DE2850177C2 - Niederfrequenz-Verstärker für Rundfunkempfänger, insbesondere für Autoradios - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Niederfrequenz-Lei Stungsverstärker. dem eine erste Betriebsspannung über eine Gleichrichter-Diode zugeführt ist und der eine schwellwertabhäng'ge Umschalteinrichtung aufweisi. welche dem Verstärker oberhalb eines vorgegebener NF-PegeK eine zweite Betriebsspannung mit einem höheren --ypannungswert zufuhrt

Bek.innte NFLeistun«sVerstärker fi:- Autoradio', werdet: an einer festen Batterie-Gleichspannung \·>η etwa 14 Volt betrieben. Mit einer solchen Ketnebsspai; nung können diese bekannten NF-Verstärker cmc max Nut/ oder Ausgangsleistung von ca. b Watt erzeugen

Fur gröikrc Verstarkerleistungen bei gleicher L'aiis riespannung sind sog. Brückenverstärker bekannt. Mit einem Briickeriverstärker läßt sich eine max- Ausgangsleistung von cdi 20 Watt erzielen. Allerdings muß dabei in Kauf genommen werden, daß die Verlustleistung eines solchen Brückenverstärkers bei jeder Ausgangsleistung, also auch in dem Bereich der Ausgangsleistung bis zu 6 Watt, der von den eingangs genannten N F-Verstärkern abgedeckt wird, großer ist als bei den letzteren. Sie beträgt etwa das Vierfache der Verlustleistung der eingangs beschriebenen NF-Verstärker. Bei niedriger Ausgangsleistung haben diese Brückenverstärker im Vergleich zu diesen bekannten NF-Verstärkern einen deutlich schlechteren Wirkungsgrad.

Aus der DE-OS 26 47 916 ist ein NF-Leistungsverstärker bekannt, der mit einer ersten Gleichstromquelle verbunden ist und der eine Umschaiteinrichtung aufweist, welche den Verstärker oberhalb eines vorgegebenen NF-Pegels mit einer zweiten Gleichstromquelle verbindet, deren Spannung höher ist als die der ersten Gleichstromquelle.

Eine derartige Verstärkeranordnung erfordert jedoch

ι* mehrere separate Betriebsspannungsquellen. Sie ist daher beispielsweise für Autoradios, denen lediglich eine Betriebsspannung von 14 Volt zur Verfügung steht, nicht geeignet

Der Erfindung Hegt daher die Aufgabe zugrunde, einen NF-Leistungs-Verstärker der eingangs genannten Art für eine für Autoradios übliche Betriebsspannung zu schaffen, der gegenüber den eingangs beschriebenen, für Autoradios üblichen NF-Verstärkern eine wesent lieh größere max. Ausgangsleistung hat, ohne das dabei im Bereich kleinere Ausgangsleistung eine große Verlustleistung auftritt.

Diese Aufgabe ist bei einem NF-Leis*ungs-Verstärker der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung durch die Merkmale im Kennzeichnungsteil des Anspruchs 1 gelöst.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen

insbesondere dann, den Aussteuerungsbereich eines an nur einer Betriebsspannungsquelle mit relativ geringer Spannung betriebenen Leistungsverstärkers wesentlich zu erhöhen.

Der erfindungsgemäße NF-Verstärker weist die Vorteile der eingangs beschriebenen Verstärkerarten auf. ohne gleichzeitig deren Nachteile zu besitzen. Im Bereich kleiner Ausgangsleistungen verhält sich der erfindungsgemäße NF-Verstärke. wie der zuerst beschriebene sogenannte »normale« N F-Verstärker. Er hat dessen relativ kleine Verlustleistung. Die Schwelle der Ausgangsleistung, bei welcher die Betriebsspannung automatisch erhöht wird, ist bei dem erfindungsgemäßen NF-Verstärker so eingestellt, daß dieser gerade noch nicht anstößt Sobald diese Schwelle erreicht wird, wird schlagartig die Betriebsspannung erhöht.

Dadurch wird auch gleichzeitig die max. Ausgangsleistung des Verstärkers angehoben, wobei natürlich in diesem Bereich der größerer Ausgangsleistung auch die Verlustleistung des Verstärkers anwächst. Diese Ver lustleistung tritt aber nur solange auf. wie der NF-Verstärker bis n' diesen oberen Bereich de· Ausgangsleistung angesteuert wird Die Verlustleistung y-< wirr! wieder wesentlicii kleiner, wenn die einstellbare Schwelle unter., nnt'en wird

In dem Bereicn der Ausgangsleistung des erfmdungs gernaben ΝΓ-Verstärkers der auch üblicherweise von der eingangs d.scnneneneii bekannten »normalen« w, Nt- Verstärker·¹ abgedeckt wird, etwa bis 6 Wa'> _Au?gangslcistiiri£ a-bcne' uer erfindiingsgemäße N Verstärker mit der diesen bekannten NF-Verstärkern eigenen niedrigen Verlustleistung;.

Eine besonders Vorteilhafte AusfÜhfungsföfm des

erfindüngsgemäßen NF-Verstärkers ergibt sich aus Anspruch 2. Diese Ausführungsform stellt eine schal· tungstechnisch besonders zweckmäßige Realisierung der Erfindung dar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der Unter-Ansprüche 3 und 4, auf die hier ausdrücklich Bezug genommen wird.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer Endstufe eines NF-Verstärkers,

Fi g. 2 eine schematische Darstellung des Spannungsverlaufs an verschiedenen Stellen der EndstuEe bei einem sinusförmigen Ausgangssignal,

F i g. 3 eine schematische Darstellung des Zusammenhangs Verlustleistung-Ausgangsleistung bei dem NF-Verstärker gem. F i g. 1.

Von dem NF-Verstärker ist in Fig.! nur der Schaltplan der für das Verständnis der Erfindung wesentlichen Endstufe dargestellt Diese Endstufe weist zwei Komplementärtransistoren 10 und 11 auf, die in Reihe geschaltet sind und im Gegentakt arbeiten. Die Reihenschaltung der beiden Transistoren 10 und 11 ist an dem Betriebsspannungseingang 12 angeschlossen, zwischen dessen positiver Anschlußklemme 13 und negativer Anschlußklemme 14 die Batteriespar lung Ü_B angelegt ist

Zwischen dem Betriebsspannungs-Eingang 12 und der aus den Transistoren 10 und 11 bestehenden Gegen taktstufe ist eine Steuerschaltung 15 angeordnet. Mittels der Steuerschaltung 15 läßt sich die Betriebsspannung des NF-Verstärkers auf einen höheren, vorzugsweise doppelt so hohen, Spannungswert anheben und wieder auf den Spannungswert der Batteriespannung Ub zurücksetzen. Der Spannungswert liegt jeweils als Betriebsspannung Lh an den Ausgangsklemmen 16, 17 der Steuerschaltung 15. Die Spannungsumschaltung erfolgt jeweils dann, wenn die Ausgangsleistung des N F-Verstärkers eine einstellbare Schwelle Us (vgl. F i g. 2) über- oder unterschreitet. Dies wird nachfolgend noch näher ausgeführt. Die Betriebsspannung Ui an den Ausgangsklemmen 16, 17 der Steuerschaltung 15 ist die Versorgungsspannung des gesamten NF Verstärkers und liegt unmittelbar an der Gegentaktstufe aus den beiden Transistoren 10 und II. Die Steuerschaltung 15 weist eine Spanm-ngserhöhungsschaltung 18. eine die Spannungserhöhungsschaltung 18 zu- bzw. abschaltende Umschalteinrichtung 19 und einen die Umschalteinrichtung 19 beim Über- bzw Unterschreiton der einstellbaren Schwelle der Ausgangsleistung betätigenden Schwellwertschalter 20 auf Die Spannungserhöhungsschaltung 18. hier eine Spannungsverdoppelungsschaltung. weist zwei Kondensatoren 21 und 22 auf. Der erjte Kondensator 21 ist dem Betnebsspannungseingang 12 parallelgeschaltet Die Umschaltern·ichtung weist zwei Komplementärtransistoren 23 und 24 auf. die in Reihe geschaltet sind Der positiven Anschlußklemme 13 des Betriebsspannung^ eingangs 12 ist eine Gleichrichterdiode 25 unmittelbar nachgeschaltet, und zwar derart, daß ihre Anode mit der positiven Anschlußklemme 11 verbunde-i st Uw Reihenschaltung der beiden KomplemenM-'ransistoren 23 und 24 ist dem ersten Kondensator 21 parallelge schaltet Der zweite Kondensator 22 ist einerseits an drr Kathode der Gleichrichterdiode 25 und andererseits an dem Verbindungspurikt 26 von Emitter des einen Transistors 23 und Kollektor des arideren Transistors 24 angeschlossen. Die beiden Basen der Transistoren 23 uiid 24 sind mitein&nder und mit dem Ausgang des Schwellweflschallers 20 verbunden. Die Ausgangsspannung des Schwellwertschidters 20 ist mit Lh gekennzeichnet. Der Schwellwertschalter 20 ist hier als Schmitt-Trigger ausgebildet. Der Steuereingang des Schnitt-Triggers ist an den Verbindungspunki 27 der beiden Transistoren 10 und 11 der Gegentaktstufe angeschlossen. An diesem Verbindungspunkt ist auch der von dem N F-Verstärker gesteuerte Lautsprecher 28 über einen Koppelkondensator 29 angeschlossen. Der Sieuereingang des Schmitt-Triggers 20 kann aber auch zwischen Koppelkondensator 29 und Eingang des

ίο Lautsprechers 28 angeschlossen werden. Die Schwellwertspannung Us des Schnitt-Triggers ist nun so eingestellt, daß kurz vor Anstoßen des N F-Verstärkers der Schmitt-Trigger 20 aus seiner Sperrphase in seine Leitenphase umkippt und am Ausgang die Spannung i/> positiv wird.

Die Wirkungsweise des NF-Verstärkers ist wie folgt: Der NF-Verstärker ist unsymmetrisch gegen das an der positiven Anschlußklemme 13 des Betriebsspannungs-Eingangs 12 liegenden positiven Potential so eingestellt, daß er etwa bei einer Ausgangsleistung von 2 W anstößt. Kurz vorher erreicht d·" Ausgangsspannung U\ der Endstufe des NF-Verstärkers die Schwellwertspannung Usdes Schmitt-Triggers 20.

Dies ist in Fig. 2 anhand eines sinusförmigen Ausgangssignals schematisch dargestellt. Solang- die Spannung U\ kleiner als die Schwellwertspannung Us des Schmitt-Triggers 20 ist. ist die Ausgangsspannung Ui des Schmitt-Triggers 20 Null. Der Transistor 23 ist gesperrt und der Transistor 24 ist leitend. An den Ausgangsklemmen 16, 17 der Steuerschaltung 15 ist die Betriebsspannung Uj gleich der Spannung Un. wie sie von der Batterie geliefert wird, bei Autoradios üblicherweise 14,4 V

Bei dieser Betriebsspannung arbeitet der NF-Verstär

$5 ker bei kleiner Ausgangsleistung mit relativ geringer Verlustleistung (Fig. 3). Bei leitendem Transistor 24 wird der Kondensator 22 auf Battenespannung Un aufgeladen.

Übersteigt nunmehr die Ausgangsspannung ίΛ des N F-Verstärkers die Schwellwertspannung Us des Schnitt-Triggers 20, so kippt dieser aus seiner Sper'phase in die Leitendphase. Am Ausgang des Schnitt-Triggers 20 steht eine positive Gleichspannung Lh an. wie sie in F ι g. 2. unteres Diagramm, verdeutlicht

*"> ist. Damit sperrt der Transistor 24 und der Transistor 23 wird leitend Damit sind die beiden auch jeweils auf die Battenespannung Ur aufgeladenen Kondensatoren 21 und 22 über den leitenden Transistor 23 in Reihe geschaltet. Die Betriebsspannung '/₍ an den Ausgangs

V) klemmen 16, 17 der Steuerschaltung 15 niirmt den Spannungswert 2 l'n an Dies ist nunmehr die Versor gungs «der Betriebsspannung für den gesamten NF Verstärker Wie in F ι g. 8 verdeutlicht, wird div Ausgangsleistung des NF-Verstärkers schlagartig ver

*>"> großen Allerdings vergrößert sich damit auch seine Verlustleistung

Sobald die Spannung II, am Ausgang des Nf Verstar kers wieder unter die Schwellwertspannung Lh des Schnitt Triggers 20 absinkt, kippt letzterer wieder in

6» seine Sperrphaso/ι iicK Die Spanrmnt? ■'· am Ausgang des Schnur Triggers ist wiederim· Null [} · g. 2. unteres Diagramm)! Der Transistor 23 wird gesperrt, der Transistor 24 wird leitend. Die Betriebsspannung Uj zwischen den Ausgangsklemmen 16,17 der Steuerschales tung 15 sinkt wieder auf die Späniiüfig Ub ab. Der NF'Verstärker arbeit wieder im Bereich kleiner Ausgangsleistung (Fig.3), in welchem auch die Verlustleistung wesentlich geringer ist. Der Kondensä-

tor 22 wird wieder auf EndspannUrigswerl Uo aufgeladen.

Dieser Vorgang wiederholt sich immer, kurz bevor der NF-Verstärker anstößt, d.h. kurz bevor er bis zu seiner max. Ausgangsleistung ausgesteuert wird. In dieserfi Moment wird aber die Von dem NF-Verslärkef erzeugbare max. Ausgangsleistung schlagartig vergrößert, so daß der NF-Verstärker nicht anstößt, sondern kurzzeitig in dem Bereich größerer Ausgangsleistung bei größerer Verlustleistung arbeitet* Wird nur eine kleine Ausgangsleistung des NF-Verstärkers benötigt, so arbeitet er bei kleiner Betriebsspannung mit wesentlich kleinerer Verlustleistung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Niederfrequenz-Leistungsversiärker, dem eine erste Betriebsspannung über eine Gleichrichter-Diode zugeführt ist und der eine schwellwertabhängige Umschalteinrichtung aufweist, weiche dem Verstärker oberhalb eines vorgegebenen NF-Pegels eine zweite Betriebsspannung mit einem höheren Spannungswert zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (19) elektronisch steuerbare Schalter (23, 24) aufweist, welche unterhalb des vorgegebenen NF-Pegelwertes einen Speicherkondensator (22) an Anschlußklemmen (13, 14) für die erste Betriebsspannung (Ub) schalten und oberhalb des vorgegebenen N F-Pegel wertes den Speicherkondensator (22) derart mit der Quelle der ersten Betriebsspannung (Ub) in Reihe schalten, daß sich die Werte der Spannungen des zuvor aufgeladenen Speicherkondensators und der ersten Betriebsspannung (Ub) addieren.

2. Versia'ker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Urnschahcinrichtung (19) zwei in Reihe geschaltete Komplementärtransistoren (23, 24) aufweist, daß die Anode der Gleichrichterdiode (25) mit der positiven Anschlußklemme (13) verbunden ist, daß die Anschlußkiemmen (13,14) über die in Reihe geschalteten Komplerrentärtransistoren (23, 24) verbunden sind, daß der Speicherkondensator (22) einerseits an der Kathode der Gleichrichterdiode (25) und andererseits am gemeinsamen Verbindungspunkt (26) der Emitter der Komplementärtransistorer (23, 24) angeschlossen ist und daß die Basen der Komplementär»ransistoren (23, 24) miteinander und mit dem Ausgang eines vom NF-Signal angesteuerten Schwellwertschalter (20) verbunden sind.

3. Verstärker nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwertschalter (20) als Schmitt-Trigger ausgebildet ist.

4. Verstärker nach Anspruch 3. mit mindestens einer Transistor-Endstufe, vorzugsweise Gegentakt-Endstufe, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang des Schmitt-Triggers (20) mit der Transistor-Endstufe verbunden ist