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DE1762319A1 - Transformerless power amplifier in a bridge circuit, especially for audio frequencies - Google Patents

Transformerless power amplifier in a bridge circuit, especially for audio frequencies

Info

Publication number
DE1762319A1
DE1762319A1 DE19681762319 DE1762319A DE1762319A1 DE 1762319 A1 DE1762319 A1 DE 1762319A1 DE 19681762319 DE19681762319 DE 19681762319 DE 1762319 A DE1762319 A DE 1762319A DE 1762319 A1 DE1762319 A1 DE 1762319A1
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DE
Germany
Prior art keywords
bridge
power amplifier
transistors
amplifier according
load resistor
Prior art date
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Pending
Application number
DE19681762319
Other languages
German (de)
Inventor
Dipl-Ing Hermann Zierhut
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Telefunken Patentverwertungs GmbH
Original Assignee
Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Publication date
Application filed by Telefunken Patentverwertungs GmbH filed Critical Telefunken Patentverwertungs GmbH
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Publication of DE1762319A1 publication Critical patent/DE1762319A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/30Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H03F3/3081Duplicated single-ended push-pull arrangements, i.e. bridge circuits

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

17623131762313

!DELEB1TJIiKEH' - Patentverwertungsgesellschaft m.b.H. Ulm/Donau« Elisabethenstr. 3 ! DELEB 1 TJIiKEH '- Patentverwertungsgesellschaft mbH Ulm / Danube «Elisabethenstr. 3

P 17 62 319.7-31 21. 5.1968P 17 62 319.7-31 21.5.1968

PT-N-Hs/rhPT-N-Hs / rh

Transformatorloser Leistungsverstärker in Brückenschaltung, insbesondere für Tonfrequenzen.Transformerless power amplifier in bridge circuit, especially for audio frequencies.

Die Erfindung betrifft einen trans&rmatorlosen Leistungsverstärker in Brückenschaltung, bei dem zwei Brückenhälften durch Paare von komplementären Transistoren so gebildet werden, dass in jedem Brückenzweig die Kollektor-Eaitterstrecke eines Transistors liegt· Bei einer solchen Brückenschaltung liegt in der durch die beiden Verbindungspunkte der komplementären Transistoren gebildeten Brükkendiagonale ein Lastwiderstand, während in der anderen Brückendiagonale eine Versorgungsspannungsquelle liegt. fürThe invention relates to a transformerless power amplifier in bridge circuit in which two bridge halves are formed by pairs of complementary transistors so that in each Bridge branch the collector-Eaitter path of a transistor is In such a bridge circuit, the bridge diagonal formed by the two connection points of the complementary transistors lies a load resistor, while a supply voltage source is located in the other bridge diagonal. for

Besonders* Endstufen von Tonfrequenzverstärkern sind transformatorlose Leistungsverstärker in Brückenschaltung in vielfältigen Varianten für Eöhrenschaltungen bekannt (Funktechnik Kr, 15, 1954-, Seite 426, Funktechnik Sr. 21, 1956, Seite 636). Gegenüber einem Leistungsverstärker herkömmlicher Bauweise mit zwei Verstärkerelementen in Gegentakt-B-Betrieb erhält man in der Brückenschaltung bei etwa doppeltem Aufwand an Schaltelementen die vierfache Nutzleistung. Diesem hohen Wirkungsgrad ist es zu verdanken, dass sich die Brückenschaltung bei Tonfrequenzverstärkern mit hoher Ausgangeleistung allgemein durchgesetzt hat.Especially * the output stages of audio frequency amplifiers are transformerless Power amplifier in bridge circuit in many variants for Eöhr circuits known (radio technology Kr, 15, 1954-, Page 426, Funktechnik Sr. 21, 1956, page 636). Compared to a power amplifier of conventional design with two amplifier elements in push-pull B mode are obtained in the bridge circuit with approximately twice the cost of switching elements four times the useful power. It is thanks to this high efficiency that the bridge circuit in audio frequency amplifiers with high output power has generally prevailed.

Auch transistorisierte Brückenschaltungen sind als transformatorlose Leistungsverstärker für Tonfrequenzen bekannt (Funktechnik Nr. 3, 1967, Seite 77 und Funkschau 1967, Heft 3, Seite 178), wobei eine rechte und eine link· Brückenhälfte durch je ein Komplementärpaar von Transistoren gebildet sind.Also transistorized bridge circuits are considered transformerless Power amplifier for audio frequencies known (radio technology No. 3, 1967, page 77 and Funkschau 1967, issue 3, page 178), wherein a right and a left · bridge half through a complementary pair each are formed by transistors.

Der Nachteil dieser bekannten Brückenanordnungen mit Transistoren ist, dass zur Ansteuerung einer Brückenhälfte eine relativ grosse Steuerspannung benötigt wird, di· etwas grosser sein muss als die am Lastwiderstand anliegend· Nutzspannung. Diese hohe Steuerspannung wird im allgemeinen durch «ine gesondert· Treiberstufe aufgebracht. The disadvantage of these known bridge arrangements with transistors is that a relatively large one is used to control one bridge half Control voltage is required, which must be slightly larger than that applied to the load resistance · useful voltage. This high control voltage is generally applied by a separate driver stage.

Der Erfindung liegt dl· Aufgab· zugrunde, «in· bezüglich d«r LeistungSÄuebeut· gleichwertig· Schaltung·anordnung eines Leistung«-The invention is based on the task, in relation to the performance equivalent · circuit · arrangement of a power «-

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Verstärkers zu entwickeln, bei der eine geringere Steuerspannung benötigt wird·Develop an amplifier with a lower control voltage is needed

Die Erfindung besteht bei einem Leistungsverstärker der beschriebenen Art darin, dass die Transistoren so in den Brückenzweigen liegen, dass an den beiden Anschlußspunkten der dem Lastwiderstand zugeordneten Brückendiagonale die Kollektoren Je a/eier Transistoren miteinander verbunden sind·In the case of a power amplifier of the type described, the invention consists in that the transistors are thus in the bridge branches lie that at the two connection points of the load resistance assigned bridge diagonal the collectors each one of the transistors are connected to each other

Der Vorteil dieser Anordnung, bei der die Kollektoren je zweier zueinander komplementärer Transistoren zusammengeschaltet sind, liegt darin, dass zur Ansteuerung der Brücke eine kleinere Steuerspannung als bei bekannten Anordnungen benötigt wird, da die Transistoren in Emitterschaltung betrieben werden. Zur phasen- und amplitudenrichtigen Ansteuerung aller Transistoren einer solchen Brücke, bei der wenigstens ein Transistor durch eine Signalquelle angesteuert wird, ist es vorteilhaft, wenn die Steuerelektroden der übrigen Transistoren mit einem, dem zugeordneten Kollektor des betreffenden Transistors abgewandten Anschlusspunkt des Lastwiderstandes verbunden sind.The advantage of this arrangement, in which the collectors each have two mutually complementary transistors are connected together, is that a smaller control voltage is required to control the bridge than in known arrangements, since the Transistors are operated in emitter circuit. For the correct phase and amplitude control of all transistors of such a bridge, in which at least one transistor is controlled by a signal source, it is advantageous if the control electrodes of the remaining transistors are connected to a connection point facing away from the associated collector of the transistor in question Load resistance are connected.

Sie Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Schaltbilder in den Figuren 1 und 2 näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen entsprechen in den Figuren gleichen Teilen.The invention is illustrated in the following with reference to two circuit diagrams Figures 1 and 2 explained in more detail. The same reference symbols correspond to the same parts in the figures.

Die Brückenschaltung eines Leistungsverstärkers, der in Fig. 1 als Prinzipschaltung bzw. beispielsweise als Gleichstrom-A-Verstärker dargestellt ist, enthält vier Transistoren als Brückenzweige, wobei die Transistoren 1 und 2 und die Transistoren 3 und 4· zueinander komplementär sind. Die Transistoren 1 bis 4 liegen so in der Schaltungsanordnung, dass die Kollektoren je eines Komplementärpaares miteinander verbunden sind. Die beiden Brückendiagonalen werden durch vier Anschlusppunkte 5, 6, 7, 8 markiert, wobei zwischen den Anschlusspunkten 7 und 8 der Lastwiderstand 9 eingeschaltet ist, während in der anderen Brückendiagonale von den Anschlusspunkten 5 nach 6 eine feste Spannungsquelle -Ug liegt. Die Brfickenanordnung wird durch eine Eingangsspannung U£ am Transistor 2 angesteuert, während die übrigen Transistoren zur phasen- und amplitudenrichtigen Ansteuerung mit ihren Steuerelektroden über Widerstände R2 an den den betreffenden Kollektoren abgewandten Anschluespunkten des luftwiderstandes 9 angeschlossen sind. DieThe bridge circuit of a power amplifier, which is shown in FIG. 1 as a basic circuit or, for example, as a direct current A amplifier, contains four transistors as bridge branches, with transistors 1 and 2 and transistors 3 and 4 being complementary to one another. The transistors 1 to 4 are so arranged in the circuit that the collectors of a complementary pair are connected to one another. The two bridge diagonals are marked by four connection points 5, 6, 7, 8, the load resistor 9 being switched on between connection points 7 and 8, while a fixed voltage source -Ug is located in the other bridge diagonal from connection points 5 to 6. The bridge arrangement is controlled by an input voltage U £ at the transistor 2, while the other transistors are connected with their control electrodes via resistors R 2 to the connection points of the air resistance 9 facing away from the collectors concerned for the correct phase and amplitude control. the

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übrigen Widerstände R, , R^, R^ der Anordnung sind zur Einstellung der Arbeitspunkte und zur Strombegrenzung für die Transistoren bestimmt. Zur Kennzeichnung der richtigen Phasenlage der Ein- und Ausgangssignale sind kleine Pfeile an den Eingangs- und Ausgangselektroden der Transistoren 1 bis 4 eingezeichnet.other resistors R,, R ^, R ^ of the arrangement are for adjustment the operating points and intended for current limitation for the transistors. To identify the correct phase position of the inputs and Output signals are small arrows on the input and output electrodes of transistors 1 to 4 are shown.

In der Fig. 2 ist ein praktisch erprobtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das beispielsweise als Tonfrequenzverstärker geeignet ist. Bei dieser Anordnung wird auch der Transistor 1 direkt vom Eingangssignal TJg angesteuert, während die Transistoren 3 und 4 über einen parallel zum Lastwiderstand 9 (Rj4 ■ 4 Q) geschalteten Spannungsteiler 10 gemeinsam durch einen Teil der am Punkt 7 liegenden Ausgangsspannung angesteuert werden. Um für die Anordnung nach Fig. 2 eine besonders stromsparende Ansteuerung zu erhalten, kann am Eingang eine Emitterfolgestufe 11 mit gleitendem Arbeitspunkt vorgesehen sein. Der Arbeitspunkt dieser Emitterfolgestufe 11 wird in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung U. über eine Rückkopplung Rj. verschoben. Der Arbeitswiderstand 12 der Emitterfolgestufe liegt nicht direkt sondern über einen Widerstand Ry an Masse. Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 12 und Ry ist der Eingriffspunkt für die Rückkopplung. Die Grosse der Widerstände Ry und Ry bestimmt sich nach der Gleichung Ry-: (Ry+Ry)aUE:U., wobei beispielsweise Ry zu 100 Q gewählt wird. Die Rückkopplung bietet ausser der stromsparenden Ansteuerung der Brückenanordnung den Vorteil einer starken Klirrfaktorverminderung. In Fig. 2 a practically tested embodiment of the invention is shown, which is suitable, for example, as an audio frequency amplifier. In this arrangement, transistor 1 is also controlled directly by the input signal TJg, while transistors 3 and 4 are controlled jointly by part of the output voltage at point 7 via a voltage divider 10 connected in parallel with load resistor 9 (Rj 4 ■ 4 Q). In order to obtain a particularly power-saving control for the arrangement according to FIG. 2, an emitter follower stage 11 with a sliding operating point can be provided at the input. The operating point of this emitter follower stage 11 is shifted as a function of the output voltage U. via a feedback Rj. The working resistance 12 of the emitter follower stage is not directly connected to ground but via a resistor Ry. The connection point between the resistors 12 and Ry is the point of engagement for the feedback. The size of the resistances Ry and Ry is determined by the equation Ry-: (Ry + Ry) aU E : U., Where Ry is chosen to be 100 Q, for example. In addition to the power-saving control of the bridge arrangement, the feedback offers the advantage of a strong reduction in distortion factor.

Es kann besonders vorteilhaft sein, entweder die komplementären Transistorpaare oder auch die ganze Verstärkeranordnung bis auf den Lastwiderstand in Monolithtechnik auszuführen und in einem gemeinsamen Gehäuse unterzubringen. Dieser sogenannte Monolith kann beispielsweise mit einem Lautsprecher zu einer baulichen Einheit verbunden sein. Beispielsweise kann das Gehäuse des Monolithen auf dem Gehäuse aoa Lautsprechers montiert sein. Dadurch wird einerseits eine Kühlung des Monolithen und andererseits eine besonders raumsparende Anordnung erzielt.It can be particularly advantageous to use either the complementary transistor pairs or the entire amplifier arrangement except for to carry out the load resistance in monolith technology and in one to accommodate common housing. This so-called monolith can, for example, be combined with a loudspeaker to form a structural one Unity. For example, the housing of the monolith can be mounted on the housing aoa loudspeaker. Through this On the one hand, cooling of the monolith and, on the other hand, a particularly space-saving arrangement is achieved.

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Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Transformatorloser Leistungsverstärker in Brückenschaltung, bei dem zwei Brückenhälften durch Paare von komplementären Transistpren so gebildet sind, dass in jedem Brückenzweig die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors liegt, in dessen durch die beiden Verbindungspunkte der komplementären Transistoren gebildeter Brückendiagonale ein Lastwiderstand und in dessen anderer Brückendiagonale eine Versorgungsspannungsquelle liegt, insbesondere zur Leistuntsversärkung von Tonfrequenzen, dadurch, gekennzeichnet , dass die Transistoren (1 bis 4) so in den Brücken- zweigen liegen, dass an den beiden Anschlusspunkten (7» 8) der dem Lastwiderstand (9) zugeordneten Brückendiagonale die Kollektoren je zweier Transistoren (1, 2 bzw. 3» Ό miteinander verbunden sind.1.Transformerless power amplifier in a bridge circuit, in which two bridge halves are formed by pairs of complementary transistors in such a way that the collector-emitter path of a transistor is located in each bridge branch, in whose bridge diagonal formed by the two connection points of the complementary transistors a load resistor and in its other bridge diagonal a supply voltage source is located, in particular for increasing the power of audio frequencies, characterized in that the transistors (1 to 4) are located in the bridge branches in such a way that the collectors are at the two connection points (7 »8) of the bridge diagonal assigned to the load resistor (9) two transistors (1, 2 or 3 »Ό are connected to each other. 2. Leistungsverstärker nach Anspruch 1, bei dem wenigstens ein Transistor der Brücke von einer Signalquelle angesteuert wird, dadurch, gekennzeichnet, dass die Steuerelektroden der übrigen Transistoren (1, 3» 4) mit einem, dem zugehörigen Kollektor des betreffenden Transistors (1 bzw. 3 bzw.. 4) abgewandten Anschlusspunkt (7 bzw. 8) des Lastwiderstandes (9) verbunden sind.2. Power amplifier according to claim 1, in which at least one transistor of the bridge is controlled by a signal source , characterized in that the control electrodes of the remaining transistors (1, 3 »4) with one, the associated collector of the relevant transistor (1 or 3 or 4) remote connection point (7 or 8) of the load resistor (9) are connected. 3. Leistungsverstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« dass die Brückenschaltung von einer Impedanzwandlerstufe (11) angesteuert wird, deren Arbeitspunkt in Abhängigkeit vom Ausgangssignal (TJ^) verschoben wird.3. Power amplifier according to claim 1, characterized in that «the bridge circuit is controlled by an impedance converter stage (11) whose operating point is shifted as a function of the output signal (TJ ^). 4. Leistungsverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitswiderstand der Impedanzwandlerstufe (11) in zwei Teilwiderstände (12, By) unterteilt ist, und dass eine vom Ausgangssignal (U^) abgeleitete Rückkoppelspannung zur Regelung des Arbeitspunktes am Verbindungspunkt der beiden Teilwiderstände (12, Rf) angreift.4. Power amplifier according to claim 3, characterized in that the working resistance of the impedance converter stage (11) is divided into two partial resistances (12, By), and that a feedback voltage derived from the output signal (U ^) for regulating the working point at the connection point of the two partial resistances ( 12, Rf) attacks. 5« Leistungsverstärker nach, mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die komplementären Traneietorpaare in Monolithtechnik auegeführt und in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut sind.5 «Power amplifier according to at least one of the preceding claims, characterized in that the complementary Traneietorpaare executed in monolith technology and built into a common housing. 6. Leistungsverstärker nach mindestens einem dtr Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ganze Verst&rktran- 6. Power amplifier according to at least one dtr claims 1 to 4, characterized in that the whole ampl & rktran- 009819/1606009819/1606 — y —- y - Ordnung bis auf den Lastwiderstand (Et) in Monolithtechnik ausgeführt und in ein gemeinsames Gehäuse eingebaut ist·Order except for the load resistance (Et) in monolith technology is designed and built into a common housing 7. Leistungsverstärker für Tonfrequenzen, bei dem ein Lautsprecher als Lastwiderstand vorgesehen ist, nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das gemeinsame Gehäuse mit dem Lautsprecher zu einer baulichen Einheit verbunden ist.7. Power amplifier for audio frequencies, in which a loudspeaker is provided as a load resistor, according to claim 5 or 6, characterized in that the common housing is connected to the loudspeaker to form a structural unit. 009819/1608009819/1608 LeerseiteBlank page
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FR2417889A1 (en) * 1978-02-21 1979-09-14 Licentia Gmbh Telephone electroacoustic transducer modulator amplifier - has symmetrical transistor bridge and maintains total constant current

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