CH636230A5 - Verstaerker mit einem ersten und einem zweiten verstaerkerelement. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verstärker mit einem ersten und einem zweiten Verstärkerelement, deren Ausgänge an eine Belastung angeschlossen sind und mit einem Abschwächer mit einer Differenzschaltung, in der das Ausgangssignal des ersten Verstärkerelementes mit dem Eingangssignal verglichen wird, wonach ein sich daraus ergebendes Korrektursignal dem zweiten Verstärkerelement zugeführt ist.

Ein derartiger Verstärker wird in dem Buch «Précision Electronics» von Klein und Zaalberg von Zelst, Centrex, Eindhoven, 1967, Seiten 164-165 beschrieben.

In diesem Verstärker haben die beiden Verstärkerelemente einen nahezu gleichen Verstärkungsfaktor und ist das zweite Verstärkerelement als korrigierender Verstärker für das erste Verstärkerelement wirksam. Dazu werden in der Hilfsschaltung das Ausgangssignal über einen Abschwächer - dessen ^ Abschwächungsfaktor dem Reziprokwert des Verstärkungsfaktors jedes Verstärkerelementes entspricht - in einer Vergleichsschaltung miteinander verglichen. Die Vergleichsschaltung liefert das Korrektursignal, und unter Anwendung des bekannten Prinzips «das Fehlende hinzufügen» wird dieses Korrektursignal über den zweiten Verstärker dem Ausgangssignal des ersten Verstärkerelementes hinzugefügt. Die Ausgangssignale der beiden Verstärkerelemente werden addiert, wobei der relative Fehler des ganzen Verstärkers dem Produkt aus den relativen Fehlern der beiden Verstärkerelemente entspricht.

Der Vorteil eines derartigen Verstärkers ist, dass dadurch

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die Gesamtverzerrung bei einem stabilen System sehr klein Schaltung das Ausgangssignal der Leistungsendstufe zugeführt wird. ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, das eine Ver- Ein anderes günstiges Ausführungsbeispiel der Erfindung

Stärkerelement nicht nur als Korrekturelement für das andere ist dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Verstärkerelement wirken zu lassen, sondern auch jedes der beiden Verstärkerele- 5 die hinter dem Vorverstärker liegende Leistungsendstufe eine mente als Ausgleichselement für das andere. Obschon dann in Verstärkung von nahezu 1 hat und mit einem invertierenden der gesamten Verstärkerkombination eine Anzahl Rückkopp- Eingang versehen ist, wobei in jeder Differenzschaltung der lungsschleifen vorhanden sind, ist es dennoch möglich, auf invertierende Eingang und der Ausgang der Leistungsendstufe diese Weise zu einem stabilen Verstärker zu gelangen. über geeignete nahezu gleiche Widerstände miteinander ver-

Der erfindungsgemässe Verstärker ist durch die im kenn- io bunden sind, wobei das an diesem Knotenpunkt entstandene zeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angeführten Merk- Korrektursignal über einen Abschwächer dem invertierenden male gekennzeichnet. Eingang des nicht zugehörenden Vorverstärkers zugeführt

Gegenüber dem bekannten Verstärker werden mit dem wird.

erfindungsgemässen Verstärker die nachfolgenden Vorteile In der Ausführungsform mit dem Stromeingang (hochoh-

erzielt : 15 miger Verstärkerausgangswiderstand) sind auf bekannte Weise

- Der Gesamtverzerrungsprozentsatz wird kleiner und die Eingänge der beiden Verstärkerelemente, die einander par-kann sogar bei Verwendung von Differenzverstärkern guter allelgeschaltet sind, über die Belastung mit Erde verbunden Qualität zu einem praktisch nicht oder kaum messbaren Wert und das zu verstärkende Eingangssignal wird gleichartigen Einverringert werden (dabei gilt die Bedingung, dass jedes der Ver- gängen der Verstärkerelemente zugeführt.

Stärkerelemente immer ein Signal überträgt), 20 Diese Ausführungsform weist das Kennzeichen auf, dass in

- als Verstärkerelemente sind Leistungsendverstärker mit jeder Differenzschaltung zwischen dem Ausgang des zugeord-einem hohen Leistungsprozentsatz zu verwenden, neten Verstärkerelementes und der Belastung ein Messwider-

- die insgesamt zu liefernde Leistung wird auf zwei Verstär- stand liegt, wobei die Spannungen vor und hinter dem Mess-ker verteilt ; dadurch eignet sich der Verstärker auch durch den widerstand in einem Differenz verstärker miteinander vergli-symmetrischen Aufbau der Verstärkerelemente, der Abschwä- 25 chen werden, das sich daraus ergebende verstärkte Signal wieder eher und der etwaigen Vergleichsschaltungen durchaus für eine mit dem Eingangssignal der zugeordneten Leistungsendstufe Ausbildung als integrierte Schaltung, verglichen wird, wonach das Korrektursignal entsteht, das

- obschon einige Mit- und Gegenkopplungsschleifen in gegenüber dem zu verstärkenden Eingangssignal in Gegenden Verstärker eingeführt werden, ist der Verstärker stabil. phase dem nicht zugeordneten Vorverstärker zugeführt wird.

Es ist besonders günstig, jede Leistungsendstufe mit einem 30 Jeder Abschwächer kann aus einem einfachen Spannungs-Vorverstärker mit einem invertierenden und einem nicht inver- teiler bestehen. Dieser wird dann in dem letzten Ausführungstierenden Eingang zu versehen. beispiel zwischen der spannungsführenden Ausgangsklemme

Im erfindungsgemässen Verstärker können die Leistungs- jedes Verstärkerelementes und Erde angeordnet. Wie bereits endstufen einen Spannungsausgang oder einen Stromausgang erwähnt, ist der Widerstand dieses Spannungsteilers viel grösser haben. 35 als der der Belastung.

In der Ausführungsform mit einem Spannungsausgang Die im Verstärker verwendeten Differenzverstärker kön-

(niedriger Verstärkerausgangswiderstand) sind auf bekannte nen vorzugsweise aus linearen Operationsverstärkern bestehen, Weise die Ausgänge der beiden Leistungsendstufen in Gegen- woraus auch die Vorverstärker bestehen können. Diese Verstär-takt an eine Belastung angeschlossen und das zu verstärkende ker können fast als ideal betrachtet werden, da ihr Verzerrungs-Eingangssignal wird den Eingängen der Vorverstärker mit ent- 40 Prozentsatz nahezu vernachlässigbar ist.

gegengesetzter Polarität zugeführt. Für ein einwandfreies Funktionieren des Verstärkers ist es

Das gegenphasige Zuführen des Eingangssignals dient dazu, von grosser Bedeutung, dass der Verzerrungsprozentsatz der dass an der Belastung die Summe der Leistungen der beiden Operationsverstärker viel kleiner ist als der der Leistungsend-Leistungsendstufen vorhanden ist. Nach einer bevorzugten stufen.

Ausführungsform der Erfindung ist dabei jede Differenzschal- « Es wurde bereits bemerkt, dass der Verstärker nach der tung mit einer Vergleichsschaltung versehen, in der das Erfindung durch den symmetrischen Aufbau der Verstärkerele-

Eingangssignal mit dem Ausgangssignal der hinter dem Vorver- mente usw. sich durchaus dazu eignet, als integrierte Schaltung stärker liegenden Leistungsendstufe verglichen wird und die ausgebildet zu werden.

das Korrektursignal für die andere Leistungsendstufe Dies wird noch besser durch den Gebrauch linearer Opera-

liefert. so tionsverstärker.

Besonders geeignet ist die Verwendung eines Differenzver- Wenn die Abschwächer in den Differenzschaltungen einen stärkers mit einem invertierenden und einem nicht invertieren- nahezu identischen Abschwächungsfaktor ergeben, ist die den Eingang als Vergleichsschaltung. Bei dieser Verwendung Gesamtverzerrung nahezu vernachlässigbar, was von dem gibt es zwei Anschlussmöglichkeiten der Vergleichsschaltung, Wert der Verzerrungsprozentsätze jeder Leistungsendstufe was zu zwei Ausführungsbeispielen führt. 55 unabhängig ist.

In dem einen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die Es ist weiterhin erwünscht, dass die Verstärkerelemente

Ausgänge der Leistungsendstufen je mit einem der Eingänge nahezu gleiche Verstärkungsfaktoren aufweisen. Dies wegen der Vergleichsschaltungen verbunden sind und dass die Kor- der Ausbildung in integrierter Form.

rektursignale den entsprechenden Eingängen der Vorverstärker Aus Stabilitätsgründen ist es weiterhin erwünscht, dass der zugeführt werden. 60 Abschwächungsfaktor in den beiden Abschwächern S kleiner

In dem anderen Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass ist als 2/a, wobei a der Verstärkungsfaktor jeder einzelnen Leider Ausgang der einen Leistungsendstufe mit dem invertieren- stungsendstufe, gegebenenfalls einschliesslich des Vorverstär-den Eingang der einen Vergleichsstufe und der Ausgang der kers, ist.

anderen Leistungsendstufe mit dem nicht invertierenden Ein- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnun gang der anderen Vergleichsstufe verbunden ist, und dass das 65 gen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es von jeder der beiden Vergleichsstufen gelieferte Korrektur- zeigen signal dem entsprechenden Vorverstärker an dem gleichen Ein- Fig. 1 und 2 einen Schaltplan eines erfindungsgemässen gang zugeführt ist, an dem der damit verbundenen Vergleichs- Verstärkers, wobei in Fig. 1 die Verstärkerelemente mit einem

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Spannungsausgang und in Fig. 2 mit einem Stromausgang versehen sind,

Fig. 3 und 4 ausgearbeitete Abwandlungen des Verstärkers nach Fig. 1,

Fig. 5 eine Abwandlung des Verstärkers nach Fig. 2, 5

Fig. 6 eine einfache Abwandlung des Verstärkers nach Fig. 1.

In Fig. 1 wird im Grunde der Verstärker nach der Erfindung dargestellt. Dieser Verstärker enthält zwei Verstärkerelemente 1 und 2, denen Vorverstärker 3 und 4 vorgeschaltet wor- io den sind.

Die Verstärkerelemente 1 und 2 lassen sich als Leistungsendstufen betrachten, die in der Klasse A oder der Klasse B und gegebenenfalls sogar in der Klasse D zusammen mit einem Tiefpassfilter wirksam sein können. 15

Zwischen den Ausgängen 5 und 6 der beiden Verstärkerelemente 1 und 2 ist unmittelbar eine Belastung 7 geschaltet, die beispielsweise ein Lautsprecher sein kann.

Die Vorverstärker 3 und 4 sind als Differenzverstärker ausgebildet und weisen einen nicht invertierenden Eingang (durch 20 ein + -Vorzeichen bezeichnet) und einen invertierenden Eingang (durch ein — -Vorzeichen bezeichnet) auf.

Der Vorverstärker 3 erhält das Eingangssignal s am invertierenden Eingang; der Vorverstärker 4 erhält das Signal am nicht invertierenden Eingang. 25

Jedes Verstärkerelement ist mit einer Differenzschaltung versehen, die im wesentlichen aus einem Abschwächer und einer Vergleichsschaltung aufgebaut ist.

Zu dem Verstärkerelement 1 gehört die Differenzschaltung A. 30

In dieser Differenzschaltung wird der Ausgangsklemme 5 des ersten Verstärkerelementes 1 ein Teil der Ausgangsspannung über den ersten Abschwächer, und zwar das Potentiometer 8, entnommen und dem invertierenden Eingang der ersten Vergleichsschaltung 9 zugeführt, die als Differenz Verstärker 35 ausgebildet ist. Der Ausgang der Vergleichsschaltung 9 ist mit dem invertierenden Eingang des Vorverstärkers 4 verbunden. Auf gleiche Weise ist in der Differenzschaltung B, die zu dem Verstärkerelement 2 gehört, die Ausgangsklemme 6 des zweiten Verstärkerelementes 2 über einen zweiten Abschwächer, das 40 Potentiometer 10, mit dem nicht invertierenden Eingang der zweiten Vergleichsschaltung 11 verbunden, wobei das Ausgangssignal dieser Vergleichsschaltung als Korrektursignal dem nicht invertierenden Eingang des Vorverstärkers 3 zugeführt wird. Die Potentiometer 8 und 10 sind beide mit Erde verbun- 45 den. Die Eingangsklemme 12 des ersten Verstärkerelementes 1 ist weiterhin mit dem nicht invertierenden Eingang der ersten Vergleichsschaltung 9 verbunden, während die Eingangsklemme 13 des zweiten Verstärkerelementes 2 mit dem invertierenden Eingang der zweiten Vergleichsschaltung 11 verbun- so den ist.

Die Differenzverstärker 3,4,9 und 11 sind lineare Operationsverstärker, deren Spannungsverstärkungsfaktor 1 betragen kann.

Die Wirkungsweise des Gegentaktendverstärkers ist wie 55 folgt. Das zu verstärkende Eingangssignal s wird zusammen mit einem angebotenen Korrektursignal, wobei in dem Vorverstärker 3 das erste Signal von dem anderen Signal subtrahiert wird, dem Eingang 12 des ersten Verstärkerlementes 1 zugeführt.

In diesem Verstärkerelement wird dieses Signal um einen 60 Verstärkungsfaktor a verstärkt. Für dieses Verstärkerelement 1 wird diesem verstärkten Signal ein Störsignal E hinzugefügt, das die lineare sowie die nichtlineare Verzerrung des Verstärkerelementes 1 darstellt.

Ein Teil des gesamten Endsignals am Punkt 5 wird mit 65 einem Abschwächungsfaktor 8 über den ersten Abschwächer 8 in der Vergleichsschaltung 9 mit dem angebotenen Signal verglichen, das der Eingangsklemme 12 entnommen wird.

Unter Abschwächungsfaktor wird dabei die Spannung am Abgriff des Potentiometers 8 geteilt durch die Gesamtspannung an diesem Potentiometer verstanden.

Das Korrektursignal der Vergleichsschaltung 9 wird dem Eingangssignal s des Verstärkerelementes 2 in Gegenphase zugefügt. Nach dem Subtrahiervorgang im Vorverstärker 4 wird das Eingangssignal am Punkt 13 mit einem Verstärkungsfaktor ß im Verstärkerelement 2 verstärkt. Dieser Verstärker hat einen bestimmten Verzerrungsprozentsatz, der hier als Störsignal F zu dem verstärkten Endsignal addiert wird.

Von diesem Endsignal wird an der Ausgangsklemme 6 ein Teil über den Abschwächer 10 mit einem Abschwächungsfaktor y entnommen. Dieses geschwächte Signal wird in der zweiten Vergleichsschaltung 11 mit dem angebotenen Signal des Verstärkerelementes 2 verglichen, wonach das Korrektursignal über den Vorverstärker 3 zum Verstärkerelement 1 zurückgeführt wird.

An der Belastung 7, also zwischen den Ausgangsklemmen 5 und 6, wird letzten Endes nachfolgende Spannung stehen:

2a + 2ß-aßy-aß8 ^ „ _ Eß (y - 5) — Fa (8 - y) a 8 + ß y - aß y8 * a 8 + ß y - aß y8

worin das erste Glied das unverzerrte Signal und das zweite Glied die Verzerrung darstellt.

Es dürfte einleuchten, dass der letzte Term verschwindet, wenn

Eß(y - 8) = Fa (8 - y).

Diese Bedingung wird erfüllt, wenn y = 8,

d.h. wenn der Abschwächungsfaktor des ersten Abschwächers der des zweiten Abschwächers entspricht; dann wird die Gesamtverstärkung 2/ y.

Das obenstehende Resultat kann jedoch nur erhalten werden, wenn:

- Der Verzerrungsprozentsatz des linearen Operationsverstärkers wesentlich, beispielsweise einige zehn dB, kleiner ist als der jedes Verstärkerelementes, also jeder Leistungsendstufe,

- der Widerstand der Belastung um viele Male kleiner ist als der der Abschwächer, in diesem Fall kleiner als der Gesamtwiderstand der Potentiometer (8 und 10),

- die Leistungsendstufen immer ein Signal übertragen können,

- die sogenannte «slew rate», d.h. die Impulsansprechzeit, aller Verstärkerelemente und der linearen Operationsverstärker kleiner sind als die maximale «slew rate» des Eingangssignals oder diesem Wert entsprechen,

- die Dämpfung 8 kleiner ist als 2/a. Die ist die Grenzbedingung zum Erreichen einer guten Stabilität.

Es sei bemerkt, dass von den in Fig. 1 vorhandenen Vergleichsschaltungen eine, beispielsweise 9, umgekehrt angeschlossen werden kann. Wenn das der Klemme 5 entnommene Ausgangssignal über den Abschwächer 8 an den + -Eingang, also an den nicht invertierenden Eingang, angeschlossen wird und das der Klemme 12 entnommene Eingangssignal an den — Eingang, also den invertierenden Eingang, muss auch das Korrektursignal der Vergleichsschaltung 9 dem + -Eingang des Vorverstärkers 4 zugeführt werden.

An Stelle von Verstärkern mit einem Spannungsausgang können die Verstärkerelemente 1 und 2 auch mit einem Stromausgang funktionieren (siehe Fig. 2). Dazu sind die Ausgangsklemmen 5 und 6 über Widerstände 20 und 21 mit der gemein-

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samen Ausgangsklemme 22 verbunden, wobei die Belastung 7 zwischen der Klemme 22 und Erde liegt.

Die Differenzschaltung aus den Vergleichsschaltungen 9 bzw. 11, den Abschwächern 8 bzw. 10 und den Verbindungen derselben mit den Verstärkerelementen 1 und 2 sowie die Vorverstärker 3 und 4 entsprechen dabei denen aus Fig. 1, wobei auf die richtigen Eingänge dieser Elemente geachtet werden muss.

In dieser Verstärkerschaltung sind die Widerstände 20 und 21 als Messwiderstände wirksam. Die Spannungen an diesen Messwiderständen werden im Abschwächer 8 bzw. 10 auf den genauen Wert geschwächt und gegenüber den Eingangssignalen der Verstärkerelemente 1 bzw. 2, die den Eingangsklemmen 12 bzw. 13 entnommen werden, in Gegenphase den Vergleichsschaltungen 9 bzw. 11 zugeführt.

Die Messwiderstände 20 und 21 weisen einen Wert auf, der um viele Male kleiner ist als der der Belastung 7.

Fig. 3 zeigt eine Versuchsanordnung, die im wesentlichen eine Abwandlung des Gegentaktverstärkers nach Fig. 1 ist.

Die Abschwächer 8 und 10 bestehen aus Spannungsteilern, die auf einen Abschwächungsfaktor eingestellt sind, der dem Reziprokwert der Verstärkungsfaktoren a und ß nahezu entspricht, also y = 8 = 1/a = 1/ß.

Der Spannungsteiler 8 ist aus einem festen Widerstand 30 und einem veränderlichen Widerstand 31 aufgebaut, während der Spannungsteiler 10 aus den festen Widerständen 32 und 33 aufgebaut ist.

Die Widerstände 30 und 32 bzw. 31 und 33 entsprechen einander nahezu.

Mit dem Regelwiderstand 31 können die Schwächungsfaktoren y und 8 einander gleich gemacht werden.

Das Eingangssignal s wird einem linearen Operationsverstärker 34 zugeführt, der als Impedanztransformator wirksam ist.

Die Vorverstärker 3 und 4, die Vergleichsschaltungen 9 und 11 und der Verstärker 34 sind lineare Operationsverstärker, deren Verstärkungsfaktor 1 beträgt.

Die Widerstände sind durch R bezeichnet, deren Wert 2200 Q beträgt. Der Wert der Widerstände 30 und 32 beträgt 7500 Q, der der Widerstände 31 und 33 100 O bzw. 90 £2.

In diesem Verstärker sind als Verstärkerelemente Leistungsendverstärker verwendet worden, die 100 Watt bei einer Belastung von 2 fi liefern können bei einer Eingangsspannung von 200 mV also mit einem Verstärkungsfaktor von etwa 70. Diese Leistungsverstärker, die in der Klasse B arbeiten, sind vom Typ SQ 4 (Philips).

Die verwendeten linearen Operationsverstärker sind vom Typ TD A 1034 (Philips), die für Frequenzen bis 20 kHz als ideal betrachtet werden können.

Als Belastung 7 ist ein Lautsprecher verwendet worden, dessen Impedanz 4 Ohm beträgt. Dadurch, dass die Verstärkerelemente in einer Brückenschaltung geschaltet sind, ist eine Leistung von 200 Watt verfügbar.

Mit diesem Gegentaktendverstärker sind die nachfolgenden Messresultate von zwei Verzerrungsarten - harmonische und Intermodulationsverzerrung - erhalten worden. Die Werte wurden mit Hilfe eines Spektrumanalysators HP 3580 A gemessen. Bei der Intermodulationsmessung werden zwei Signale mit derselben Amplitude, jedoch mit verschiedenen Frequenzen, dem zu messenden Verstärker zugeführt. Die Messresultate sind bei Vollaussteuerung der Leistungsendstufen erhalten worden:

harmonische Verzerrung:

f dio, d'0t ohne Ausgleich mit Ausgleich 1 kHz 0,33% '0'

10 kHz 0,43% 0,03%

Intermodulationsverzerrung :

Erste Frequenz fi = 14 kHz; zweite Frequenz fz = 15 kHz.

dtot dtot ohne Ausgleich mit Ausgleich 0,5% 0,02%

wobei «dtot mit Ausgleich» die relevante Verzerrung der Schaltung gemäss der Fig. 3 und «dtot ohne Ausgleich» die resultierende Verzerrung der Schaltung ist, wenn die Rückkopplungsleitungen zu den Vergleichsschaltungen 9 und 11 unterbrochen sind.

Aus diesen Zahlen lässt sich folgern, dass diese Verzerrungen wesentlich kleiner werden durch Ausgleich, d.h. durch Verwendung der Differenzschaltung mit zugehörenden Abschwächern und Ausgleichern.

In Fig. 4 wird eine andere Abwandlung des Verstärkers nach Fig. 3 dargestellt.

Die Verstärkerelemente 1 und 2 bestehen hier aus zwei Klasse-B-Endstufen mit npn- und pnp-Darlington-Leistungs-transistoren vom Silizium-Typ, deren Spannungsverstärkungsfaktoren 0,9 betragen. Als Vorverstärker 3 und 4 und als Vergleichsschaltungen 9 und 11 sind integrierte lineare Operationsverstärker vom Typ TDA 1034 verwendet worden.

Die Vorverstärker sind hier als Spannungsverstärker mit einem Verstärkungsfaktor 19,2 und gleichzeitig als Treiberschaltung (driver) für die Darlington-Endstufen wirksam. Die Korrektursignale der Vergleichsschaltungen 9 und 11 werden bis auf 0,05 ihres Wertes gedämpft durch die Spannungsteilerwiderstände 40 und 41 bzw. 42 und 43.

Der Strom durch die Dioden in der Endstufe (etwa 10 mA) ist immer gross genug, um die Steuerung der Endstufen zu gewährleisten; der Ruhestrom Ir durch die Endtransistoren beträgt etwa 3,3 mA. Dies bedeutet, dass auch bei den Nulldurchgängen die Endtransistoren immer wirksam sind, also die Endstufen nach wie vor ein Signal führen, was auch aus den unten stehenden Messresultaten hervorgeht: - harmonische Verzerrung in %

f kHz dtot dtot

dtot

ohne Ausgleich mit Ausgleich mit Ausgleich

Ir = 3,3 mA

Ir = 0

Ir = 3,3 mA

v„

0,3 15

0,3

15

0,3 15

1

24 1,6

12

0,25

0,5 '0'

10

25 1,8

6

0,15

1,0 0,05

wobei «dtot mit Ausgleich» und dtot ohne Ausgleich» die Verzerrung der Schaltung gemäss der Fig. 4 bzw. die Verzerrung der Schaltung mit unterbrochenen Rückkopplungsleitungen ist.

Die Klirrfaktoren sind jeweils bei einer kleinen und einer grossen Effektivspannung Vu in Volt an einer Belastung R = 6 Ohm dargestellt.

Bei der niedrigen Spannung Vu = 0,3 Volt sind die Darlington-Endtransistoren noch fast gesperrt; die angegebenen Klirrfaktoren sind dabei daher sehr hoch, obschon der Einfluss des Ausgleiches durchaus spürbar ist. Bei einem bestimmten Ruhestrom sinken die Verzerrungsnoten jedoch stark.

- Intermodulationsverzerrung in % bei Ir = 3,3 mA ausgeglichen

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fi = 14 kHz Vu = 7,5 VeH Vu = 1 Veff fz= 15 kHz 0,28 0,18

fi = 60 kHz '0' 0,45

f2 = 8 kHz

Die in diesen Verstärker aufgenommenen Widerstände sind, soweit erforderlich, in Bruchteilen von R angegeben. Der Wert von R beträgt 2200 Q. Der Wert des Dämpfungswiderstandes 41 beträgt 135 fi.

In Fig. 5 wird ein Verstärker nach der Erfindung dargestellt, der im wesentlichen eine Abwandlung des Verstärkers nach Fig. 2 ist, in dem jedoch die Verstärkerelemente dieselben Dar-lington-Transistoren enthalten wie die im Verstärker nach Fig. 4.

Die Mess widerstände 20 und 21 haben einen Wert von 0,1 £2. Die wichtigsten Widerstände in dem Verstärker sind in Faktoren von R angegeben, wobei R = 2200 £1 ist. In den Vergleichsschaltungen 9 und 11 beträgt die Verstärkung 10.

Die Gesamtdämpfung wird einerseits durch die Grösse der Messwiderstände 20 bzw. 21 und andererseits durch die Verstärkung der zugehörenden Vergleichsschaltung 9 bzw. 11 bestimmt.

Fig. 6 zeigt eine einfache Abwandlung eines Verstärkers nach der Erfindung.

Die Verstärkerelemente 1 und 2 sind mit einem invertierenden Eingang versehen.

5 Das Eingangssignal der Leistungsendstufe 1 wird am Eingang 12 zu dem Ausgangssignal 5 über gleiche Widerstände 20R in Gegenphase am Knotenpunkt 50 addiert, wonach das Differenzsignal mit einem Abschwächungsfaktor von 20:1 dem invertierenden Eingang des Vorverstärkers 4 zugeführt wird. 10 Diese Widerstände 20R bilden also die oben stehend angegebene Differenzschaltung.

Auf ähnliche Weise wird in der zweiten Hilfsschaltung das Differenzsignal am Knotenpunkt 51 erhalten und mit demselben Abschwächungsfaktor dem invertierenden Eingang des 15 Vorverstärkers 3 zugeführt.

In einer Versuchsausbildung dieses Verstärkers sind dieselben Operationsverstärker und Leistungsendstufen verwendet worden wie im Verstärker nach Fig. 4.

Es hat sich herausgestellt, dass bei allen Leistungsmessun-20 gen und bei jeder gelieferten Leistung die Verzerrungsanteile im Ausgangssignal kleiner sind als -70 B.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. Verstärker mit einem ersten und einem zweiten Verstärkerelement (1, 2), deren Ausgänge (5,6) an eine Belastung (7 ; Rc) angeschlossen sind, und mit einem Abschwächer mit einer Differenzschaltung, in der das Ausgangssignal des ersten Verstärkerelementes mit dem Eingangssignal verglichen wird, wonach ein sich daraus ergebendes Korrektursignal dem zweiten Verstärkerelement zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Verstärkerelemente (1,2) als Leistungsendstufen ausgebildet sind und dass die zweite Leistungsendstufe ebenfalls mit einer nahezu identischen Differenzschaltung mit einem Abschwächer versehen ist, die der ersten Leistungsendstufe ein Korrektursignal liefert und wobei den beiden Leistungsendstufen ein zu verstärkendes Signal zugeführt ist.
2. 2. Verstärker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Differenzschaltung durch zwei Widerstände gebildet wird, denen das Eingangs- und das Ausgangssignal der Leistungsendstufe in Gegenphase zugeführt werden und deren Verbindungspunkt das Korrektursignal liefert.
3. 3. Verstärker nach Anspruch 1, wobei jedes Verstärkerelement (1, 2) mit einem Vorverstärker (3,4) mit einem invertierenden und einem nicht invertierenden Eingang versehen ist und die Ausgänge der beiden Verstärkerelemente in Gegentakt an eine Belastung (7) angeschlossen sind, während das zu verstärkende Eingangssignal dem invertierenden Eingang des einen Vorverstärkers und dem nicht invertierenden Eingang des anderen Vorverstärkers zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass jede Differenzschaltung mit einer Vergleichsschaltung (9,11) versehen ist, in der das Eingangssignal mit dem Ausgangssignal der hinter dem Vorverstärker liegenden Leistungsendstufe (1,2) vergleichen wird und die das Korrektursignal für das andere Verstärkerelement liefert.
4. 4. Verstärker nach Anspruch 1, wobei die Ausgänge der beiden Verstärkerelemente (1,2), die einander parallel geschaltet sind, über die Belastung (7 ; Rc) mit Erde verbunden sind und wobei das zu verstärkende Eingangssignal entweder den invertierenden oder den nicht invertierenden Eingängen der Verstärkerelemente zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in jeder Differenzschaltung zwischen dem Ausgang des zugehörenden Verstärkerelementes (1,2) und der Belastung (7 ; Rc) als Abschwächer ein Messwiderstand (20,21) liegt, dass die Spannungen vor und hinter dem Mess widerstand (20,21) in einer Vergleichsschaltung (8,10) miteinander verglichen werden, das sich daraus ergebende verstärkte Signal wieder mit dem Eingangssignal der zugehörenden Leistungsendstufe (1,2) verglichen wird, wonach die Vergleichsschaltung das Korrektursignal liefert, das gegenüber dem zu verstärkenden Eingangssignal gegenphasig dem nicht zugehörenden Vorverstärker (4 bzw. 3) zugeführt ist (Fig. 2).
5. 5. Verstärker nach Anspruch 3 'oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Vergleichsschaltung aus einem Differenzverstärker mit einem invertierenden und einem nicht invertierenden Eingang besteht.
6. 6. Verstärker nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgänge der Leistungsendstufen (1,2) je mit einem der Eingänge der Vergleichsschaltungen (9,11) verbunden sind und dass die Korrektursignale den entsprechenden Eingängen der Vorverstärker zugeführt sind.
7. 7. Verstärker nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang der einen Leistungsendstufe (1) mit dem invertierenden (—) -Eingang der einen Vergleichsstufe (9) und der Ausgang der anderen Leistungsendstufe (2) mit dem nicht invertierenden (+) -Eingang der anderen Vergleichsstufe verbunden ist, und dass das von jeder der beiden Vergleichsstufen (9 bzw. 11) gelieferte Korrektursignal dem entsprechenden Vorverstärker (4 bzw. 3) an dem gleichen Eingang (- bzw. +) zugeführt ist, an dem der damit verbundenen Vergleichsschaltung

   (9 bzw. 11) das Ausgangssignal der Leistungsendstufe (1 bzw. 2) zugeführt ist.
8. 8. Verstärker nach Anspruch 2, wobei die Ausgänge der beiden Verstärkerelemente in Gegentakt an eine Belastung (7) angeschlossen sind und das zu verstärkende Eingangssignal, dem invertierenden Eingang des einen und dem nicht invertierenden Eingang des anderen Vorverstärkers zugeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass in jedem Verstärkerelement die hinter dem Vorverstärker liegende Leistungsendstufe (1 bzw. 2) eine Verstärkung von nahezu 1 hat und mit einem invertierenden Eingang versehen ist, wobei in jeder Differenzschaltung der invertierende Eingang und der Ausgang der Leistungsendstufe über nahezu gleiche Widerstände miteinander verbunden sind, wobei das an diesem Knotenpunkt (50,51) entstandene Korrektursignal über einen Abschwächer dem invertierenden Eingang des nicht zugehörenden Vorverstärkers (4 bzw. 3) zugeführt ist (Fig. 6).
9. 9. Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Abschwächer aus einem Spannungsteiler besteht.
10. 10. Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzverstärker aus linearen Operationsverstärkern bestehen.
11. 11. Verstärker nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Verzerrungsprozentsatz der Operationsverstärker viel kleiner ist als der der Leistungsendstufen.
12. 12. Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschwächer in den beiden Differenzschaltungen einen nahezu identischen Abschwä-chungsfaktor aufweisen.
13. 13. Verstärker nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsendstufen nahezu gleiche Verstärkungsfaktoren aufweisen.
14. 14. Verstärker nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwächungsfaktor S der beiden Abschwächer kleiner ist als 2/a, wobei a der Verstärkungsfaktor jeder Leistungsendstufe ist.