DE69231613T2

DE69231613T2 - Steuerschaltung zum Ein- und Ausschalten eines Audioverstärkers

Info

Publication number: DE69231613T2
Application number: DE69231613T
Authority: DE
Inventors: Andrea Fassina; Daniela Nebuloni
Original assignee: STMicroelectronics SRL
Current assignee: STMicroelectronics SRL
Priority date: 1992-05-22
Filing date: 1992-05-22
Publication date: 2001-05-31
Anticipated expiration: 2012-05-23
Also published as: US5363062A; DE69231613D1; EP0570655A1; EP0570655B1; JPH0637560A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Ein-Aus-Steuerschaltkreis für Audioverstärker, insbesondere auf einseitig geerdete bzw. Single-Ended Vereinzelungs- bzw. Single-Feed-Typen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Audioverstärker sind derzeit normalerweise mit einer teilweisen Abschalt- (oder Standby-) Funktion, gesteuert durch einen Anschlußstift an der integrierten Vorrichtung des Verstärkers ausgestattet, wie dies beispielsweise in Fig. 1 dargestellt ist, die einen Standard- Audioverstärker 1 darstellt, der einen positiven Eingang, der über einen Kondensator 2 mit einem EIN-Signal-Anschlußstift verbunden ist; einen invertierenden Eingang, der mit dem Ausgang des Verstärkers über einen Kondensator 9 und einen Rückkopplungswiderstand 3 verbunden ist und über einen Widerstand 4 geerdet ist; und einen Versorgungsanschlußstift, der mit der Vcc-Spannungsversorgungsleitung verbunden ist; besitzt. Ein Kondensator 14 ist zwischen der Versorgungsleitung und Masse vorgesehen und der Verstärkerausgang führt 5 d.c. für den Lautsprecher, entkoppelt durch einen Kondensator 13, zu. Der Verstärker 1 besitzt auch einen Standby-Eingang, der mit einem Parallel-RC-Netzwerk verbunden ist, das einen Kondensator 6 und einen Widerstand 7 (normalerweise extern), verbunden zwischen dem Standby-Eingang und Masse, besitzt. Ein Schalter 8 ist in Reihe mit dem Widerstand 7 verbunden und wird extern zum Aufladen des Kondensators 6 auf einen Wert entsprechend einem normalen Betrieb des Verstärkers geöffnet und geschlossen, oder entlädt über den Widerstand 7 zum Aktivieren der Standby-Funktion. Die Standby-Funktion, die durch einen Benutzer gesteuert oder automatisch in dem Fall einer Änderung in der Signalquelle zum Eliminieren unerwünschter Signale in den Lautsprechern aktiviert werden kann, besteht in einem Abschalten praktisch des gesamten Audioverstärker- Schaltkreises, insbesondere des Bereichs, der sich ausnahmslos auf den Ausgang bezieht, so daß das Signal an dem EIN-Eingang nicht zu den Lautsprechern übertragen wird und der Verstärker (und der Ein-Aus-Schaltkreis) einen sehr niedrigen Strom absorbiert. Wenn von einem Standby-Zustand zu einem Ein- oder Aus-Zustand, oder vice versa, oder von einem Aus- zu einem normalen Betrieb, oder vice versa, umgeschaltet wird, d. h. wenn der Vereinzelungsverstärker ein- oder abgeschaltet wird, unterliegt der Verstärkerausgang einer beträchtlichen Änderung (typischerweise zwischen 0 und 15 V in dem Fall einer Versorgungsspannung von 30 V), die schlecht gesteuert werden können und Peaks in Abhängigkeit schneller Übergangszustände der Versorgungsspannung oder des Standby- Anschlußstifts aufweist, wobei die Peaks in dem Lautsprecher in der Form von unerwünschtem Rauschen (in der Umgangssprache als "Popping" bekannt ist) wiedergegeben werden.
Ein Versuch, das vorstehend erwähnte Rauschen zu beseitigen, ist derjenige gewesen, Kondensatoren mit hohem Wert zum Verzögern von Variationen in den Versorgungs- und Standby-Spannungen bei der Einschaltphase einzusetzen. Obwohl eine solche Lösung zutreffend ist, vorausgesetzt die Ladezeitkonstante der Kondensatoren ist niedrig genug (langsames Aufladen), schlägt eine solche Lösung dahingehend fehl, eine schnelle Betriebsweise des Audiosystems insgesamt zu liefern, wie dies aus offensichtlichen Gründen durch den Benutzer erforderlich ist. Weiterhin ist, in Bezug auf eine transiente Versorgungsspannung, nur ein Laden des Kondensators steuerbar, wobei ein Entladen unveränderlich schnell sein wird, aufgrund der Kondensatorentladung in dem äquivalenten Widerstand mit niedrigem Wert des gesamten Schaltkreises. Wie für die Standby-Funktion ist eine Entladung unveränderlich schnell aus Gründen, die unter Bezugnahme auf Fig. 2 erläutert werden, die ein vereinfachtes Diagramm eines Einschaltschaltkreises darstellt, der einen Kondensator 6, einen Widerstand 7 (der einen niedrigen Widerstand R&sub1; besitzt) und einen Schalter 8 aufweist, und bei dem der Verstärker nur durch zwei Widerstände 10, 11 dargestellt ist, die denselben Widerstand R haben, und zwar in Reihe verbunden zwischen der Versorgung und Masse, und der mittlere Punkt davon stellt die Standby-Spannung VST dar.
Wenn der Schalter 8 des Schaltkreises in der Fig. 2 geschlossen ist, entlädt sich der Kondensator 6 in den gesamten Widerstand des äquivalenten Widerstands R/2 parallel zu dem Widerstand R&sub1; d. h. in den Widerstand ungefähr gleich zu R&sub1;, was demzufolge die Vorrichtung in den Standby-Modus versetzt, wogegen dann, wenn der Schalter 8 geöffnet ist, sich der Kondensator 6 zu der Bereitschaft-Zustand-Standby-Spannung über den Widerstand R&sub2; auflädt, der beträchtlich größer als R&sub1; ist.
Demzufolge entlädt sich der Kondensator, während er sich langsam aufladen kann, unter einer schnelleren Rate, die nicht unter Berücksichtigung des Widerstands R&sub1; verlangsamt werden kann, der notwendigerweise niedrig sein muß, um sicherzustellen, daß in dem Standby-Modus die Spannung VST niedrig genug ist, um den Verstärker praktisch ausgeschaltet zu halten. Andererseits würde irgendeine Erhöhung in der Kapazität des Kondensators dazu führen, daß der Verstärker wieder zu langsam eingeschaltet wird.
Ein Steuerschaltkreis zum Umschalten eines Audioverstärkers des Typs, der in dem Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben ist, ist in der EP-A-0 159 079 offenbart. Dieser bekannte Schaltkreis wird in den Standby-Zustand versetzt durch Erden des Eingangskondensators, was demzufolge ein unmittelbares Trennen des Steuerschaltkreises bewirkt. Demzufolge kann ein "Pop" bzw. "Popping" Rauschen in der Abschaltphase resultieren. Die EP-A-0 368 528 offenbart einen Audioverstärker mit gedämpften Standby- Zuständen, die eine Spannungs-Bias-Quelle VDC, gebildet durch einen RC-Schaltkreis und verbunden mit dem einzelnen Eingang (oder mit dem invertierten Eingang in dem Fall eines Verstärkers mit Doppeleingang), umfaßt. Während des Abschaltens zu dem Standby-Zustand wird zuerst die Signalquelle abgeschaltet; dann wird die Spannungsquelle VDC deaktiviert, demzufolge damit beginnend, daß sie sich graduell reduziert, wobei dann die Stromquellen abgeschaltet werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schaltkreis zu schaffen, der so ausgelegt ist, um das vorstehende Problem zu beseitigen, indem eine gesteuerte Übergangsausgangsspannung des Operationsverstärkers während beider Umschaltungen sichergestellt wird, und noch genauer wenn ein Umschalten von einem normalen Betrieb zu einem Standby-Modus erfolgt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Audioverstärker-Ein-Aus-Steuerschaltkreis geschaffen, wie er in Anspruch 1 beansprucht ist.
Mit anderen Worten wird, gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn der Betriebsmodus des Audioverstärkers so umgeschaltet wird, um zu einer unkontrollierten Variation des Ausgangs zu führen, eine positive Potentialdifferenz zwischen dem negativen und positiven Eingang des Verstärkers erzeugt, so daß der Ausgang geerdet verbleibt. Wenn der Verstärker eingeschaltet wird, wird die Potentialdifferenz beibehalten, was alle Quellen an dem Verstärker umschaltet, wonach sie graduell beseitigt wird, um zu ermöglichen, daß der Ausgang den Bereitschaft-Zustand-Wert langsam und in einer kontrollierten bzw. gesteuerten Art und Weise erreicht. Umgekehrt wird, wenn der Verstärker abgeschaltet wird, die Potentialdifferenz graduell angelegt, um zu ermöglichen, daß der Ausgang langsam geerdet wird, bevor der Verstärker abgeschaltet wird.
Eine bevorzugte, nicht einschränkende Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:
Fig. 1 zeigt ein vereinfachtes, elektrisches Diagramm eines bekannten Ein-Aus- Steuerschaltkreises eines Audioverstärkers;
Fig. 2 stellt ein äquivalentes Schaltkreisdiagramm des Schaltkreises der Fig. 1 dar;
Fig. 3 stellt ein logisches Blockdiagramm des Schaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung dar;
Fig. 4 und 5 stellen graphische Darstellungen einer Anzahl von elektrischen Größen (nicht im Maßstab) in dem Diagramm der Fig. 3 als eine Funktion einer Standby-Spannung dar;
Fig. 6 stellt ein Schaltkreisdiagramm des Schaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung dar.
Fig. 3 stellt einen Audioverstärker 1 und einen Ein-Aus-Steuerschaltkreis 15, der einen Kondensator 6, einen Widerstand 7 und einen Schalter 8 aufweist, dar, und wobei der Knoten 16, der sowohl mit dem Kondensator 6 als auch mit dem Widerstand 7 gemeinsam ist, eine Standby-Spannung VST liefert, die zu dem Eingang des Audioverstärkers 1 über eine Leitung, die nicht dargestellt ist, zugeführt wird. Der Schaltkreis 15 weist auch sechs Komparatoren 20-25 auf. Die negativen Eingänge der Komparatoren 20 und 24 und die positiven Eingänge der Komparatoren 21-23 sind mit einem Knoten 16 verbunden; die positiven Eingänge der Komparatoren 20 und 24 und die negativen Eingänge der Komparatoren 21-23 sind mit jeweiligen Referenzspannungen V&sub1;, V&sub5;, V&sub2;, V&sub3;, V&sub4; verbunden; und die negativen und positiven Eingänge des Komparators 25 sind jeweils mit dem negativen Eingang des Verstärkers 1 und mit der Referenzspannung V&sub6; verbunden.
Die Spannungen V&sub1;-V&sub5; sind so ausgewählt, daß V&sub1; < V&sub2; < V&sub3; < V&sub4; < V&sub5; gilt, wogegen die Spannung V&sub6; separat und unabhängig der anderen erzeugt wird und niedriger als der Bereitschaftszustandswert der Spannung V+ an dem positiven Eingang des Verstärkers 1 ist. Der Knoten 16 ist auch über einen Widerstand 28 geerdet und mit der Versorgung über einen in Reihe verbundenen Widerstand 29 und Schalter 30 verbunden.
Der Ausgang des Komparators 20 ist mit einem ersten Eingang eines ODER Schaltkreises 31 verbunden, der zweite, invertierte Eingang davon ist mit dem Ausgang des Komparators 23 über einen Inverter 41 verbunden; der Ausgang des Komparators 21 ist mit dem EIN-Eingang des Verstärkers 1 verbunden; der Ausgang des Komparators 22 ist mit dem Steueranschluß eines Schalters 32, in Reihe verbunden mit einer Spannungsquelle 33, die eine Spannung V&sub7; zuführt, verbunden, und zwischen dem positiven Eingang des Verstärkers 1 und Masse angeordnet; zusätzlich zu dem Inverter 41 ist der Ausgang des Komparators 23 auch mit dem Steueranschluß eines Schalters 37, in Reihe mit einem Widerstand 35 und einem Kondensator 36 zwischen dem positiven und dem negativen Eingang des Verstärkers 1, verbunden; der Ausgang des Komparators 24 ist, über einen Inverter 38, mit dem Rücksetzeingang eines Rampengenerators 39 verbunden und ist direkt mit dem Steueranschluß eines Schalters 40 zwischen dem Ausgang des Rampengenerators 39 und dem negativen Eingang des Verstärkers 1 verbunden; und der Ausgang des Komparators 25 ist mit dem Steueranschluß eines Schalters 42 zwischen dem Knoten 16 und Masse verbunden.
Der Ausgang des ODER-Schaltkreises 31 ist mit dem Starteingang des Rampengenerators 39 verbunden, der auch mit einem Knoten 16 verbunden ist. Wenn der Starteingang freigegeben wird, dient der Rampengenerator 39 zum Erzeugen einer Ausgangsspannung, die sich von einer minimalen VMIN, gleich zu dem anfänglichen Wert der Spannung V- an dem negativen Eingang des Verstärkers 1 zu einer maximalen VMAX, gleich zu VST + 3Vbe, erhöht (wobei Vbe der typische Basis-Emitter-Spannungsabfall eines normalen Transistors, wenn er eingeschaltet ist, ist. Die Widerstände 43 und 44 sind zwischen dem positiven und dem negativen Eingang jeweils des Verstärkers 1 und Masse vorgesehen.
Unter Bezugnahme nun auf Fig. 4 wird ein Aus-Ein-Betrieb des Schaltkreises 15 beschrieben werden, beginnend mit dem vollständigen Aus-Zustand, wobei alle elektrischen Größen auf Null gesetzt sind und die Versorgungsspannung Vcc angelegt ist.
1) VST < V&sub1; und V- < V&sub6;
In dieser Phase sind die Ausgänge der Komparatoren 20 und 24 hoch, so daß der Komparator 20 einen Startimpuls zu dem Rampengenerator 39 zuführt, der Komparator 24 den Schalter 40 schließt, und die Spannung, die durch den Rampengenerator 39 erzeugt ist und sich linear von 0 V erhöht, wird an den negativen Eingang des Verstärkers 1 angelegt, um so die Spannung V- zu erhöhen. So lange wie V- niedriger als V&sub5; verbleibt, verbleibt allerdings der Ausgang des Komparators 25 hoch, so daß der Schalter 42 geschlossen bleibt und der Knoten 16 geerdet ist.
2) VST < V&sub1; und V- > V&sub6;
Wenn V-, erhöht durch die Rampenspannung, V&sub6; übersteigt, schaltet der Ausgang des Komparators 25 zu niedrig um, was demzufolge den Schalter 42 öffnet und eine Erhöhung VsT ermöglicht.
3) VST > V&sub1;
Der Ausgang des Komparators 20 schaltet einfach zu niedrig um.
4) VST > V&sub2;
Der Ausgang des Kompensators 21 schaltet zu hoch um, was demzufolge den Verstärker 1 einschaltet, wobei der Ausgang davon allerdings niedrig aufgrund des höheren Potentials an dem negativen, verglichen mit dem positiven, Eingang verbleibt.
5) VST > V&sub3;
Der Komparator 22 schaltet um, was demzufolge den Schalter 32 schließt und die Spannungsquelle 33 mit dem positiven Eingang des Verstärkers 1 verbindet, was demzufolge eine Spannung V&sub7; liefert. Wenn V&sub7; allerdings niedriger als die Spannung an dem negativen Eingang ist (nun gleich zu VMAX), verbleibt der Ausgang des Verstärkers 1 geerdet.
6) VST > V&sub4;
Der Ausgang des Komparators 23 schaltet zu hoch um, so daß sich der Schalter 37 schließt und der Kondensator 26 damit beginnt, sich aufzuladen. Aufgrund der positiven Spannung, die zwischen dem negativen und dem positiven Eingang des Verstärkers 1 verbleibt, verbleibt allerdings der Ausgang des Verstärkers niedrig.
7) VST > V&sub5;
Der Komparator 24 schaltet so um, um den Rampengenerator 39 zurückzusetzen und den Schalter 40 zu öffnen; der negative Eingang des Verstärkers 1, der nicht länger auf dem Potential VMAX gehalten wird, tendiert zu einem Potential V&sub7; an dem positiven Eingang; der Kondensator 36 entlädt die Spannung an seinen Anschlüssen über Widerstände 35 und 44; und der Verstärkerausgang schaltet graduell zu dem Bereitschafts-Zustand-Potential um. Gerade hierbei verbleibt allerdings die Spannung V- noch höher als V&sub6;, so daß der Schalter 42 durch den Komparator 25 offengehalten wird, um so zu ermöglichen, daß die Standby-Spannung den Bereitschafts-Zustand-Wert, und den normalen Betrieb des Verstärkers 1, erreicht.
Die Betriebsweise, wie sie vorstehend beschrieben ist, liegt dann vor, wenn von einem Standby-Modus eingeschaltet wird, und zwar aufgrund des Schalters 8, in dem Standby- Modus, der geschlossen wird und so einen sehr niedrigen VST-Wert von weniger als V&sub1; beibehält. Der einzige Unterschied in diesem Fall ist derjenige, daß, im Gegensatz zu Null, die Spannung V- an dem negativen Eingang des Verstärkers 1 einen vorbestimmten, posiviten Wert liefert, z. B. 3Vbe, so daß dann, wenn der Schalter 8 geöffnet wird, V- > V&sub6; gilt. Phase 1) wird deshalb ausgelassen und der Vorgang geht direkt von Phase 2) weiter. Die Betriebsweise des Schaltkreises wird nun relativ zu einem Umschalten von einer normalen Betriebsweise zu einem Standby-Modus beschrieben, wobei zu diesem Zweck der Schalter 8, der normalerweise offen ist, geschlossen ist, und der Kondensator 6 damit beginnt, sich zu entladen, um so graduell die Spannung VsT zu verringern.
1) VST > V&sub5;
In dieser Phase sind die Ausgänge der Komparatoren 21-23 hoch, die Ausgänge der Komparatoren 20, 24 und 25 sind niedrig, so daß die Schalter 32 und 37 geschlossen sind und die Schalter 40 und 42 offen sind, und der Rampengenerator 39 ist zurückgesetzt; V- = V+ = V&sub7;, und der Ausgang des Verstärkers 1 arbeitet normal.
2) VST < V&sub5;
Der Komparator 24 schaltet um, was demzufolge den Schalter 40 schließt und das Rücksetzsignal zu dem Rampengenerator 39 aufhebt, der, beim Nichtvorhandensein des Startsignals, allerdings in einem Leerlaufzustand verbleibt.
3) VST < V4
Der Komparator 23 schaltet um, was demzufolge den Schalter 37 öffnet und das Startsignal zu dem Rampengenerator 39 zuführt, was eine Ausgangsspannung, die sich graduell von VMIN (gleich zu V&sub7;) erhöht, zu dem negativen Eingang des Verstärkers 1 zuführt, so daß V- größer als V+ wird, und V&sub0; beginnt damit, abzufallen.
4) VST < V&sub3;
Der Komparator 22 schaltet um, was demzufolge den Schalter 32 öffnet, und der positive Eingang des Verstärkers 1 wird geerdet, was demzufolge V- > V+ bestätigt.
5) VST < V&sub2;
Der Komparator 21 schaltet um, um so die inneren Versorgungsquellen des Verstärkers 1 abzuschalten und demzufolge auch den Verstärker selbst, wobei der Null-Ausgang davon allerdings zu keinem unerwünschten Rauschen führt.
6) VST < V&sub1;
Der Komparator 20 schaltet um, was demzufolge einen Startimpuls für den Rampengenerator 39 erzeugt, der, beim Nichtvorhandensein des Rücksetzsignals, niemals leerlaufend verbleibt.
Der Schaltkreis schaltet deshalb zu einem Standby-Modus um, wo eine Spannung VST einen sehr niedrigen Wert liefert, V+ = 0 V und V- = VMAX = 3Vbe.
Zum Erzielen der vorstehenden Zeitabstimmung sind die Spannungen der Fig. 3 vorzugsweise so ausgewählt, daß V&sub1; < 1 V; V&sub2; > 1,4 V; V&sub3; > 2,1 V; V&sub4; > 2,8 V; V&sub5; > 3,5 V; V&sub6; = 1 V und V&sub7; = 1,4 V gilt.
Die Anstiegs- und Abfallszeitkonstante des Ausgangs wird durch die Lade- und Entladezeitkonstante des Kondensators 6 bestimmt.
Fig. 6 stellt eine mögliche Anwendung der Konfiguration der Fig. 3 bei einem single-feed monophonic Audioverstärker dar, der mit einem Lautsprecher verbunden ist, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Genauer gesagt stellt Fig. 6 einen Audioverstärker 1 mit einem äquivalenten, internen Widerstand 50 zwischen dem Ausgang und dem negativen Eingang und einem äquivalenten Widerstand 86 zwischen dem positiven und dem negativen Eingang; Komponenten 6-8; ein Rückführungsnetzwerk 3, 4, 9; und einen Lautsprecher 5; dar.
Der Schaltkreis der Fig. 6 weist ein Bias-Netzwerk 80 auf, das zwischen der Versorgungsquelle und einem Knoten 70, definiert durch den Emitter eines PNP-Transistors 60, der seine Basis mit dem negativen Eingang des Verstärkers 1 verbunden und seinen Kollektor geerdet besitzt, verbunden ist. Der Knoten 70 ist mit einem Anschluß einer Kette aus zwei Dioden 61 und 62 und zwei Widerständen 62, 63 verbunden, wobei der andere Anschluß davon geerdet ist. Der Knoten zwischen den Widerständen 62 und 63 ist mit einer gesteuerten Stromquelle 74 und mit der Basis eines NPN-Transistors 64 verbunden, wobei der Emitter davon geerdet ist und der Kollektor davon mit einem Knoten zwischen einem Widerstand 65 (auch mit der Versorgungsquelle verbunden) und einem Stromspiegelschaltkreis 66, auch verbunden mit dem Standby-Eingang, verbunden ist. Eine Stromquelle 69 steuert eine differentielle Stufe an, die zwei PNP-Transistoren 53 und 71 aufweist. Die Basis des Transistors 71 ist mit einem Knoten zwischen einem Widerstand 81 (auch mit der Versorgung verbunden) und einer Reihe aus sieben Dioden 72 (auch geerdet) verbunden. Der Kollektor des Transistors 71 ist geerdet und derjenige des Transistors 53 ist mit dem negativen Eingang des Verstärkers 1 verbunden. Die Basis des Transistors 53 ist mit dem Emitter eines PNP-Transistors 54 verbunden, wobei der Kollektor davon geerdet ist, und die Basis davon ist mit einem Knoten zwischen einem Widerstand 67 (auch mit der Versorgung verbunden) und der Kathode einer Diode 55 verbunden, wobei die Anode davon mit dem Standby-Eingang und mit einer geerdeten Kette verbunden ist, die, in Folge, einen Widerstand 57 und eine Reihe aus vier Dioden 68, 58 und 59 aufweist. Der Knoten zwischen den Dioden 58 und 59 ist mit der Basis eines NPN-Transistors 73 verbunden, wobei der Emitter davon geerdet ist und wobei der Kollektor davon die Source 74 steuert. Derselbe Knoten ist auch mit der Basis eines NPN-Transistors 85 verbunden (der einen Stromspiegel mit der Diode 59 und dem Transistor 73 bildet), wobei der Emitter davon geerdet ist, und der Kollektor davon ist mit dem negativen Eingang des Verstärkers 1 verbunden. Der Knoten zwischen dem Widerstand 57 und den Dioden 68 ist mit dem Steueranschluß einer Stromquelle 56 verbunden, die die inneren Sourcen des Verstärkers 1 ansteuert. Der positive Eingang des Verstärkers 1 ist mit dem Signaleingangsanschluß über einen Kondensator 82 verbunden.
In dem Schaltkreis der Fig. 6 ist der Komparator 20 durch Komponenten 53-55, 9 und 4 gebildet; der Komparator 21 ist durch Komponenten 56-59, 68 gebildet; der Komparator 22 ist durch eine Spannungsquelle 33 und ein Schalter 32 durch Dioden 58, 59 gebildet; der Komparator 23 ist durch Komponenten 59, 60, 85 gebildet; der Komparator 24 ist durch einen Transistor 60 gebildet; der Komparator 25 ist durch Komponenten 60-66 gebildet; die Dividierschaltung 29, 28 ist durch Komponenten 67, 55, 57 und 68, 58, 59 gebildet; der Rampengenerator 39 ist durch Komponenten 53-55, 9 und 4 gebildet; und der Schalter 42 ist durch den Spiegelschaltkreis 66 gebildet. Die Widerstände 35, 43 und 44 sind durch einen internen Widerstand 86 repräsentiert.
In dem Schaltkreis der Fig. 6 gleicht das Bereitschafts-Zustand-Gleichstrom-Offset der Ausgangsspannung V&sub0; grob der halben Versorgungsspannung Vcc. Tatsächlich wird die Diode 59 mit einem vorbestimmten Strom als eine Funktion der Versorgungsspannung versorgt, und zwar entsprechend der Gleichung:
I = (Vcc - 5Vbe) / 2R
wobei Vbe der Spannungsabfall der Dioden 55, 68, 58, 59 und R der Widerstand der Widerstände 67, 57 ist.
Der Transistor 85, der einen 1 : 1 Spiegel mit der Diode 59 bildet, leitet und führt auch einen Strom I zu dem Widerstand 50 des Werts R zu. Da die Eingangsstufe des Verstärkers 1 durch einen differentiellen Verstärker gebildet ist, und, aus Gründen der Dynamiken, der positive Eingang auf ein Potential 2Vbe über Dioden 58, 59 gesetzt ist, liefert der negative Eingang auch 2Vbe, so daß gilt:
Vo = 2Vbe + RI, das bedeutet
Vo = Vcc/2 - Vbe/2 Vcc/2
Das Bereitschafts-Zustand-Standby-Potential gleicht
VST = 4Vbe + RI = Vcc/2 + 3Vbe/2
bei der die Stromquellen des Verstärkers 1 eingeschaltet sind; der Verstärker arbeitet; und das Audiosignal zu dem EIN-Eingang wird zu dem Lautsprecher mit einer Verstärkung übertragen, die durch ein Rückkopplungs- bzw. Rückführungs-Netzwerk 3, 4, 9 bestimmt ist.
Wenn der Schaltkreis, der dargestellt ist, von einer normalen Betriebsweise zu einem Standby-Modus umgeschaltet wird, schaltet deshalb der Ausgang von Vcc/2 zu Masse, und vice versa, um, wenn der Schaltkreis eingeschaltet wird, wobei ein Übergangszustand gemäß der vorliegenden Erfindung durch Anlegen eines positiven Potentials an dem negativen Eingang in Bezug auf den positiven Eingang gesteuert wird, wie nachfolgend beschrieben ist.
Genauer gesagt arbeitet, wenn von einem Standby-Modus aus eingeschaltet wird, der Schaltkreis der Fig. 6 wie folgt.
In dem Standby-Modus wird der Schalter 8 durch einen sehr niedrigen Widerstand 7 geerdet, so daß die Stromquellen des Verstärkers eingeschaltet sind; der Strom in der Verzweigung, gebildet durch die Komponenten 57, 68, 58, 59, ist Null, so daß die Spannung an dem positiven Eingang, wie an dem Ausgang, Null ist; und der negative Eingang wird dazu gebracht, ein Potential von 3Vbe zu haben, und zwar aus dem folgenden Grund: falls VST = 0 V gilt, sind die Transistoren 53, 54 und die Diode 55 eingeschaltet; und wenn der Strom in der Quelle 69 hoch genug für die Kollektorlast des Transistors 53 ist, ist dieser gesättigt, so daß der Kollektor, der mit dem negativen Eingang verbunden ist, ein Potential von ungefähr 3Vbe liefert.
Um den Schaltkreis einzuschalten, wird der Schalter 8 geöffnet, um so den Kondensator 6 langsam über einen ziemlich hohen Widerstand 67 aufzuladen. In dieser Phase ist der Transistor 60 abgeschaltet, und zwar aufgrund davon, daß seine Basis ein Potential von 3Vbe (Potential V-) und sein Emitter das Potential von 3,5Vbe (des Knotens 70) besitzt, bestimmt durch die Kette, die durch die Dioden 61, den Transistor 64 (in dieser Phase eingeschaltet) und den Widerstand 62 gebildet ist, worüber eine Spannung von 0,5Vbe aufgrund der Aufteilung zwischen den Widerständen 62 und 63 vorhanden ist. Wenn der Transistor 64 eingeschaltet ist, ist der Stromspiegel 66 abgeschaltet, was demzufolge eine Ladung der Standby-Spannung über den Kondensator 6 und den Widerstand 67 ermöglicht.
Wenn sich VST erhöht, werden die Stromquellen des Verstärkers zuerst eingeschaltet (über den Widerstand 57 und die Stromquelle 56); und wenn VST den Wert 2Vbe erreicht, werden die Dioden 68 eingeschaltet und der positive Eingang beginnt anzusteigen.
Wenn VST den Wert 4Vbe erreicht, werden die Dioden 58 und 59 eingeschaltet; der Transistor 85 wird eingeschaltet, was demzufolge den Kollektorstrom des Transistors 53 und den Strom von dem Kondensator 9 absorbiert; und der Kondensator 9 beginnt damit, sich von dem früheren 3Vbe + VST Wert zu entladen. Wenn VST den Wert 5Vbe erreicht und die Emitter der Transistoren 53 und 71 eine Spannung von BVbe zeigen, wird der Transistor 71 eingeschaltet; die differentielle Stufe 53, 71 ist ausbalanciert; der Strom von der Quelle 69 wird auch zu dem Transistor 71 zugeführt; und der Strom in dem Transistor 53 fällt ab, was demzufolge eine weitere Verringerung im Potential V- an dem negativen Eingang verursacht. Wenn VST > 5Vbe gilt, wird der Transistor 53 abgeschaltet, und der Strom von der Quelle 69 wird nur zu dem Transistor 71 zugeführt. In dieser Phase schaltet der Transistor 73, der einen Stromspiegel mit der Diode 69 bildet, den Schaltkreis 74 ein, was wiederum den Transistor 59 eingeschaltet hält, so daß der momentane Spiegelschaltkreis 66 definitiv ausgeschaltet verbleibt, und zwar ungeachtet des Potentials an der Basis des Transistors 60.
Der Schaltkreis wird dann langsam bis zu der Bereitschafts-Zustand-Bedingung gebracht, allerdings verbleibt, so lange wie V- > V+ gilt, der Ausgang V&sub0; des Verstärkers geerdet, ungeachtet davon, daß der Verstärker eingeschaltet ist. Darauffolgend fällt, da beide Eingänge des Verstärkers 1 dasselbe Potential erreichen, was demzufolge den Verstärker ausbalanciert, der Ausgang der Standby-Spannung ab, um so zu dem Bereitschafts- Zustand-Wert umzuschalten.
Die Betriebsweise des Schaltkreises zum Umschalten von Ein zu Aus ist dieselbe wie diejenige, die vorstehend beschrieben ist, mit der Ausnahme, daß in diesem Fall die Spannung V- an dem negativen Eingang des Verstärkers 1 anfänglich Null ist und graduell durch die Aufladung des Kondensators 9 durch den Transistor 53 erhöht wird. In dieser Phase ist das Potential an der Basis des Transistors 60 niedrig, so daß der Transistor 60 eingeschaltet wird, was demzufolge die Spannung an dem Knoten 70 verringert; und die Dioden 61 und der Transistor 64 sind abgeschaltet, so daß der Stromspiegel 66 eingeschaltet ist, um so ein niedriges Potential an dem Standby-Eingang beizubehalten. Diese Phase fährt fort, bis V- den Wert 2,8Vbe übersteigt, wobei an diesem Punkt der Transistor 60 abgeschaltet wird und die Komponentenkette 61, 62, 64 eingeschaltet wird, was demzufolge den Spiegel 66 abschaltet und so eine Erhöhung der Spannung VST ermöglicht, wie dies vorstehend beschrieben ist.
Die Betriebsweise des Schaltkreises wird nun relativ zu einem Umschalten von einer normalen Betriebsweise zu einem Standby-Modus beschrieben werden. Wenn der Schalter 8 geschlossen ist, beginnt der Kondensator 6, aufgeladen auf eine Bereitschafts-Zustand- Spannung VST (Vcc/2 + 3Vbe/2), damit, sich unter einer schnelleren Rate zu entladen als diejenige, unter der er aufgeladen ist, und zwar aufgrund des niedrigen Widerstandswerts des Widerstands 7.
So lange wie VST > 5Vbe gilt, ist der Transistor 53 abgeschaltet, und der Strom von der Quelle 69 wird insgesamt zu dem Transistor 71 zugeführt. Darauffolgend beginnt der Transistor 53 damit, zu dem Zuführtransistor 85 und dem Kondensator 9 zu leiten. In dieser Phase erhöht sich der negative Eingang nicht unmittelbar, sondern in einer kontrollierten Art und Weise, und zwar aufgrund des Transistors 85; während der Ausgang durch Folgen dem Potential an dem Standby-Eingang, zu dem er in Bezug gesetzt ist, und zwar als eine Funktion des (in diesem Fall abfallend) Kollektorstromtransistors 85, abfällt. Wenn der Transistor 85 abgeschaltet ist, ist die Diode 59 aufgrund der Verringerung in VST abgeschaltet, so daß sich der negative Eingang schneller erhöht, während das Potential an dem positiven Eingang auf Null gesetzt ist, und der Ausgang des Verstärkers 1 schaltet von 0 V aufgrund einer Unausbalanciertheit der Eingänge um. Wenn sich der negative Eingang weiter auf 3Vbe erhöht, verbleiben die Verstärkerquellen, und demzufolge auch der Verstärker selbst, eingeschaltet. Wenn die Quellen auch abgeschaltet sind (VST 0 V), befindet sich der Verstärker in einem Standby-Modus.
Es wird verständlich werden, daß die vorstehenden Sequenzen beim Vorhandensein einer Versorgungsspannung Vcc auftreten, das bedeutet beim Vorhandensein von festgelegten Referenzen mit den Steuerschaltkreisen eingeschaltet.
Die Vorteile des Schaltkreises gemäß der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung deutlich werden. Insbesondere liefert er eine kontrollierte Ein- und Aus-Umschaltung zu allen Zeiten des Ausgangs, was demzufolge Übergänge verhindert, die aus einem unerwünschten Rauschen (Popping) resultieren.
Die Funktion, die vorstehend beschrieben ist, kann dann eingesetzt werden, wenn die Benutzerausrüstung auf einen Standby-Modus gesetzt ist, und zwar zum Reduzieren einer Leitungsabsorption, wenn das Volume abgeschaltet ist oder die Signalquelle umgeschaltet wird.
Derselbe Schaltkreis kann auch für einen Single-Ended-Zweikanal-Audioverstärker eingesetzt werden, der in derselben Art und Weise arbeitet, und durch einfaches Duplizieren einer Anzahl von Strukturen, d. h. über die Hinzufügung einer kleinen Anzahl von Komponenten.
Derselbe Anschlußstift an der integrierten Vorrichtung des Audioverstärkers kann für eine Zufuhr-Spannung-Zurückweisung (SVR) oder einen Standby-Betrieb eingesetzt werden, d. h. zum Vornehmen von zwei Funktionen; und ein einzelner Kondensator (Komponente 6) ist zum Durchführen sowohl der SVR-Funktion als auch zum Bestimmen der Zeitkonstante der Ein- und Aus-Phasen geeignet.
Der Schaltkreis liefert auch einen ausgezeichneten Kompromiß im Hinblick auf eine Übergangszeit und das Rauschen, das in den Lautsprechern erzeugt wird.
Schließlich liefert der Schaltkreis gemäß der vorliegenden Erfindung einen hohen Grad einer Zuverlässigkeit ebenso wie eine problemfreie Herstellung und Integration unter Verwendung derzeitiger Herstelltechniken.

Claims

1. Steuerschaltkreis (15) zum Ein- und Ausschalten eines Audioverstärkers (1), der einen positiven und einen negativen Eingang aufweist und Stromquellen (56) umfaßt, wobei der Schaltkreis eine Spannungsquelleneinrichtung (39, 40), die ein gesteuertes, positives Potential erzeugt, das an den negativen Eingang in Bezug auf den positiven Eingang angelegt werden soll; und eine Freigabeeinrichtung (20, 21) zum Freigeben, in Folge, zuerst der Spannungsquelleneinrichtung und dann der Stromquellen, wenn der Verstärker (1) eingeschaltet ist, aufweist;

dadurch gekennzeichnet, daß er eine Aktivierungs/Deaktivierungseinrichtung (21, 23, 24) zum Freigeben zuerst der Spannungsquelleneinrichtung (39, 40) und dann zum Sperren der Stromquellen (56), wenn der Verstärker (1) abgeschaltet ist;

ein Spannungsquellenelement (33), das mit dem positiven Eingang des Verstärkers (1) verbunden ist; und

eine Steuereinrichtung (22, 23, 32, 35-37, 43, 44), die den positiven Eingang auf Masse vor einem Aktivieren der Stromquelle (56) und einem Aktivieren des Spannungsquellenelements (33) hält, nachdem die Stromquellen freigegeben sind, und mit der positiven Spannung noch an dem negativen Eingang angelegt, wenn der Verstärker (1) eingeschaltet ist, wobei die Steuereinrichtung den positiven Eingang nach einem Freigeben der Spannungsquelleneinrichtung und vor einem Sperren der Stromquellen erdet, wenn der Verstärker abgeschaltet ist; aufweist.

2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsquelleneinrichtung eine sich erhöhende Spannungsquelle (39) aufweist.

3. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabeeinrichtung (20, 21), die Aktivierungs/Deaktivierungseinrichtung (21, 23, 24) und die Steuereinrichtung (22, 23, 32, 35-37, 43, 44) Komparatoren aufweisen.

4. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die sich erhöhende Spannungsquelle einen Rampengenerator (39) aufweist.

5. Schaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4 für einen Verstärker (1), der einen Standby-Eingang besitzt; dadurch gekennzeichnet, daß er einen ersten (20), einen zweiten (21), einen dritten (22), einen vierten (23), einen fünften (24) und einen sechsten (25) Komparator aufweist, wobei der erste (20) und der fünfte (24) Komparator einen negativen Eingang haben, der mit dem Standby-Eingang verbindbar ist, und der zweite (21), der dritte (22) und der vierte (23) Komparator einen positiven Eingang haben, der mit dem Standby-Eingang verbindbar ist; wobei der erste, der zweite, der dritte, der vierte und der fünfte Komparator einen zweiten Eingang haben, der mit einer jeweiligen, sich graduell erhöhenden Referenzspannung (V&sub1;-V&sub5;) verbunden ist; wobei der sechste Komparator (25) einen negativen Eingang hat, der mit dem negativen Eingang des Verstärkers (1) verbindbar ist, und einen positiven Eingang hat, der mit einer Referenzspannung (V&sub6;) verbunden ist; wobei der Ausgang des ersten Komparators (20) einen Rampengenerator (39) ansteuert, der seinen Ausgang mit dem negativen Eingang des Verstärkers verbunden besitzt; wobei der Ausgang des zweiten Komparators (21) mit einem Anschluß verbindbar ist, der die Stromquellen (56) freigibt; wobei der Ausgang des dritten Komparators (22) einen ersten Schalter (32) zwischen dem positiven Eingang des Verstärkers und einer Spannungsquelle (33) ansteuert; wobei der Ausgang des vierten Komparators (23) den Rampengenerator (39) und einen zweiten Schalter (37) an einer Leitung ansteuert, die den positiven Eingang mit dem negativen Eingang des Verstärkers verbindet und widerstandsmäßige Elemente (35) und kapazitive Elemente (36) umfaßt; wobei der fünfte Komparator (24) seinen Ausgang mit dem Rücksetzeingang des Rampengenerators (39) und mit einem dritten Schalter (40) zwischen dem Ausgang des Rampengenerators (39) und dem negativen Eingang des Verstärkers (1) verbunden besitzt; und wobei der sechste Komparator (25) seinen Ausgang mit einem vierten Schalter (42) zwischen dem Standby- Eingang und einer Referenzpotentialleitung (Masse) verbunden besitzt.

6. Verfahren zum Ein- und Ausschalten eines Audioverstärkers (1), der einen positiven Eingang, einen negativen Eingang, einen Ausgang und Stromquellen (56) besitzt, das die Schritte zuerst Anlegen einer gesteuerten, positiven Spannung an den negativen Eingang in Bezug auf den positiven Eingang und dann Aktivieren der Stromquellen, wenn der Verstärker (1) eingeschaltet ist, aufweist, gekennzeichnet durch die Schritte:

- Beibehalten des positiven Eingangs auf Masse vor einem Aktivieren der Stromquelle (56) und Anlegen einer Spannung (V&sub7;) an den positiven Eingang, nachdem die Stromquellen freigegeben sind, und mit der positiven Spannung noch an den negativen Eingang angelegt, wenn der Verstärker (1) eingeschaltet ist,

- zuerst Anlagen einer gesteuerten, positiven Spannung an den negativen Eingang in Bezug auf den positiven Eingang, dann Erden des positiven Eingangs und danach Sperren der Stromquellen, wenn der Verstärker (1) abgeschaltet ist.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt eines Anlegens einer gesteuerten, positiven Spannung den Schritt eines Erzeugens einer positiven Potentialdifferenz zwischen dem negativen und dem positiven Eingang des Verstärkers zum Beibehalten des Ausgangs auf einem Referenzpotential aufweist, und daß, nach dem Schritt eines Aktivierens der Stromquellen, die Potentialdifferenz graduell reduziert wird, um den Ausgang des Verstärkers auf einen Bereitschafts-Zustand-Wert zu bringen, der sich von dem Referenzpotential unterscheidet, wenn der Verstärker (1) eingeschaltet ist, und daß der Schritt eines Anlegens einer positiven Spannung eine Erzeugung einer positiven Potentialdifferenz zwischen dem negativen und dem positiven Eingang des Verstärkers aufweist, um den Ausgang graduell von dem Bereitschafts-Zustand-Wert zu dem Referenzpotential zu bringen, wenn die Stromquellen eingeschaltet sind, und daß die Stromquellen abgeschaltet werden, wenn der Ausgang das Referenzpotential erreicht hat.