DE1047843B - Loudspeaker for transistor amplifier - Google Patents

Loudspeaker for transistor amplifier

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DE1047843B
DE1047843B DESCH17990A DESC017990A DE1047843B DE 1047843 B DE1047843 B DE 1047843B DE SCH17990 A DESCH17990 A DE SCH17990A DE SC017990 A DESC017990 A DE SC017990A DE 1047843 B DE1047843 B DE 1047843B
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transistor
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loudspeaker
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DESCH17990A
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Dr Phil Gerhard Schweitzer
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PHIL GERHARD SCHWEITZER DR
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PHIL GERHARD SCHWEITZER DR
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    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R9/00—Transducers of moving-coil, moving-strip, or moving-wire type
    • H04R9/02—Details
    • H04R9/04—Construction, mounting, or centering of coil

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

DEUTSCHESGERMAN

Transistoren in der Endstufe von NF-Verstärkern an Stelle von Röhren sind immer dann von Vorteil, wenn eine leistungsfähige Gleichspannungsquelle niedriger Spannung zur Verfügung steht, z. B. bei Kraftwagengeräten, die aus einem 6-V- oder 12-V-Akkumulator betrieben werden sollen.Transistors in the output stage of LF amplifiers instead of tubes are always advantageous if a high-performance DC voltage source is available, e.g. B. in vehicle equipment, those from a 6 V or 12 V accumulator should be operated.

Wie bei Elektronenröhren sind auch bei Transistoren Eintakt-A-, Gegentakt-A-, -B- und -AB-Schaltungen möglich, wobei die beiden letzteren gegenüber den Α-Schaltungen den Vorteil haben, daß die Verlustleistung im Verhältnis zur erzielbaren Sprechleistung erheblich niedriger ist.As with electron tubes, transistors have single-ended A, push-pull A, B, and AB circuits possible, the latter two having the advantage over the Α-circuits that the power loss is significantly lower in relation to the achievable speech performance.

In einer Gegentaktschaltung mit Röhren werden bekanntlich die beiden Gitter der Endröhren im Gegentakt mittels der Spannung der Sekundärwicklung eines Eingangstransformators gesteuert. Im Anodenkreis befindet sich ein Gegentakt-Ausgangstransformator, an dessen Primärwicklungsenden die Anoden der beiden Röhren angeschlossen sind, während die Anodenspannung einer Mittenanzapfung zugeführt wird. Der Lautsprecher ist an der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators angeschlossen. Genau so ist eine Gegentaktschaltung mit Transistoren aufgebaut, die Röhren sind lediglich durch Transistoren ersetzt. In Emitterschaltung z. B. steuert der Eingangstransformator die Basiselektroden, während die Ausgansströme von den Kollektorelektroden geliefert werden. Durch Zuführung einer entsprechenden Gleichspannung über eine Mittenanzapfung der Sekundärwicklung des Eingangstransformators kann sowohl beim Röhren- wie beim Transistorverstärker der Arbeitspunkt auf A-, B- oder AB-Betrieb eingestellt werden.In a push-pull circuit with tubes, the two grids of the output tubes are known to be push-pull controlled by the voltage of the secondary winding of an input transformer. In the anode circle there is a push-pull output transformer with the anodes at its primary winding ends of the two tubes are connected, while the anode voltage is fed to a center tap will. The loudspeaker is connected to the secondary winding of the output transformer. Just as is a push-pull circuit with transistors, the tubes are only through transistors replaced. In emitter circuit z. B. the input transformer controls the base electrodes, while the Output currents are supplied from the collector electrodes. By supplying a corresponding DC voltage via a center tap of the secondary winding of the input transformer can The operating point for both tube and transistor amplifiers is set to A, B or AB operation will.

Um bei Transistorverstärkern Sprechleistungen von einigen Watt bei den niedrigen Betriebsspannungen zu erreichen, sind relativ große Ströme notwendig, was bedingt, daß. Außenwiderstände von der Größe wenigen Ohm zur Anwendung kommen. Aus diesem Grunde ist es naheliegend, in Transistorenver-.stärkern.auf einen Ausgangstransformator zu verzichten und die Schwingspule des anzuschließenden dynamischen Lautsprechers so. auszulegen, daß die Schwingspulenimpedanz den Wert hat, der alsÄußenwiderstand für die Transistorenendstufe notwendig ist. Bei Gegentaktverstärkern wird dann bekanntlich die Schwingspule mit einer Mittenanzapfung versehen, über die die Kollektorspannung zugeführt wird. Bei B- oder AB-Betrieb steuert nun jeweils eine Halbwelle der dem Eingangsübertrager zugeführten NF-Spannung den Basisstrom des einen, die andere Halbwelle den Basisstrom des anderen Transistors. Da die Basisströme jeweils wesentlich stärkere KoI-lektorströme auslösen, herrscht im Kollektorkreis ein verstärktes Abbild der Verhältnisse des Basiskreises, Lautsprecher für TransistorenverstärkerIn the case of transistor amplifiers, speech powers of a few watts at the low operating voltages to achieve, relatively large currents are necessary, which requires that. External resistances from the Size of a few ohms are used. For this reason it is obvious to use transistor amplifiers to dispense with an output transformer and the voice coil of the dynamic to be connected Speaker like that. to be interpreted that the voice coil impedance has the value as external resistance is necessary for the transistor output stage. With push-pull amplifiers is then known the voice coil is provided with a center tap through which the collector voltage is fed. at B or AB operation now controls a half-wave of the one fed to the input transformer LF voltage the base current of one transistor, the other half-wave the base current of the other transistor. Since the base currents are each much stronger KoI-lektor currents trigger, there is a stronger image of the conditions of the base circuit in the collector circuit, Loudspeakers for transistor amplifiers

Anmelder:Applicant:

Dr.phil. Gerhard Schweitzer, Mannheim-Rheinau, Bruchsaler Str. 125Dr. phil. Gerhard Schweitzer, Mannheim-Rheinau, Bruchsaler Str. 125

Dr. phil. Gerhard Schweitzer, Mannheim-Rheinau, ist als Erfinder genannt wordenDr. phil. Gerhard Schweitzer, Mannheim-Rheinau, has been named as the inventor

d. h., eine Halbwelle des Ausgangsstromes wird vom Koilektorstrom des einen, die andere von dem des anderen Transistors geliefert, so daß während einer Halbwelle die eine Hälfte, während der anderen die andere Hälfte der Lautsprecherschwingspule vom jeweiligen Kollektorstrom durchflossen wird. Bei der mechanischen Schwingung der Schwingspule setzen sich beide Halbwellen zu einer vollen Schwingung zusammen.d. That is, one half-cycle of the output current is derived from the coil current of the one, the other from that of the other transistor supplied so that during a half-wave one half, while the other the the other half of the loudspeaker voice coil is traversed by the respective collector current. In the mechanical oscillation of the voice coil, both half-waves combine to form a full oscillation together.

Dies trifft jedoch nur dann zu, wenn gleiche Ströme durch die beiden Spulenhälften auch genau gleiche Auslenkungsamplituden der Schwingspule hervorrufen, wenn also vollkommene Symmetrie der beiden 'Wicklungshälften: auch in bezug auf das magnetische Feld des Lautsprechers "besteht. Wird z. B. eine Lautsprecherspule mit Anzapf gewickelt und wird die eine Hälfte in der ersten Spulenlage, die andere Hälfte in der zweiten Spulenlage aufgebracht, so ist die magne tische Feldstärke in den beiden Wicklungshälften und damit die Auslenkung nicht zwingend genau gleich. Solche Schwierigkeiten werden bei anderen bekannten Transistor-Gegentaktschaltungen dadurch vermieden, daß ein NPN- und ein PNP-Transistor zusammen arbeiten. Der Vorteil solcher Schaltungen ist der, daß weder ein Eingangs- noch ein AusgangsHowever, this only applies if the same currents through the two coil halves are exactly the same Cause displacement amplitudes of the voice coil, if so perfect symmetry of the two 'Winding halves: also exist in relation to the magnetic field of the loudspeaker ". For example, a loudspeaker coil wound with tap and one half is in the first coil layer, the other half in applied to the second coil layer, so is the magne table field strength in the two winding halves and thus the deflection is not necessarily exactly the same. Such difficulties arise with other known transistor push-pull circuits avoided having an NPN and a PNP transistor work together. The advantage of such circuits is that neither an input nor an output

Transformator benötigt werden und daß der Laut-Transformer are required and that the loudspeaker

' Sprecher eine normale Schwingspulenwicklung ohne Anzapf haben kann. Die NF-Spannung steuert beide Basiselektroden gleichphasig, jedoch wird bei B-Betrieb jeweils nur" ein" Transistor bei jeder Halbwelle leitend. In der Schwingspule des Lautsprechers, die in der gemeinsamen Zuleitung zu den Emitter-Elektroden liegt, setzt sich der Strom wieder zum ver-'Speaker can have a normal voice coil winding without a tap. The NF voltage controls both Base electrodes in phase, but in B operation only "one" transistor is activated for each half-cycle conductive. In the voice coil of the speaker, which is in the common lead to the emitter electrodes the current is back to the

; stärkten Abbild der Steuerspannung zusammen. Solche Schaltungen benötigen jedoch zwei getrennte Betriebsbatterien, was bei großen Leistungen, z. B. bei Kraftwagengeräten, ein schwerwiegender Nachteil ist.; strengthened the image of the control voltage together. Such However, circuits require two separate operating batteries, which is the case with large powers, e.g. B. in vehicle equipment, is a serious disadvantage.

809 727/350809 727/350

Claims (3)

1 04/ Ö43 Um einen Lautsprecher ohne Ausgangstransformator direkt an einem Transistor-Gegentaktverstärker betreiben zu können, ohne daß die Nachteile der mittenangezapften Schwingspule in Erscheinung treten, besteht erfindungsgemäß die Schwingspule aus zwei gleichen bifilar gewickelten Wicklungen. Der Anfang der einen und das Ende der anderen Wicklung sind jeweils mit der Ausgangselektrode eines Transistors zu verbinden, und über die verbleibenden Spulenenden ist die Ausgangselektrodenspannung zuzuführen. Ein Transistorenverstärker mit einem Lautsprecher, dessen Schwingspule bifilar gewickelt ist, stellt Abb. 1 dar. Die beiden Transistoren T1 und T2 mit ihren je drei Elektroden Basis B, Kollektor C und Emitter E sind in Emitterschaltung geschaltet. Die von einer NF-Vorstufe gelieferte NF-Spannung wird über einen Gegentaktübertrager Ü gegenphasig beiden Transistoren T1 und T2 über die Elektroden B zugeführt. An die Mittenanzapfung des Übertragers Ü wird mittels der beiden Widerstände^ und R2 in Spannungsteilerschaltung eine Basisgrundspannung gelegt, die so bemessen ist, daß ohne NF-Besprechung kein Kollektorstrom (B-Betrieb) oder lediglich ein kleiner Kollektorstrom (AB-Betrieb) fließt. Der Lautsprecher LS hat eine Schwingspule Sp, die aus zwei Wicklungen A1B1 und A2E2 besteht, welche bifilar gewickelt sind; d.h., neben der ersten Windung der Wicklung A1E1 liegt die erste Windung der Wicklung A2E2. Dann folgt die zweite Windung der Wicklung A1E1, daneben die zweite Windung der Wicklung A2E2 usw. Zur näheren Erläuterung diene Abb. 2, die einen Schnitt durch einen Teil eines dynamischen Lautsprechers darstellt. Zwischen dem zylindrischen Kern K und dem ringförmigen Joch / befindet sich der ringförmige Luftspalt L, in dem sich die Schwingspule Sp, die an der Membran Memb befestigt ist, in axialer Richtung bewegen kann. Die Schwingspule besteht aus zwei getrennten Wicklungen, die in einem Arbeitsgang bifilar gewickelt werden. Die eine Wicklung ist durch offene, die andere durch volle Querschnittskreise dargestellt. Der Anfang der einen Wicklung A1 liegt neben dem Anfang A2 der anderen Wicklung usf., bis zum Ende E2, welches neben dem Ende E1 liegt. Die Anschaltung an den Verstärker ist nun so vorgenommen, daß der Anfang A1 (s. Abb. 1) der ersten Wicklung an den Kollektor des Transistors T1 und das Ende E2 der zweiten Wicklung an den Kollektor des Transistors T2 geführt wird, während Ende E1 der ersten Wicklung und Anfang A2 der zweiten Wicklung zusammen an die Betriebsbatterie geschaltet sind. Bei B-Betrieb fließt nun der Kollektorstrom des Transistors T1 während einer Halbwelle lediglich durch die Wicklung A1E1, in der anderen Halbwelle der des Transistors T2 durch die Wicklung A2E2. Bei der mechanischen Schwingspulenbewegung setzen sich wieder beide Halbwellen zu einer vollen Schwingung zusammen, jedoch können jetzt keine Verzerrungen entstehen, weil für beide Wicklungshälften infolge der bifilaren Wicklung im Luftspalt des Lautsprechermagneten stets dieselben magnetischen Verhältnisse herrschen. Es ist selbstverständlich, daß die Anordnung genau so wirksam bleibt, wenn der Gegentaktverstärker statt im B-Betrieb im AB- oder sogar im Α-Betrieb arbeitet. Beim Gegentakt-A-Betrieb, bei dem erhebliche Grund-Kollektorströme fließen, würden sich die magnetischen Wirkungen derselben in der bifilar gewickelten Schwingspule aufheben, weil die beiden gleich großen Ströme in ihrer Richtung gegeneinander fließen. ίο Bei Anwendung der Eintakt-A-Schaltung würde der Grund-Kollektorstrom des Transistors eine Vorauslenkung der Schwingspule bewirken, die ebenfalls zu Verzerrungen Anlaß geben kann. Bei Verwendung eines Lautsprechers mit bifilar gewickelter Schwingspule besteht die Möglichkeit, den Transistor über eine Wicklung anzuschließen und über die andere Wicklung die Vorauslenkung durch einen konstanten Gleichstrom, der über einen regelbaren Vorwiderstand aus der Betriebsspannungsquelle entnommen werden kann, zu kompensieren. Ein Amperemeter in der gemeinsamen Zuleitung der beiden Bifilarwicklungen der Schwingspule müßte das doppelte des reinen Leerlaufstromes des Transistors anzeigen. a_ Patentansprüche:1 04 / Ö43 In order to be able to operate a loudspeaker without an output transformer directly on a transistor push-pull amplifier without the disadvantages of the center-tapped voice coil appearing, according to the invention the voice coil consists of two identical bifilar-wound windings. The beginning of one winding and the end of the other winding are to be connected to the output electrode of a transistor, and the output electrode voltage is to be fed in via the remaining coil ends. A transistor amplifier with a loudspeaker, the voice coil of which is wound bifilar, is shown in Fig. 1. The two transistors T1 and T2, each with their three electrodes base B, collector C and emitter E, are connected in an emitter circuit. The LF voltage supplied by an LF pre-stage is fed to the two transistors T1 and T2 via the electrodes B in antiphase via a push-pull transformer Ü. A base voltage is applied to the center tap of the transformer U by means of the two resistors ^ and R2 in a voltage divider circuit, which is dimensioned so that no collector current (B operation) or only a small collector current (AB operation) flows without a LF discussion. The loudspeaker LS has a voice coil Sp, which consists of two windings A1B1 and A2E2, which are wound bifilar; i.e. next to the first turn of winding A1E1 is the first turn of winding A2E2. This is followed by the second turn of winding A1E1, next to it the second turn of winding A2E2, etc. Fig. 2, which shows a section through part of a dynamic loudspeaker, serves for a more detailed explanation. Between the cylindrical core K and the annular yoke / there is the annular air gap L, in which the voice coil Sp, which is attached to the diaphragm Memb, can move in the axial direction. The voice coil consists of two separate windings that are wound bifilar in one operation. One winding is represented by open, the other by full cross-sectional circles. The beginning of one winding A1 lies next to the beginning A2 of the other winding, etc., up to the end E2, which lies next to the end E1. The connection to the amplifier is now done in such a way that the beginning A1 (see Fig. 1) of the first winding is led to the collector of transistor T1 and the end E2 of the second winding is led to the collector of transistor T2, while the end of E1 is the first winding and the beginning of A2 of the second winding are connected together to the service battery. In B mode, the collector current of transistor T1 flows through winding A1E1 during one half cycle and that of transistor T2 through winding A2E2 during the other half cycle. During the mechanical movement of the voice coil, both half-waves come together again to form a full oscillation, but no distortion can occur now because the same magnetic conditions always prevail for both halves of the winding due to the bifilar winding in the air gap of the loudspeaker magnet. It goes without saying that the arrangement remains just as effective when the push-pull amplifier operates in AB or even in Α mode instead of in B mode. In push-pull A operation, in which considerable basic collector currents flow, the magnetic effects of the same in the bifilar wound voice coil would cancel each other out because the two currents of the same size flow against each other in their direction. ίο When using the single-ended A circuit, the basic collector current of the transistor would cause the voice coil to be deflected in advance, which can also give rise to distortions. When using a loudspeaker with a bifilar wound voice coil, it is possible to connect the transistor via one winding and to compensate for the pre-deflection via the other winding with a constant direct current, which can be taken from the operating voltage source via an adjustable series resistor. An ammeter in the common supply line of the two bifilar windings of the voice coil should show twice the pure no-load current of the transistor. a_ claims: 1. Dynamischer Lautsprecher für Transistorenverstärker ohne Ausgangstransformator, bei dem der Elektrodenstrom eines oder mehrerer Leistungstransistoren direkt durch die Schwingspule des Lautsprechers fließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingspule aus zwei gleichen bifilar gewickelten Wicklungen besteht.1. Dynamic loudspeaker for transistor amplifiers without an output transformer, where the electrode current of one or more power transistors directly through the voice coil of the loudspeaker flows, characterized in that the voice coil is wound from two identical bifilar Windings. 2. Dynamischer Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ströme der Ausgangselektroden zweier im Gegentakt arbeitenden Transistoren direkt durch die Schwingspule fließen, wobei der Anfang der einen bifilaren Wicklungshälfte mit dem einen, das Ende der anderen bifilar gewickelten Wicklungshälfte mit dem anderen Transistor verbunden ist und über die verbleibenden beiden Schwingspulenenden die Betriebsspannung für die Ausgangselektroden beider Transistoren zugeführt wird, so daß sich die magnetischen Wirkungen der beiden gleich großen Grundgleichströme der Transistoren aufheben, die magnetischen Wirkungen der Stromänderungen beider Transistoren dagegen addieren.2. Dynamic loudspeaker according to claim 1, characterized in that the currents of the output electrodes two transistors working in push-pull flow directly through the voice coil, the beginning of one being bifilar Winding half with one, the end of the other bifilarly wound winding half with is connected to the other transistor and the remaining two voice coil ends Operating voltage for the output electrodes of both transistors is supplied so that the cancel out the magnetic effects of the two equally large basic direct currents of the transistors, which On the other hand, add the magnetic effects of the changes in current of both transistors. 3. Dynamischer Lautsprecher nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strom der Ausgangselektrode eines Transistors direkt durch eine bifilar gewickelte Wicklungshälfte der Schwingspule fließt, während durch die andere bifilar gewickelte Wicklungshälfte ein aus der Betriebsspannungsquelle über einen Vorwiderstand so eingestellter Gleichstrom fließt, daß die magnetische Wirkung des Grundgleichstromes der Ausgangselektrode des Transistors kompensiert wird und lediglich die Stromänderungen der Ausgangselektrode des Transistors wirksam werden.3. Dynamic loudspeaker according to claim 1, characterized in that the current of the output electrode of a transistor directly through a bifilar wound half of the voice coil flows, while through the other bifilar wound half of the winding from the operating voltage source Direct current that is set via a series resistor flows in such a way that the magnetic Effect of the basic direct current of the output electrode of the transistor is compensated and only the current changes of the output electrode of the transistor become effective. In Betracht gezogene Druckschriften: »Funk und Ton«, 2, 1954, S. 107 bis 109; »Electrical Engineering«, Dezember 1954, S. 1107 bis 1112.Considered publications: "Funk und Ton", 2, 1954, pp. 107 to 109; "Electrical Engineering", December 1954, pp. 1107 to 1112. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4201886A (en) * 1976-12-02 1980-05-06 Tenna Corporation Plural concentric moving coil speaker with push-pull voltage follower direct coupling
US4220832A (en) * 1976-12-02 1980-09-02 Tenna Corporation Two-way speaker with transformer-coupled split coil

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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None *

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