DE102009057225A1 - Electronic power amplifier stage for use as voltage amplifier for amplifying audio signal, has discrete semiconductor component i.e. transistor, utilized as active circuit element with operating point stabilization via current source - Google Patents
Electronic power amplifier stage for use as voltage amplifier for amplifying audio signal, has discrete semiconductor component i.e. transistor, utilized as active circuit element with operating point stabilization via current source Download PDFInfo
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- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/181—Low frequency amplifiers, e.g. audio preamplifiers
- H03F3/183—Low frequency amplifiers, e.g. audio preamplifiers with semiconductor devices only
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- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/30—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters
- H03F1/302—Modifications of amplifiers to reduce influence of variations of temperature or supply voltage or other physical parameters in bipolar transistor amplifiers
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- H03F2200/00—Indexing scheme relating to amplifiers
- H03F2200/375—Circuitry to compensate the offset being present in an amplifier
Abstract
Description
Es ist bekannt, dass für die präzise und möglichst verzerrungsfreie Signalverstärkung jeglicher Art der Arbeitspunkt des verstärkenden Transistors stabilisiert werden muss. Eine gängige Art der Arbeitspunktstabilisierung ist die Verwendung von Konstantstromquellen, so, dass ein konstanter Strom für den Bias Strom des Transistors der Verstärkerstufe und den Strom durch die Last, die von dieser Verstärkerstufe getrieben wird, bereitgestellt wird. Insbesondere bei Leistungsverstärkerendstufen hat dies zur Folge, dass mit der Höhe des Ausgangssignals und damit des Laststroms, doch auch der Stromfluss durch die Verstärkerstufe erheblich schwanken kann.It is known that for the precise and as possible distortion-free signal amplification of any kind, the operating point of the amplifying transistor has to be stabilized. One common way of operating point stabilization is to use constant current sources such that a constant current is provided for the bias current of the transistor of the amplifier stage and the current through the load driven by this amplifier stage. In particular with power amplifier output stages, this has the consequence that, with the height of the output signal and thus of the load current, but also the current flow through the amplifier stage can vary considerably.
Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zu Grunde, dass eine Schwankungen des Stromflusses durch den Transistor der Verstärkerstufe aufgrund des schwankenden Laststromes keine optimale Arbeitspunktstabilisierung darstellt. Fehler bei der Signalverstärkung entstehen durch nichtlineares Übertragungsverhalten insbesondere in aktiven Komponenten, wenn diese einen großen Übertragungsbereich abdecken (großer Strom- und/oder Spannungshub bei der Übertragung des Nutzsignals). Die Rückwirkung des sich ändernden Laststromes als Stromänderung in der Verstärkerstufe wirkt sich negativ auf die Qualität (Klangqualität bei Audioverstärkern) des Ausgangssignals aus, da diese zur Entstehung von Signalverfälschungen verschiedenster Art bei der Verstärkung des Signals in der Verstärkerstufe an dessen nichtlinearer Übertragungskennlinie erheblich beiträgt; beispielsweise kann je nach Lastsituation an einer komplexen Last ein vielschichtiges Spektrum von harmonischen Signalverzerrungen entstehen.The specified in
Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst.This problem is solved by the features listed in
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass
- • Verzerrungen jeglicher Art bei der Verstärkung durch die Verstärkerstufe günstig vermindert werden,
- • der Ausgangswiderstand der Verstärkerstufe deutlich verringert wird (größer Faktor 5)
- • die Klangqualität des Verstärkers bei Audioanwendungen wesentlich verbessert wird (besonders an Impedanzkritischen Lautsprechern als Last),
- • der Schaltungsaufwand sich nicht erhöht.
- • Distortions of any kind are favorably reduced in the amplification by the amplifier stage,
- • the output resistance of the amplifier stage is significantly reduced (greater than 5)
- • the sound quality of the amplifier is significantly improved in audio applications (especially on impedance critical loudspeakers as a load),
- • The circuit complexity does not increase.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist der Aufbau einer Leistungsverstärkerendstufe für Audioanwendungen durch die Brückenschaltung zweier Verstärkerstufen wie im Patentanspruch 1 dargestellt. Die technische Ausgestaltung, Wirkungsweise und Klangqualität eines solchen Verstärkers für Stereobetrieb mit einer Ausgangsleistung von 15 Watt pro Kanal ist über einen Prototypen bereits nachgewiesen.An advantageous embodiment of the invention is the construction of a power amplifier output stage for audio applications by the bridge circuit of two amplifier stages as shown in
Unabhängig von dieser Anwendungsmöglichkeit kann die Verstärkerschaltung für jede Art einer Signalverstärkung eingesetzt werden.Regardless of this application, the amplifier circuit can be used for any type of signal amplification.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be described in more detail below.
Es zeigenShow it
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Positive Versorgungsspannung +UB Positive supply voltage + U B
- 22
- Widerstand R5Resistor R5
- 33
- Transistor T2Transistor T2
- 44
- Transistor T4Transistor T4
- 55
- Signalausgang OutSignal output Out
- 66
- Widerstand R3Resistor R3
- 77
- Widerstand R4Resistor R4
- 88th
- Signaleingang InSignal input In
- 99
- Kondensator C1Capacitor C1
- 1010
- Widerstand R1Resistor R1
- 1111
- Transistor T1Transistor T1
- 1212
- Regelbarer Widerstand R2Adjustable resistance R2
- 1313
- MasseDimensions
Überblick:Overview:
Die eigentliche Signalverstärkerstufe arbeitet als präziser Spannungsverstärker, durch den ein konstanter Strom fließt; d. h. sein Arbeitspunkt ist über den konstanten Strom fixiert. Der Stromfluss durch die angeschlossene Last hat keinen Einfluss auf den Stromfluss durch diese Verstärkerstufe. Eine „Konstantstromquelle” hält den Strom durch diese Spannungsverstärkerstufe konstant und liefert additiv die Stromdifferenz durch die Last. Das besondere an diesem Schaltungsprinzip ist die Kopplung der Spannungsverstärkerstufe und der Konstantstromquelle, so, dass diese beiden Schaltungsteile ineinander greifen und diesen Effekt bewirken.The actual signal amplifier stage operates as a precise voltage amplifier through which a constant current flows; d. H. its operating point is fixed by the constant current. The current flow through the connected load has no influence on the current flow through this amplifier stage. A "constant current source" keeps the current through this voltage amplifier stage constant and additively provides the current difference through the load. The special feature of this circuit principle is the coupling of the voltage amplifier stage and the constant current source, so that these two circuit parts interlock and cause this effect.
Spannungsverstärker:Voltage amplifier:
Die Spannungsverstärkerstufe arbeitet an sich als klassische Emitterbasisschaltung. Das Eingangssignal wird am Eingang (
Konstantstromquelle:Constant current source:
Die Schaltung der Konstantstromquelle arbeitet als normale zweistufige Konstantstromquelle. Über (
Zusammenwirken der Gesamtschaltung:Interaction of the overall circuit:
Die Kopplung der beiden Schaltungsteile Konstantstromquelle und Spannungsverstärker erfolgt über den Widerstand (
Konkretes Anwendungsbeispiel:Specific application example:
Schaltet man zwei einstufige Verstärkerschaltungen nach
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Positive Versorgungsspannung +UB Positive supply voltage + U B
- 22
- Widerstand R5Resistor R5
- 33
- Transistor T2Transistor T2
- 44
- Transistor T4Transistor T4
- 55
- Signalausgang OutSignal output Out
- 66
- Widerstand R3Resistor R3
- 77
- Widerstand R4Resistor R4
- 88th
- Signaleingang InSignal input In
- 99
- Kondensator C1Capacitor C1
- 1010
- Widerstand R1Resistor R1
- 1111
- Transistor T1Transistor T1
- 1212
- Regelbarer Widerstand R2Adjustable resistance R2
- 1313
- MasseDimensions
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200910057225 DE102009057225B4 (en) | 2009-12-02 | 2009-12-02 | Electronic power amplifier stage and power amplifier output stage |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE200910057225 DE102009057225B4 (en) | 2009-12-02 | 2009-12-02 | Electronic power amplifier stage and power amplifier output stage |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102009057225A1 true DE102009057225A1 (en) | 2011-08-04 |
DE102009057225B4 DE102009057225B4 (en) | 2012-10-31 |
Family
ID=44315806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE200910057225 Active DE102009057225B4 (en) | 2009-12-02 | 2009-12-02 | Electronic power amplifier stage and power amplifier output stage |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102009057225B4 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102014003232B4 (en) | 2014-03-05 | 2015-11-05 | Drazenko Sukalo | Highly efficient ultra-linear A-class output stage |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0488056A1 (en) * | 1990-11-24 | 1992-06-03 | Rohm Co., Ltd. | Noise isolated amplifier circuit |
DE4336668A1 (en) * | 1992-10-28 | 1994-05-05 | Plessey Semiconductors Ltd | Broadband constant resistance amplifier |
US5710522A (en) * | 1996-07-15 | 1998-01-20 | Pass Laboratories, Inc. | Amplifier having an active current source |
US6434243B1 (en) * | 1998-02-27 | 2002-08-13 | Clive William Warder Read | Power amplifier |
-
2009
- 2009-12-02 DE DE200910057225 patent/DE102009057225B4/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0488056A1 (en) * | 1990-11-24 | 1992-06-03 | Rohm Co., Ltd. | Noise isolated amplifier circuit |
DE4336668A1 (en) * | 1992-10-28 | 1994-05-05 | Plessey Semiconductors Ltd | Broadband constant resistance amplifier |
US5710522A (en) * | 1996-07-15 | 1998-01-20 | Pass Laboratories, Inc. | Amplifier having an active current source |
US6434243B1 (en) * | 1998-02-27 | 2002-08-13 | Clive William Warder Read | Power amplifier |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
TIETZE,U.,SCHENK,Ch.:Halbleiter-Schaltungstechnik,11. Aufl., Berlin u.a.,Springer,1999,S.822,942,943,ISBN 3-540-64192-0 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102009057225B4 (en) | 2012-10-31 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |
Effective date: 20130201 |