistoren sind außerdem je mit der Basis der F i g. 9 dieser USA.-Patentschrift, wobei aber das Treibertransistoren ρ 1 und Ql verbunden. Die Basis-Ausgangssignal am Emitter des Transistors QS statt 45 elektroden der Vorverstärker-Transistoren ρ7 und vom gemeinsamen Kollektor-Verbindungspunkt abge- ρ8 sind über eine Vielzahl von Dioden zusammengenommen wird, f-.inc ähnliche Anordnung ist auch für schaltet, die durch die Diodengruppen D3 und DA die Transistoren OA. Q10 und Q6 mit der Ausnahme dargestellt werden. Diesen Dioden wird ein Stroin gezeigt, daß der Ausgangstransistor Q6 ein npn-Typ über einen zwischen den positiven Pol der Quelle und an Stelle eines für die zugehörigen Transistoren (74 50 die Diodengriippc /)3 geschalteten Widerstand^ und ρ 10 gezeigten pnp-Typs ist. Dieser Unterschied und einen zwischen die Diodengruppe DA und den der Transistoren hat folgenden Grund. Es sind heute geerdeten Pol der Quelle geschalteten Widerstand RS npn-Silieiumtransistorcn hoher Leistung bei verhält- zugeführt. Der Signaleingangsanschluß I ist über einen nismäHig niedrigen Kosten verfügbar. Dagegen sind Kondensator CI an den Verbindungspunkt der Diopnp-Transistorcn vergleichbarer Leistung nicht so 55 dengnippc D3 und DA angekoppelt. Fun Widerleicht erhältlich. IJm die Vorteile der npn-Transistoren stand R9 liegt zwischen dem Signal.ingancsanschluß 1 holur Leistung ausnutzen zu können, lassen sich die und dem geerdeten Fingangsanschhiß 2.
komplementären Transistoren ρ3 und ρ4 sowie ρ9 Die Widerstände R17 und RlS sind in ReiheThe embodiment of the invention is in accordance with the transistor Ql via the in series with the Fig. 3 diode deviates initially from in the interpretation of the performance D5 connected resistor RlS to the posi stage of the Sehaltung of FIG. 1. In the tive pole of the energy source switched on, during the power stage, the transistors ρ3, Q9 and QS ₄₀ collector of the transistor QS via the resistor R 16 in the manner of the well-known Darlington circuit and the diode 06 to the earthed pole of the energy, which in US Pat. No. 2,663,806. The collector electrodes of these two is written and / was essentially identical to transistors are also each with the base of FIG. 9 of this USA patent, but with the driver transistors ρ 1 and Ql connected. The base output signal at the emitter of the transistor QS instead of 45 electrodes of the preamplifier transistors ρ7 and from the common collector connection point ρ8 are put together via a multitude of diodes, f-.inc similar arrangement is also used for switches that are made by the groups of diodes D3 and DA the transistors OA. Q are shown except 10 and Q6. These diodes are shown a stroke that the output transistor Q6 is an npn type via a pnp type shown between the positive pole of the source and in place of a resistor ^ and ρ 10 connected for the associated transistors (74 50 the diode group /) 3 . The reason for this difference and one between the diode group DA and that of the transistors is as follows. There are now grounded pole of the source switched resistor RS npn silicon transistors with high power at low power. The signal input terminal I is available at a very low cost. On the other hand, the capacitor CI is not so coupled to the connection point of the Diopnp transistors of comparable power than D3 and DA. Fun Difficult to get. In order to benefit from the advantages of the npn transistors, R9 lies between the signal input connection 1 and being able to use full power, the and the grounded fingangs connection 2.
complementary transistors ρ3 and ρ4 as well as ρ9 The resistors R 17 and RlS are in series

und (710 mit zwei npn-Transistoren QS und ρ6 zwischen die Emitterelektroden der Transistoren ρ3 koppeln, die gemäß Fig. 3 als Lcistungs-Ausgangs- 60 und ρ4 geschaltet und ihr Verhindungspiinkt ist mit Irarvi.torcn geschaltet sind. Bei den Transistoren QS der zum gemeinsamen Punkt der Widerstände R10. line! Q6 handelt es sich um die neueren Mochleistungs- R13 und R 14 führenden Rückkopplungsleitung ver-[ypen, beispielsweise die Transistoren 2N3054 oder blinden. Der Widerstand R19 verbindet die Rück-2N3773. Bei Verwendung der Transistoren 2N3054 kopplungihitiing mit dem Emitter des Transistors ρ9. kann erreich! werden, daß der Verstärker eine im 65 und der Widerstand Λ20 verbindet die Kollektor-,vescntlL-hen unverzcrrtc Leimung von 10 Watt abgibt. elektroden der Transistoren QA und ρ 10 mit dem vährcnd sich bei Verwendung der Transistoren geerdeten, negativen Pol der Energiequelle. Zwischen !N 3773 100 Watt erreichen lassen. Natürlich kann die den SignalausgangsanM.!iluß 3 und den geerdetenand connected (710 with two npn-transistors QA and couple ρ6 between the emitter electrodes of the transistors ρ3, which according to FIG. 3 as Lcistungs-output 60 and ρ4 and their Verhindungspiinkt is connected with Irarvi.torcn. The transistors QA to the common point of the resistors R 10 line! Q6 is the newer Mochleistungs- R13 and R comparable 14 leading feedback line [ypes, for example, the transistors 2N3054 or blind. the resistor R 19 connects the back-2N3773. When using the transistors 2N3054 coupling with the emitter of the transistor ρ9. It can be achieved that the amplifier emits an electrode of the transistors QA and ρ 10 with the approx If the transistors are used, the negative pole of the energy source is earthed. Between! N 3773 100 watts can be achieved. Of course, the signal output terminal 3 and the geer deten

Ausgangsanschhiß 4 isl cine Lautspreeherspiile geschaltet. Output connection 4 is connected to a loudspeaker coil.

. Wie die vorstehende Beschreibung zeigt, sind in jeder der Schaltungen nach F i g. I und 3 die Emitter-Kollektor-Strecken der Leistungsstufentransistoren direkt in Reihe an die beiden Pole der Energiequelle geschaltet. So ist in I·" i g. 3 der Emitter des Transistors Q5 mit dem Kollektor des Transistors Qd verbunden, so daß die Kollektor-Emitter-Strecken der beiden Transistoren in Reihe liegen, und da der Kollektor des Transistors Q5 direkt an den nichtgeerdeten, positiven Pol der Energiequelle und der Emitter des Transistors Qd an dem geerdeten Anschluß der Energiequelle liegt, sind die beiden Emitter-Kollcktor-Strecken der Leistungstransistoren in Reihe an die Energiequelle angeschaltet. Wenn ein zum Transistor Q5 komplementärer pnp-Transistor an Stelle des Transistors Qd vorgesehen ist, werden die beiden Emitterelektroden der Leistungstransistoren an Stelle des Emitters und Kollektors entsprechend F i g. 3 z.usammengeschaltet. In jedem Fall ist jedoch der Verbindungspunkt zwischen den beiden Elektroden der Leistungsstufe. die direkt zusammengeschaltet sind, über den Kondensator C5 an den Signalausgangsanschluß 3 angekoppelt, und außerdem ist dieser Verbindungspunkt zur Erzielung einer Gleichstrom- und Weehselstromgcgenkopplung mit der Treiberstufe verbinden.. As the above description shows, in each of the circuits of FIG. I and 3, the emitter-collector paths of the power stage transistors are connected directly in series to the two poles of the energy source. So in I · "i g. 3 the emitter of the transistor Q5 is connected to the collector of the transistor Qd , so that the collector-emitter paths of the two transistors are in series, and since the collector of the transistor Q5 is directly connected to the ungrounded, positive pole of the power source and the emitter of the transistor Qd at the grounded terminal of the power source is located, the two emitter Kollcktor routes are turned on the power transistors in series to the power source. If a complementary to the transistor Q5 pNP transistor in place of transistor provided Qd the two emitter electrodes of the power transistors are connected together instead of the emitter and collector according to Fig. 3. In each case, however, the connection point between the two electrodes of the power stage, which are directly connected together, is connected to the signal output terminal via the capacitor C5 3 coupled, and also this connection point is to achieve a direct current and connect alternating current coupling to the driver stage.

Der besondere Vorteil der Schallung nach F i g. 3 beruht nicht nur auf der erzielbarcn hohen Ausgangsleistung, sondern auch auf der verbesserten Rückkopplungsschallung, die eine genauere Vorspannungssymmetrierung für die Transistoren der Treiberstufe ermöglicht. Wie in Verbindung mit F i g. 1 beschrieben, wird der Strom über die Transistoren Q X und Ql in F i g. 3 so eingestellt, bis die Dioden DX und Dl an einem Punkt leitend werden, der dicht oberhalb des nichtlinearen Bereiches ihrer Strom-Spannungs-Kcnnlinie und dicht unterhalb des nichtlinearen Bereiches der Strom-Spannungs-Kennlinie der Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren Q5 und Qd liegt. Unter diesen Bedingungen kann ein sehr kleiner Strom über die Basis-Emitter-Übergänge auf einer Seite der Leistungsstufe fließen, beispielsweise über die Basis-Emitter-Übergänge der Transistoren Q3, Q9 und Q5. Auf Grund der durch diese Schaltung bewirkten, sehr starken Gleichstromgegcnkopplung sind die Kollektorströme sowohl im Vorverstärker als auch in den Treiberstufen außerordentlich klein. Da außerdem die durch die Dioden DX und Dl gelieferte Vorspannung nur einen sehr kleinen Strom über die Basis-Emitter-Übergängc der Transistoren in der Leistungsstufe zuläßt, der zu klein ist. als daß mehr als nur ein sehr kleiner Kollektorstrom fließen könnte, tritt im Ruhezustand kein merkbarer Leistungsverlust in der Treiberstufe auf. Die Schaltung besitzt daher sehr hohen Wirkungsgrad und besitzt keine wahrnehmbaren Übernahmeverzerrungen wegen des sehr starken Einflusses der Wechselstromgegenkopplung, die auf die oben in Verbindung mit F i g. 2 beschriebene Weise den Übernahmebereich praktisch zum Verschwinden bring!.The particular advantage of the formwork according to FIG. 3 is based not only on the high output power that can be achieved, but also on the improved feedback noise, which enables more precise bias balancing for the transistors of the driver stage. As in connection with Fig. 1, the current through transistors QX and Ql in FIG. 3 so set until the diodes DX and Dl become conductive at a point which is just above the non-linear range of their current-voltage curve and just below the non-linear range of the current-voltage characteristic of the base-emitter junctions of transistors Q5 and Qd lies. Under these conditions, a very small current can flow across the base-emitter junctions on one side of the power stage, for example via the base-emitter junctions of transistors Q3, Q9 and Q5. Because of the very strong DC feedback caused by this circuit, the collector currents in both the preamplifier and the driver stages are extremely small. In addition, since the bias voltage supplied by the diodes DX and Dl allows only a very small current through the base-emitter junctions of the transistors in the power stage, which is too small. so that more than just a very small collector current could flow, there is no noticeable loss of power in the driver stage in the idle state. The circuit is therefore very efficient and has no perceptible transfer distortion due to the very strong influence of the alternating current negative feedback, which affects the above in connection with FIG. 2 practically make the takeover area disappear!

Claims

Patent claims:

1. B-type transistor power amplifier with a Signal input connector, a signal output connector. a direct current energy source and a push-pull power stage plus driver stage, which contain several transistors with a base, an emitting and a collector connection, wherein the driver stage has complementary transistors, the base connections of which with the input connection and their collector connections with the aid at least one diode are connected to one another and their emitter-collector lines in one connected to the direct current energy source

ao switched series circuit are, furthermore the power stage has complementary transistors, the emitter-collector slreeken in one connected to the direct current power source series circuit and their base connections

as are each directly connected to the collector connection of the transistor of the driver stage assigned to jcveiN and form its only effective load, and a feedback path which conducts direct and alternating currents leads from the directly connected connections of the conduction stage transistors to the base connections of the driver stage transistors, characterized in that a preamplifier stage and a pair of complementary transistors (QT. QH) inserted between the directly connected terminals of the power transistors (Q3. QA) and the input circuit (1) and the base terminals of the drive stage transistors (@l, Ql) , each with an emitter connection. have a collector connection and a base connection, so that each emitter electrode is connected via a resistor (A 'IO «11. Λ12. Λ13. RX4) to the other emitter connection as well as to the conductive path emanating from the directly connected connections of the power stage transistors is. that the base connections are connected to one another in at least two series-connected diodes (/) 3 DA)

5 "connection point is coupled to the input connection. And dal. ' the collector connections are connected directly to the corresponding base connections of the drive stage transistors (Ql. Ql) .

2. Amplifier according to claim 1. that the connection of the collectors conclusions of the multi-level indoor blinds Pair of diodes (/) !. /> 2) crfolct.

1 sheet of drawings

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