DE3110379C2

DE3110379C2 - Class BC power amplifiers

Info

Publication number: DE3110379C2
Application number: DE19813110379
Authority: DE
Inventors: Angel Borissov Angelov; Panajot Jordanov Dantschev; Georgi Stojanov Sofija Kechajov; Vassil Michajlov Sofijanski; Jordan Marinov Strandjaliev; Boris Vassilev Vassilev; Vassil Borissov Vassilev
Original assignee: ZAVOD "ELEKTROAKUSTIKA" MICHAJLOVGRAD BG
Current assignee: ZAVOD "ELEKTROAKUSTIKA" MICHAJLOVGRAD BG
Priority date: 1980-03-31
Filing date: 1981-03-17
Publication date: 1983-12-08
Also published as: FR2479604B1; DE3110379A1; DD161117A3; HU189500B; ATA123481A; AT381191B; JPS5717210A; BG32251A1; CS245708B1; CS199381A1; FR2479604A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Leistungsverstärker der Klasse BC für Verstärkereinrichtungen. Der erfindungsgemäße Leistungsverstärker Klasse BC enthält einen symmetrischen Zweitaktvorverstärker (1) und einen Zwischenvorverstärker (2), dessen Ausgänge auf die beiden Leistungsteile des Verstärkers geschaltet sind; der eine Ausgang des Zwischenvorverstärkers (2) ist mit der Basis eines pnp-B-Betrieb-Transistors (4) direkt verbunden und liegt über einen Widerstand (5) am Emitter eines npn-Vergleichstransistors (6). Der Kollektor des B-Betrieb-Transistors (4) ist mit dem aktiven Ende der Last (7) verbunden, wobei dasselbe Ende durch eine Sicherheitsdiode (8) an die Basis des npn-Vergleichstransistors (6) geschaltet ist, dessen Kollektor mit der Basis eines pnp-C-Betrieb-Transistors (9) direkt verbunden ist. Der zweite Ausgang des Zwischenvorverstärkers ist an den Emitter des B-Betrieb-Transistors angeschlossen, wobei auf denselben Punkt eine Schaltdiode (10) und der Kollektor des C-Betrieb-Transistors (9) geschaltet sind. Die Anode der Schaltdiode (10) ist mit dem Pluspol einer Niederspannungs-Spei se quelle (+E ↓1) und der Emitter des C-Betrieb-Tran sis tors mit dem Pluspol der Hochspannungsquelle verbunden. Der Emitter des Vergleichstransistors liegt über einen Emitterwiderstand (11) an Masse. Die Vorteile des Leistungsverstärkers der Klasse BC sind: es wird die Steuerung durch ein Schaltbild mit einem außer die Steuerfunktion auch den Schutz der Endstufe vor durch die induktiveThe invention relates to a class BC power amplifier for amplifier devices. The class BC power amplifier according to the invention contains a symmetrical two-stroke preamplifier (1) and an intermediate preamplifier (2), the outputs of which are connected to the two power sections of the amplifier; one output of the intermediate preamplifier (2) is directly connected to the base of a pnp-B-operation transistor (4) and is connected to the emitter of an npn comparison transistor (6) via a resistor (5). The collector of the B-mode transistor (4) is connected to the active end of the load (7), the same end being connected through a safety diode (8) to the base of the npn comparison transistor (6), the collector of which is connected to the base a pnp-C operation transistor (9) is directly connected. The second output of the intermediate preamplifier is connected to the emitter of the B-mode transistor, a switching diode (10) and the collector of the C-mode transistor (9) being connected to the same point. The anode of the switching diode (10) is connected to the positive pole of a low voltage Spei se source (+ E ↓ 1) and the emitter of the C-operation Tran sis sector with the positive pole of the high voltage source. The emitter of the comparison transistor is connected to ground via an emitter resistor (11). The advantages of the power amplifier of the class BC are: It is the control by a circuit diagram with a besides the control function also the protection of the output stage from by the inductive

Description

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Die Erfindung betrifft einen Leistungsverstärker der Klasse BC gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches. The invention relates to a class BC power amplifier according to the preamble of the patent claim.

Ein derartiger Leistungsverstärker ist bekannt (DE-AS 27 05 604). Um die Endstufe vor Überlastung und vor einem Durchschlag infolge von durch eine induktive Last hervorgerufenen Übergangsvorgängen zu schützen, ist jedoch der Einbau eines besonderen Schutzschemas für die Endstufe erforderlich. Ein weiterer Nachteil dieses Leistungsverstärkers besteht darin, daß ein Transistor sowohl die B-Betrieb-Transistoren als auch die C-Betrieb-Transistoren der Endstufe steuert, wobei der Anschluß des entsprechenden C-Betrieb-Transistors den Eingangswiderstand des Endblocks abrupt ändert und zusätzliche, für dieses Schema spezifische, nichtlineare Verzerrungen des Ausgangssignals erzeugt. Außerdem ist von Nachteil, daß der im Α-Betrieb betriebene Transistor ein Hochspannungstransistor sein muß. Ferner muß bei diesem Leistungsverstärker die Treiberstufe im Eingang des Endblocks eine hohe Steuerspannung liefern, die höher als die Ausgangsspannung ist. Dabei nehmen nichtlineare Verzerrungen im Ausgang der vorausgeSuch a power amplifier is known (DE-AS 27 05 604). To protect the power amplifier from overload and against breakdown due to transients caused by an inductive load However, a special protection scheme must be installed for the output stage to protect it. A Another disadvantage of this power amplifier is that one transistor has both the B-mode transistors as well as the C-mode transistors of the output stage controls, with the connection of the corresponding C-mode transistor abruptly changes the input resistance of the end block and additional, for this Scheme-specific, non-linear distortion of the output signal is generated. In addition, it is disadvantageous that the transistor operated in Α operation must be a high-voltage transistor. Must also be The driver stage in the input of the end block supplies this power amplifier with a high control voltage higher than the output voltage. Thereby take nonlinear distortions in the output of the previous

henden Treiberstufe stark zu.increasing driver stage.

Es ist ferner ein N F-Leistungsverstärker bekannt (DE-AS 26 47 916), bei dem durch den zusätzlichen Einsatz von Kompensationsspulen und Kondensatoren die Erzeugung eines Klirrfaktors verhindert werden soll, was jedoch die Anzahl der Bauteile vergrößertAn NF power amplifier is also known (DE-AS 26 47 916), in which by the additional use of compensation coils and capacitors the generation of a distortion factor is to be prevented, which, however, increases the number of components

Weiterhin ist eine »elektronische Verstärkerschaltung zur Anwendung einer Spannung, welche außergewöhnlich hohe Werte annimmt«, bekannt (DE-OS 21 37 567). Hierbei erfolgt die Ansteuerung der C-Betrieb-Transistoren mit Hilfe von Zenerdioden. Diese Steuerungsweise hat jedoch den Nachteil, daß das Anschlußmoment der C-Betrieb-Transistoren beim Benutzen von Zenerdioden scharf fixiert ist und der Änderung des Lastwiderstands nicht folgt, was eine Verschlechterung des Verstärkungswirkungsgrades zur Folge hatFurthermore, an »electronic amplifier circuit for applying a voltage, which is exceptional assumes high values «, known (DE-OS 21 37 567). The C-mode transistors are controlled here with the help of Zener diodes. However, this control method has the disadvantage that the Connection moment of the C-mode transistors when using Zener diodes is sharply fixed and the Change in load resistance does not follow, leading to a deterioration in boosting efficiency Consequence

Es ist somit Aufgabe der Erfindung, einen Leistungsverstärker der Klasse BC zu schaffen, der eine Steuerung durch eine Schaltung mit gesättigtem Transistor gestattet, wobei diese Schaltung auch eine Schutzfunktion bezüglich der durch die induktive Last hervorgerufenen Übergangsvorgänge übernimmt, die Steuerschaltung der Leistungsendstufe im Stande ist denselben bis zu seiner maximal möglichen Leistung anzuschwingen und den Einsatz von Niederspannungs-Transistoren gestattet wobei die Steuerschaltung der. Endstufe U:id die Transistoren-Steuerschaltung der C-Betrieb-Transistoren den für einen Verstärker der Klasse BC charakteristischen Wirkungsgrad nicht senken sollen.It is thus an object of the invention to provide a class BC power amplifier that has a Control is allowed by a saturated transistor circuit, this circuit also being a Protective function with regard to the transition processes caused by the inductive load, which The control circuit of the power output stage is capable of the same up to its maximum possible power to oscillate and the use of low-voltage transistors allowed the control circuit of the. Output stage U: id the transistor control circuit of the C-mode transistors for an amplifier of the Class BC characteristic efficiency should not be reduced.

Diese Aufgabe wird bei einem Leistungsverstärker der eingangs genannten Art erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches gelöstIn a power amplifier of the type mentioned at the outset, this object is achieved according to the invention by the Features of the claim solved

Durch die erfindungsgemäße Verbindungs- und Steuerungsweise der Endtransistoren ist es möglich, einen Schutz der Endstufe vor Überlastung und vor Übergangsprozessen bei induktiver Last vorzusehen. Bei Stillstand und bei Vorhandensein yon Übergangsprozessen am Ausgang des Leistungsverstärkers gelangen die vorausgehenden Transistoren in den Sättigungszustand und schaffen praktisch einen Kurzschluß in den Eingängen der Endtransistoren, wodurch diese geschützt werden. Die Steuerung der C-Betrieb-Transistoren mittels der Vergleichstransistoren verhindert dabei das Auftreten von Verzerrungen des Ausgangssignals in der Endstufe. Die Steuerschaltung der Leistungsendstufe schwingt diese bis zur maximal möglichen Leistung an und gestattet den Einsatz von Niederspannungs-Transistoren. Bei dieser Maßnahme wird der Wirkungsgrad des Leistungsverstärkers der Klasse BC nicht vermindert. Due to the connection and control method of the output transistors according to the invention, it is possible Provide protection for the output stage against overload and transition processes in the event of an inductive load. In the event of a standstill and in the presence of transition processes at the output of the power amplifier the preceding transistors saturate and practically create a short circuit in the Inputs of the output transistors, which protects them. The control of the C operation transistors by means of the comparison transistors prevents the occurrence of distortion of the output signal in the power amplifier. The control circuit of the power output stage oscillates this up to the maximum possible power and allows the use of low-voltage transistors. With this measure, the efficiency of the class BC power amplifier is not reduced.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Schaltbildes eines Leistungsverstärkers der Klasse BC näher erläutert The invention is explained in more detail below with reference to the circuit diagram of a class BC power amplifier shown in the drawing

Der Leistungsverstärker enthält einen symmetrischen Zweitaktvorverstärker 1 und einen Zwischenverstärker 2, 2', dessen Ausgänge an die zwei Leistungsteile 3, 3' des Verstärkers angeschlossen sind. Der eine Leistungsteil 3 liegt an den Pluspolen der Speisequellen, der andere 3' an den Minuspolen derselben, wobei beide Leistungsteile und die ihnen entsprechenden Zwischenverstärkerstufen vollkommen symmetrisch sind und die entsprechenden Transistoren entgegengerichtete Leitfähigkeit aufweisen. Der eine Ausgang des symmetrischen Zweitakt-Vorverstärkers 1 ist an den einen Eingang des Zwischenverstärkers 2, 2' geschaltet, dessen Ausgang mit dem B-Betrieb-Transistor 4The power amplifier contains a symmetrical two-stroke preamplifier 1 and an intermediate amplifier 2, 2 ', the outputs of which are connected to the two power units 3, 3' of the amplifier. The one power part 3 is at the positive poles of the supply sources, the other 3 'at the negative poles of the same, with both Power units and their corresponding intermediate amplifier stages are completely symmetrical and the corresponding transistors have opposite conductivity. The one output of the symmetrical Two-stroke preamplifier 1 is connected to one input of the intermediate amplifier 2, 2 ', its output to the B mode transistor 4

verbunden ist Der eine Ausgang des Zwischenverstärkers 2, 2' ist direkt an die Basis des B-Betrieb-Transistors 4 geschaltet, wobei der letztere vom pnp-Typ ist, und durch einen Widerstand 5 mit dem Emitter eines npn-Vergleichstransistors 6 verbunden ist Der Kollektor des B-Betrieb-Transistors 4 liegt am aktiven Ende der Last 7, mit dem durch eine Sicherheitsdiode 8, die zum Basisstrom des Stromkreises gleichgerichtet ist, die Basis des npn-Vergleichstransistors 6 verbunden ist, dessen Kollektor direkt an der Basis des C-Betneb-Transistors 9 liegt Der zweite Ausgang des Zwischenverstärkers 2 ist mit dem Emitter des B-Betrieb-Transistors 4 verbunden, wobei die Schaltdiode 10 und der Kollektor des C-Betrieb-Transisiors 9 auf denselben Punkt geschaltet sind. Dabei liegen die Anode der Schaltdiode 10 am Pluspol der Niederspannungs-Speisequelle + E_x und der Emitter des C-Betrieb-Transistors 9 am Pluspol der Hochspannungs-Speisequelle +E2. Der Emitter des Vergleichstransistors 6 liegt über einen Emitterwiderstand an Masse.One output of the intermediate amplifier 2, 2 'is connected directly to the base of the B-mode transistor 4, the latter being of the pnp type, and connected through a resistor 5 to the emitter of an npn comparison transistor 6 The collector of the B-mode transistor 4 is at the active end of the load 7, to which the base of the npn comparison transistor 6 is connected by a safety diode 8, which is rectified to the base current of the circuit, the collector of which is connected directly to the base of the C- The second output of the intermediate amplifier 2 is connected to the emitter of the B-mode transistor 4, the switching diode 10 and the collector of the C-mode transistor 9 being connected to the same point. The anode of the switching diode 10 is connected to the positive terminal of the low-voltage supply source + E _x and the emitter of the C-mode transistor 9 is connected to the positive terminal of the high-voltage supply source + E2. The emitter of the comparison transistor 6 is connected to ground via an emitter resistor.

Der Leistungsverstärker der Klasse BC wirkt folgendermaßen:The class BC power amplifier works as follows:

Im Ruhezustand ist der Strom in den Transistoren 12, 12* des Zwischenverstärkers 2, 2' maximal und deren Sättigungsstrom nah, wobei durch die B-Betrieb-Transistoren 4,4' ein minimaler Ruhestrom vorhanden ist und die C-Betrieb-Transistoren 9, 9' gesperrt sind. Bei der Eingabe eines Signals bleibt in Abhängigkeit von der momentanen Polarität der eine Teil gesperrt, wobei sich der andere durch das Sperren des entsprechenden, im Ruhezustand gesättigten Transistors 12 oder 12* des Zwischenverstärkers entsperrt Beim Anwachsen des Momentanwertes des Eingangssignals bis ca. 50% des Maximalpegels werden die Voraussetzungen für das Entsperren des Vergleichstransistors 6 oder 6' und dadurch für das Steuern des C-Betrieb-Transistors 9 ode« 9' geschaffen. Von dem letzteren durchläuft der Strom den B-Betrieb-Transistor, der dadurch gesättigt wird.In the idle state, the current is in the transistors 12, 12 * of the intermediate amplifier 2, 2 'maximum and its saturation current close, being through the B-mode transistors 4,4 'there is a minimum quiescent current and the C-mode transistors 9, 9' are blocked. In the Input of a signal remains depending on the current polarity of one part blocked, whereby the other by blocking the corresponding transistor 12 or 12 * des, which is saturated in the quiescent state Repeater unlocked When the instantaneous value of the input signal increases to approx. 50% of the The conditions for enabling the comparison transistor 6 or 6 'and are the maximum level thus created for controlling the C-mode transistor 9 ode «9 '. Of the latter, the passes through Current the B-mode transistor, which is thereby saturated.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Class BC power amplifier with a symmetrical two-stroke preamplifier (1) and an intermediate amplifier (2, 2 ') connected to it, the outputs of which are switched to the two power sections (3, 3') of the amplifier, one of which is connected to the positive poles ( + £ i, + E ₂ ) two supply sources of different voltage and the _{) 0} other is connected to the negative poles (-.Ei, -E ₂ ) of the same and both power units (3, 3 ') and their corresponding intermediate amplifiers (2, 2 'are) symmetrical and the mutually corresponding transistors of both power modules, a _{counteracted] 5} have sat conductivity, and the outputs of the balanced amplifier repeater (2, 2') each connected to a B-mode transistor (4,4 ') of the power , characterized in that the first output of the intermediate amplifier (2, 2 ') is directly connected to the base of the B operating transistor (4, 4') and via a resistor (5, 5 ') to the emitter of a comparison transistor stors (6,6 ') of the opposite conductivity type is connected, that the collector of the B-operation transistor (4, 4') is connected to the active end of the load (7) and via a safety diode (8,8 'rectified to the base current of the circuit) ) is connected to the base of the comparison transistor (6, 6 '), the collector of which is directly connected to the base of the C operating transistor (9, 9'), that the second output of the intermediate amplifier (2, 2 ') is connected to the emitter of the B operating transistor (4, 4 ') and a switching diode (10, 10') and the collector of the C operating transistor (9,9 ') are connected to the same point, and that the The emitter of the C operating transistor (9.9 ') is connected to the positive or negative pole of the supply source (+ E ₂ ) or (- £ 2) with a higher voltage and the emitter of the comparison transistor (6, 6') is connected to ground via an emitter resistor (11, 11 ')