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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leistungsverstärker inkl. OPV-Schaltung


Autor: Daniel B. (danius)
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Hallo zusammen,

ich bin gerade dabei einen kleinen Audio-Leistungsverstärker inkl. einer 
OPV-Schaltung auszulegen und erziele schon relativ gute Ergebnisse bei 
der SPICE-Simulation (LTSpice-Schaltung ist im Anhang).

Leider stellt sich zur Zeit noch ein Querstrom von ca. 700mA bei 
Leerlauf am Ausgang ein, was vermutlich zu viel ist...

Dieser entsteht ja dadurch, dass ich die Darlington-Transistoren mit den 
Dioden zu sehr vorspanne (auf ca. 1.4V, wobei 1.1V ideal wären).
Somit dachte ich mir, dass eine geeignete Diodenwahl, den Querstrom 
veringern wurde - Schaltung soll später als Platine realisiert werden.

Hat diesbezüglich jemand Vorschläge (Bauteile, Schaltungsänderungen) 
oder gehe ich hier den falschen Weg?

Danke für eure Ratschläge...


Grüße,
Dan

Autor: dirrty little helper (Gast)
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ersetz jeweils eine diode mit einer schottky.... an denen fällt gegen 
0,4V anstatt 0,7 ab.... dann hättest du die 1,1V

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Wenn Du statt der Dioden D1/D3 und D2/D4 Widerstände einsetzen würdest, 
dann würde die ganze Sache wesentlich besser funktionieren!
Im nächsten Schritt, könntest Du dann ja jeweils eine der Dioden in den 
Kollektor von Q1 bzw. Q3 wieder einfügen, um die Temp.-Drift ein wenig 
zu kompensieren, sofern die Dioden mit Q2 bzw. Q4 in thermischen Kontakt 
stehen.

Autor: Daniel B. (danius)
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Raimund Rabe schrieb:
> Wenn Du statt der Dioden D1/D3 und D2/D4 Widerstände einsetzen würdest,
> dann würde die ganze Sache wesentlich besser funktionieren!
Ich dachte bisher, dass diese Dioden bzw. Widerstände nur zur 
Vorspannung der Darlingtion-Transistoren Q2 bzw. Q4 dienen.

Wieso tritt hier mit Widerständen eine Verbesserung auf?

> Im nächsten Schritt, könntest Du dann ja jeweils eine der Dioden in den
> Kollektor von Q1 bzw. Q3 wieder einfügen, um die Temp.-Drift ein wenig
> zu kompensieren, sofern die Dioden mit Q2 bzw. Q4 in thermischen Kontakt
> stehen.
Ich würde sie einfach auf der Platine nebeneinander platziern, um sie 
thermisch ab besten zu koppeln.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Daniel B. schrieb:
> Raimund Rabe schrieb:
>> Wenn Du statt der Dioden D1/D3 und D2/D4 Widerstände einsetzen würdest,
>> dann würde die ganze Sache wesentlich besser funktionieren!
> Ich dachte bisher, dass diese Dioden bzw. Widerstände nur zur
> Vorspannung der Darlingtion-Transistoren Q2 bzw. Q4 dienen.

Wie Du selbst bereits festgestellt hast, zeigt auch die Simulation einen 
viel zu hohen Ruhestrom für Q2 und Q4, weil eine B-E-Strecke mit zwei 
Diodenstrecken vorgespannt wurde. Das geht auf jeden Fall 'in die Hose'!

> Wieso tritt hier mit Widerständen eine Verbesserung auf?

Dafür solltest Du eigentlich wissen, wie diese Schaltung funzt, wenn Du 
den OpAmp auf eine Last arbeiten läßt, die nichts direkt mit dem 
Ausgangssignal zu tun hat! Der Ansatz ist eigentlich richtig, jedoch an 
der korrekten Ausführung hapert es noch.
Nun, der Laststrom (plus dem Idle-Strom des OpAmps) fließt ja via +V 
oder -V durch den OpAmp. Würde man nun Q1 und Q3 weglassen und die Basen 
von Q2 und Q4 direkt an +V und -V anschließen, so bräuchte man nur noch 
D1 und D3 bzw. D2 und D4 mit jeweils einem Widerstand ersetzen, und der 
durch diese Widerstände fließende Strom würde letztendlich Q2 bzw. Q4 
immer weiter aufsteuern, je größer dieser Strom, und damit der 
Spannungsabfall über diesen Widerständen, werden würde.
Diese Beschaltung kann man einsetzen, um den OpAmp ausschließlich 
strommäßig zu pimpen.
Um nun an der Last auch größere Spannungen erzeugen zu können, ohne den 
OpAmp zu zerstören, muß man jetzt lediglich dafür sorgen, daß die 
Spannung an +V und -V nicht über den zulässigen Maxmimalwert ansteigt. 
Das ist durch Einsatz der Versorgungsspannungen von OPV1 und OPV2, in 
Verbindung mit Q1 und Q3, gegeben. Der sich nun ergebende Emitterstrom 
von Q1 bzw. Q3 ergibt sich aus dem Kollektorstrom und dem 
(vernachlässigbaren) Basisstrom.
Das Funktionsprinzip bleibt aber weiter identisch: Ein dem Strom 
proportionaler Spannungsabfall, und das geht am besten mit Widerständen 
zu erreichen (weil sie eine lineare Kennlinie haben), sorgt für das 
Aufsteuern der Endstufentransistoren Q2 und Q4.

>> Im nächsten Schritt, könntest Du dann ja jeweils eine der Dioden in den
>> Kollektor von Q1 bzw. Q3 wieder einfügen, um die Temp.-Drift ein wenig
>> zu kompensieren, sofern die Dioden mit Q2 bzw. Q4 in thermischen Kontakt
>> stehen.
> Ich würde sie einfach auf der Platine nebeneinander platziern, um sie
> thermisch ab besten zu koppeln.

Nebeneinander plazieren reicht allein (noch) nicht aus - Du mußt sie 
schon thermisch koppeln, indem ihre Gehäuse in direktem thermischen 
Kontakt stehen, d.h. die Diode auf dem Gehäuse aufliegt und ggf. noch 
mit ein wenig Wärmeleitpaste versehen ist.
Achja, und bei geschickter Auslegung von kleinen Emitterwiderständen 
(i.d.R. so zwischen 0,1 bis 1 Ohm) bei Q2 und Q4 kann man sogar eine 
gewisse Kurzschlußstrombegrenzung gleich mit einbauen. Aber vorsicht, 
die Berechnung bzw. der Einsatz der Begrenzung hängt nicht nur von den 
Widerstandswerten ab, sondern auch vom max. Strom, den der OpAmp in der 
Lage ist zu liefern, was auch wieder vom Wert von Z abhängt usw., 
usw., usw.

My recommended Changes:
- D3 und D4 durch Widerstände ersetzen (>33 Ohm, abhängig von Z,Imax 
des OpAmp und Aussteuerbereich des OpAmps).
- In die Emitterleitungen von Q2 und Q4 niederohmige Widerstände 
einfügen.

Autor: Daniel B. (danius)
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Erstmal "Danke" für die vielen Ratschlage, die mir helfen die Schaltung 
noch besser zu verstehen.

Raimund Rabe schrieb:

> Das Funktionsprinzip bleibt aber weiter identisch: Ein dem Strom
> proportionaler Spannungsabfall, und das geht am besten mit Widerständen
> zu erreichen (weil sie eine lineare Kennlinie haben), sorgt für das
> Aufsteuern der Endstufentransistoren Q2 und Q4.

Stimmt, die lineare Kennlinie hatte ich ganz und gar vergessen...

>>> Im nächsten Schritt, könntest Du dann ja jeweils eine der Dioden in den
>>> Kollektor von Q1 bzw. Q3 wieder einfügen, um die Temp.-Drift ein wenig
>>> zu kompensieren, sofern die Dioden mit Q2 bzw. Q4 in thermischen Kontakt
>>> stehen.
>> Ich würde sie einfach auf der Platine nebeneinander platziern, um sie
>> thermisch ab besten zu koppeln.
>
> Nebeneinander plazieren reicht allein (noch) nicht aus - Du mußt sie
> schon thermisch koppeln, indem ihre Gehäuse in direktem thermischen
> Kontakt stehen, d.h. die Diode auf dem Gehäuse aufliegt und ggf. noch
> mit ein wenig Wärmeleitpaste versehen ist.

Ich habe die Schaltung (aktualisierte Version im Anhang) jetzt mal mit 
den Dioden ausgeführt und werde beim Layout schauen, dass ich sie so gut 
wie es geht thermisch kopple.

> Achja, und bei geschickter Auslegung von kleinen Emitterwiderständen
> (i.d.R. so zwischen 0,1 bis 1 Ohm) bei Q2 und Q4 kann man sogar eine
> gewisse Kurzschlußstrombegrenzung gleich mit einbauen. Aber vorsicht,
> die Berechnung bzw. der Einsatz der Begrenzung hängt nicht nur von den
> Widerstandswerten ab, sondern auch vom max. Strom, den der OpAmp in der
> Lage ist zu liefern, was auch wieder vom Wert von Z abhängt usw.,
> usw., usw.
>
> My recommended Changes:
> - D3 und D4 durch Widerstände ersetzen (>33 Ohm, abhängig von Z,Imax
> des OpAmp und Aussteuerbereich des OpAmps).
> - In die Emitterleitungen von Q2 und Q4 niederohmige Widerstände
> einfügen.

In der Emitterleitungen habe ich jeweils 2.2 Ohm Widerstände eingebaut, 
da ich einen 8 Ohm Lautsprecher mit 5 Watt Leistung am Ausgang betreiben 
möchte und somit meine Maximalwerte Umax ca. 8.94 V und Imax = 1.12 A 
sind.
Laut Spice-Simulation klappt das mit 2.2 Ohm sehr gut und das 
Ausgangssignal ist ebenfalls nicht beeinträchtigt.

Danke nochmals,
Dan

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Das sieht doch schon ganz gut aus. ;-)
Hast Du schon mal den max. mögl. Kurzschlußstrom 'simuliert'?

Die einzige Frage, die sich mir aufdrängt (eigentlich schon seit 'ner 
ganzen Weile) ist die, warum Du überhaupt Q1 und Q3 im Schaltplan hast, 
wenn mit Vss und Vdd nur ±15V anliegen?! Die meisten OpAmps auch so 
schon ein "absolute maximum rating" von ±18V für die Betriebsspannung.
Nur für den Fall, daß Du die Betriebsspannung auf über ±15V erhöhen 
möchtest, um mehr Leistung am Lautsprecher zu haben, lohnt sich der 
zusätzliche Aufwand. Aber gut, zum Experimentieren und Simulieren ist's 
okay.
Andernfalls hätte ich die Schaltung genommen, die auch schon von mir 
propagiert wurde (siehe letzten Post), die lediglich den OpAmp 
strommäßig pimpt.

Autor: Daniel B. (danius)
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Tut mir leid, dass ich erst so spät antworte, hatte die Schaltung in 
dieser Zeit ein bisschen ruhen lassen...

> Das sieht doch schon ganz gut aus. ;-)
Danke - Mit wesentlicher Hilfe von dir :-)

> Hast Du schon mal den max. mögl. Kurzschlußstrom 'simuliert'?
Also, wenn ich den Lautsprecher am Ausgang kurzschließe, stellt sich ein 
Kurzschlussstrom von ca. 1.6A ein und ohne die Emitterwiderstände R1, R3 
hätte ich ca. 14A, also das Zehnfache.

> Die einzige Frage, die sich mir aufdrängt (eigentlich schon seit 'ner
> ganzen Weile) ist die, warum Du überhaupt Q1 und Q3 im Schaltplan hast,
> wenn mit Vss und Vdd nur ±15V anliegen?! Die meisten OpAmps auch so
> schon ein "absolute maximum rating" von ±18V für die Betriebsspannung.
> Nur für den Fall, daß Du die Betriebsspannung auf über ±15V erhöhen
> möchtest, um mehr Leistung am Lautsprecher zu haben, lohnt sich der
> zusätzliche Aufwand. Aber gut, zum Experimentieren und Simulieren ist's
> okay.
> Andernfalls hätte ich die Schaltung genommen, die auch schon von mir
> propagiert wurde (siehe letzten Post), die lediglich den OpAmp
> strommäßig pimpt.
Da hast du völlig richtig gedacht.
Ursprünglich waren Q1, Q3 in der Schaltung, da ich zuerst eine 
Versorgungsspannung von +-20V vorgesehen hatte, die ja jetzt auf +-15V 
verkleinert wurde.
Ich denke, ich werde sie auch (wie du vorgeschlagen hattest) aus dem 
Schaltplan "werfen", da ich sonst ja 4 Versorgungsspannungen benötigen 
würde bzw. eine Lösung wie ich von 15V auf 10V komme (Spannungsteiler, 
Zenerdiode, Spannungsregler, ???).
Wobei hier der geringe Basisstrom von Q1, Q3 ein Problem ist, womit ja 
schon man die Zenerdiode wegfallen würde...

Würde eigentlich ein Spannungsregler mit so geringem Strom 
funktionstüchtig arbeiten?

Grüße,
Dan

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Daniel B. schrieb:
> Tut mir leid, dass ich erst so spät antworte, hatte die Schaltung in
> dieser Zeit ein bisschen ruhen lassen...
>
>> Das sieht doch schon ganz gut aus. ;-)
> Danke - Mit wesentlicher Hilfe von dir :-)
>
>> Hast Du schon mal den max. mögl. Kurzschlußstrom 'simuliert'?
> Also, wenn ich den Lautsprecher am Ausgang kurzschließe, stellt sich ein
> Kurzschlussstrom von ca. 1.6A ein und ohne die Emitterwiderstände R1, R3
> hätte ich ca. 14A, also das Zehnfache.

Na dann ist der max. mögliche Strom ja mehr als ausreichend das was Du 
für Deine 5 Watt an 8 Ohm angedacht hattest.
Jetzt nur noch 'ne Sicherung mit etwa 1,25A in den (+)- und (-)-Zweig 
vorsehen, denn ohne ausreichend Kühlkörper werden das Q2 und Q4 
möglicherweise nicht lange aushalten.

>> Die einzige Frage, die sich mir aufdrängt (eigentlich schon seit 'ner
>> ganzen Weile) ist die, warum Du überhaupt Q1 und Q3 im Schaltplan hast,
>> wenn mit Vss und Vdd nur ±15V anliegen?! Die meisten OpAmps auch so
>> schon ein "absolute maximum rating" von ±18V für die Betriebsspannung.
>> Nur für den Fall, daß Du die Betriebsspannung auf über ±15V erhöhen
>> möchtest, um mehr Leistung am Lautsprecher zu haben, lohnt sich der
>> zusätzliche Aufwand. Aber gut, zum Experimentieren und Simulieren ist's
>> okay.
>> Andernfalls hätte ich die Schaltung genommen, die auch schon von mir
>> propagiert wurde (siehe letzten Post), die lediglich den OpAmp
>> strommäßig pimpt.
> Da hast du völlig richtig gedacht.
> Ursprünglich waren Q1, Q3 in der Schaltung, da ich zuerst eine
> Versorgungsspannung von +-20V vorgesehen hatte, die ja jetzt auf +-15V
> verkleinert wurde.
> Ich denke, ich werde sie auch (wie du vorgeschlagen hattest) aus dem
> Schaltplan "werfen", da ich sonst ja 4 Versorgungsspannungen benötigen
> würde bzw. eine Lösung wie ich von 15V auf 10V komme (Spannungsteiler,
> Zenerdiode, Spannungsregler, ???).

Naja, wenn der Amp immer nur mit den ±15V 'laufen' soll, dann würde 
ich auch die 2-Transistor-Lösung anpeilen. Wenn er denn universeller 
sein soll, dann strebe besser die 4-Transistor-Lösung an. Ein 
zusätzliches umfangreiches/aufwendiges Netzteil für den OpAmp und Q1 
bzw. Q3 ist nicht notwendig. Eine simple Stabilisierung mit Zener-Dioden 
würde hier vollkommen ausreichen.
Für etwas mehr Power solltest Du dann evtl. auch über 
Leistungs-Darlington-Transistoren für Q2 und Q4 nachdenken (z.B. 
TIP140/TIP145, ..., TIP142/TIP147).

> Wobei hier der geringe Basisstrom von Q1, Q3 ein Problem ist, womit ja
> schon man die Zenerdiode wegfallen würde...

Warum sollte die Zener-Diode wegfallen??? Spannungsregler brauchen 
häufig einige Milliampere Laststrom um korrekt zu regeln und 
Zener-Dioden gehen häufig schon bei einigen zig Microampere in den 
Knickbereich ihrer charakteristischen Zener-Spannung. Wer's genauer 
brauch, kann z.B. den TL431 einsetzen, denn den kann man sogar auf die 
nötige 'Zener'-Spannung einstellen. Häufig findet man aber auch in 
Verstärkern Transistoren als Zener-Dioden 'mißbraucht', um genauer zu 
sein die E-B-Strecke eines NPN-Transistors. Kannst es ja mal simulieren 
... (also von VDD über einen R an E eines NPNs und B nach GND).

> Würde eigentlich ein Spannungsregler mit so geringem Strom
> funktionstüchtig arbeiten?

Das ist schon wieder eine gute Frage!
Einige der bekannten Festspannungsregler (78xx,79xx, LM3xx, ...) 
bedürfen eines gewissen minimalen Laststromes, um richtig arbeiten zu 
können. Wie hoch dieser im Detail sein muß, sollte man dem 
entsprechenden Datenblatt entnehmen. Und dabei sollte man sich auch 
tunlichst das Datenblatt des Herstellers 'einverleiben', von dem der 
eingesetzte Spannungsregler hergestellt wurde. Nicht alle Typen mit der 
gleichen Bezeichnung haben bei allen möglichen Herstellern exakt die 
gleichen Daten!


Ach ja, was ich Dir schon seit längerem mit auf den Weg geben wollte, 
war der Hinweis auf einen recht hübschen Amp, den "Alexander 
Current-Feedback Audio Power Amplifier". Einfach mal nach googeln, und 
Du solltest bereits mit dem ersten Treffer das PDF von Analog Devices 
bekommen. Schau Dir dort mal die Schaltung an. Da wirst Du (hoffentlich) 
vieles direkt oder ähnlich wiederentdecken. ;-)

Autor: Daniel B. (danius)
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Hallo,
bin gerade eben wiedermal dazugekommen beim Leistungsverstärker weiter 
zu tun...

Habe die Ratschläge von Raimund Rabe (Danke an dieser Stelle) 
realisiert, indem ich bei der 4-Transistoren Lösung die Basen von Q1, Q3 
mit Zenerdioden gegen VSS und VDD verbinde.

Raimund Rabe schrieb:
> Ach ja, was ich Dir schon seit längerem mit auf den Weg geben wollte,
> war der Hinweis auf einen recht hübschen Amp, den "Alexander
> Current-Feedback Audio Power Amplifier". Einfach mal nach googeln, und
> Du solltest bereits mit dem ersten Treffer das PDF von Analog Devices
> bekommen. Schau Dir dort mal die Schaltung an. Da wirst Du (hoffentlich)
> vieles direkt oder ähnlich wiederentdecken. ;-)
Stimmt, wobei meine Variante wohl die sehr stark vereinfachte Version 
ist :-). Vielleicht schaffe ich es, den Artikel durchzugehen...

Naja, dann werde ich mal mit dem EAGLE-Layout anfangen.

Grüße,
Daniel

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Daniel B. schrieb:
> Hallo,
> bin gerade eben wiedermal dazugekommen beim Leistungsverstärker weiter
> zu tun...
>
> Habe die Ratschläge von Raimund Rabe (Danke an dieser Stelle)
> realisiert,

Danke für die 'Blumen'. Gern geschehen.

> indem ich bei der 4-Transistoren Lösung die Basen von Q1, Q3
> mit Zenerdioden gegen VSS und VDD verbinde.

Natürlich nur über entsprechende (Vor-)Widerstände, oder?!?

> Raimund Rabe schrieb:
>> Ach ja, was ich Dir schon seit längerem mit auf den Weg geben wollte,
>> war der Hinweis auf einen recht hübschen Amp, den "Alexander
>> Current-Feedback Audio Power Amplifier". Einfach mal nach googeln, und
>> Du solltest bereits mit dem ersten Treffer das PDF von Analog Devices
>> bekommen. Schau Dir dort mal die Schaltung an. Da wirst Du (hoffentlich)
>> vieles direkt oder ähnlich wiederentdecken. ;-)
> Stimmt, wobei meine Variante wohl die sehr stark vereinfachte Version
> ist :-). Vielleicht schaffe ich es, den Artikel durchzugehen...
>
> Naja, dann werde ich mal mit dem EAGLE-Layout anfangen.

Vergiss nicht evtl. nötige Abblockkondensatoren für den OpAmp 
einzuplanen, die z.Z. im Schaltplan nicht auftauchen. Diese kommen bei 
dieser Schaltung aber nicht direkt an den Betriebsspannungsanschlüssen 
des OpAmps (wie sonst üblich), sondern an die Basen der Transistoren Q1 
und Q3, die die Versorgung für den OpAmp stabilisieren. Einen Tanal-ELKO 
mit etwa 4,7µF bis 22µF sollte man da einplanen - der exakte Wert ist 
nicht sooo kritisch. In Verbindung mit dem Vorwiderstand der Z-Diode 
bildet er aber einen Tiefpass, dessen Grenzfrequenz man unter den 
widerzugebenden Frequenzbereich legen sollte (aber nicht zwingend muß). 
Schaden kann es auch nicht einen kleineren Keramik-Kondi parallel dazu 
zu schalten, der die HF (z.B das Rauschen der Z-Diode) etwas besser 
kurzschließt als es der Tantal-ELKO alleine tun würde. Das gilt es aber 
ggf. experimentell zu ermitteln. Wer aber schon keine Messmöglichkeiten 
für den Rauschpegel hat, kann es nach Gehör machen und selbst 
entscheiden, ob es etwas gebracht hat oder nicht. Das menschliche Gehör 
ist da empfindlich genug (meiner Meinung nach). Diesbezüglich vergiss 
auch nicht die (fetten) Abblockkondensatoren  (mit einigen hundert oder 
tausend µFs) an den Betriebsspannungsanschlüssen in unmittelbarer Nähe 
zu den Endtransistoren vorzusehen und später auch einzulöten.

Have fun.

Autor: Daniel B. (danius)
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>> indem ich bei der 4-Transistoren Lösung die Basen von Q1, Q3
>> mit Zenerdioden gegen VSS und VDD verbinde.
>
> Natürlich nur über entsprechende (Vor-)Widerstände, oder?!?

Stimmt, auf die Vorwiderstände sollte man nicht vergessen. :-)

Eine kleine Frage dazu habe ich aber noch:
An der Basis von Q1 bzw. Q3 fließt ja ein Strom im Bereich von ca. 10uA, 
welcher aber deutlich unter Iz der Zenerdiode liegt (Habe die Z-Diode 
1N750 mit Iz = 20mA und Uz = 4.7V verwendet) und somit schwankt die 
Versorgungsspannung des OPVs um ca. 1V.

Ist diese Schwankung noch im Bereich des Tolarierbaren?

> Vergiss nicht evtl. nötige Abblockkondensatoren für den OpAmp
> einzuplanen, die z.Z. im Schaltplan nicht auftauchen. Diese kommen bei
> dieser Schaltung aber nicht direkt an den Betriebsspannungsanschlüssen
> des OpAmps (wie sonst üblich), sondern an die Basen der Transistoren Q1
> und Q3, die die Versorgung für den OpAmp stabilisieren. Einen Tanal-ELKO
> mit etwa 4,7µF bis 22µF sollte man da einplanen - der exakte Wert ist
> nicht sooo kritisch. In Verbindung mit dem Vorwiderstand der Z-Diode
> bildet er aber einen Tiefpass, dessen Grenzfrequenz man unter den
> widerzugebenden Frequenzbereich legen sollte (aber nicht zwingend muß).

Da hätte ich meinen Abblockkondensator schon falsch platziert. :-)

> Have fun.
Danke. :-D

Autor: Daniel B. (danius)
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Hallo,

bitte mein voriges Posting bezüglich der Schwankungen ignorieren, 
mittlerweile habe ich das Problem gelöst - hatte irgendwie einen "Knoten 
im Kopf".

Die aktualisierte Schaltung ist im Anhang, wobei ich mich vom "Alexander 
Current-Feedback Audio Power Amplifier" inspirieren hab' lassen.
Mit der Änderung, dass statt den zwei Transistoren (Q14, Q15 bzw. Q16, 
Q17 auf Seite 6 des PDFs) die als Zener-Diode wirken (Wie das 
funktioniert ist mir nicht so ganz klar.) eine Zenerdiode mit Uz = 10V 
verwendet wurde.

Grüße, Daniel

Edit: Den Kondensator C1 am OPV-Ausgang bitte wegdenken, dieser dient 
nur zu Simulationszwecken.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Ja schon ganz nett, aber ...

die Z-Diode benötigt nicht zwangsläufig 20mA um zu regeln!!!
Bedenke bitte, daß eine Z-Diode ein sogenannter Shunt-Regler ist. D.h. 
bei Erhöhung der Eingangsspannung (Vdd/Vss) wird sie über den (linearen) 
Vorwiderstand soviel Strom mehr 'schlucken' müssen, um die Spannung 
konstant halten zu können. Für das Design bedeutet das, daß sich der 
kleinste Widerstandswert von der max. Vdd/Vss-Spannung ableitet bei der 
dann der max. vertretbare Strom fließt bzw. sich die max. mögl. 
Verlustleistung der Z-Diode einstellt. Oder anders herum gesagt, wenn Du 
jetzt Vdd/Vss erhöhst, wird Dir die Z-Diode möglicherweise thermisch 
überlastet, da ihre max. Verlustleistung überschritten wird. Bei 10V 
Zener-Spannung und 20mA 'verbrät' die Z-Diode bereits 200mW. Das wäre 
noch vertretbar.
Bei ±24V für Vdd/Vss wären es bereits 583mW Verlustleistung in der 
Z-Diode. Klar gibt's auch Z-Dioden mit 1,3W oder gar hin bis 10W, aber 
wozu?!
Hier gilt es einen Widerstand zu finden, der einerseits bei max. mögl. 
Vdd/Vss-Spannungen die max. Verlustleistung der Z-Diode nicht 
überschreitet, aber andererseits, bei minimaler Vss/Vdd-Spannung, auch 
noch genug Strom für die Basis des Transitors zur Verfügung stellen 
kann, ohne unter den Knickbereich der Kennlinie zu fallen, womit sie die 
Spannung nicht mehr konstant halten würde.
Den nötigen Zenerstrom kann man z.B. dadurch reduzieren, daß man statt 
der BCxxxA- die BCxxxC-Typen einsetzt. Die ...B-/...C-Typen haben einen 
größeren Stromverstärkungsfaktor als die ...A-Typen. Somit kann man 
möglicherweise den Zener-Strom bei ±15V für Vdd/Vss auf vielleicht 
2...3mA drücken. Damit ist die Schaltung dann bei höheren 
Vdd/Vss-Spannungen betriebssicherer ohne die Vorwiderstände tauschen 
bzw. anpassen zu müssen.

So schön diese ganzen Simulationen auch sind, sie warnen nicht vor 
Überlastungen der Bauteile. Dies gilt es dann ggf. durch geschicktes 
setzen von Messpunkten indirekt herauszufinde, indem man die über dem 
Bauteil anliegende Spannung und den durchfließenden Strom kennt.
Aber Du kannst ja mal suchen gehen, denn ich meine hier mal im Forum 
gelesen zu haben das es sogar einen kleinen Trick gibt, der einem bei 
LTSpice die Leistungsaufnahme eines Bauteils oder sogar der 
Gesamtschaltung ermitteln/aufzeigen kann.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Mit ALT+Linksklick kannst du die Leistung jedes Bauteils sehen.

Autor: Daniel B. (danius)
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Danke für die Hinweise;
Ich sollte mir wohl besser angewöhnen auf die max. Leistungsparameter 
der Bauteile zu schauen.

Ich habe den Strom durch die Zenerdiode jetzt mit 5mA ansetzt 
(Vor-Widerstand 1kOhm) und einen BC547B-Transistor gewählt. Weiters habe 
ich die Zenerdiode BZX55 genommen, da die BZX84 ein SMD-Bauteil ist. Und 
laut Datenblatt ist die BZX55 bereits bei 5mA ausreichend im 
Knickbereich.

So nebenbei:
Gibt es irgendwo im Internet eine Aufgliederung/Erklärung über die 
Bezeichnungen von Bauelementen (was z.B BZX bedeutet, das BC ein 
Transistor ist, usw.) oder muss man sich dies über das "Durchwühlen" der 
Datenblätter aneignen?

Simon K. schrieb:
> Mit ALT+Linksklick kannst du die Leistung jedes Bauteils sehen.
Danke für den Hinweis, aber leider hat dies bei mir nicht funktioniert. 
Ich habe aber herausgefunden, dass nach einer Arbeitspunktsimulation 
(.op) die Leistung links unten erscheint, wenn man den Mauszeiger über 
ein Bauteil bewegt.

Autor: Daniel B. (danius)
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Ich hätte kurz eine kleine Frage zur Funktion der Dioden D15 bzw. D16 in 
der Verstärkerausgangsstufe im Anhang.
Kann es sein, dass diese eine Art "Schutzfunktion" erfüllen?

Grüße,
Daniel

Autor: Daniel B. (danius)
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Edit: Funktionierender Anhang eingefügt.

Autor: oszi40 (Gast)
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D15 und 16 sind Schutzdioden.

Autor: byte (Gast)
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Zu der Grundschaltung... ich bin der Meinung das ich dieses Schema schon 
mal in einer "30x Schaltungen" oder Elektor älteren Jahrgangs gesehen 
habe. Aber halt voll ausentwickelt.

Autor: Raimund Rabe (corvuscorax)
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Tja, die Schaltung ist alles andere als Neu, sie taucht eigentlich in 
jeder Schaltungssammlung in genau dieser oder in leicht abgewandlter 
Form auf. Ist halt der übliche Standard einem OpAmp mehr Strom und/oder 
Spannung zu entlocken.
Aber ich finde den Einsatz von Daniel B., aka 'danius', gut, daß er sich 
sowas mehr oder weniger allein ausdenkt und per Simulation konsequent 
weiterverfolgt - mit ein wenig Hilfe hier und da.

Eigeninitiative ist in der heutigen Zeit selten anzutreffen und der 
Lerneffekt ist dabei deutlich besser, als wenn man es von einem 'Lehrer' 
einfach nur 'aufgetischt' bekommt, nach dem Motto, das ist so, glaubt's 
oder glaubt's nicht.

Autor: Jens G. (jensig)
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>Kann es sein, dass diese eine Art "Schutzfunktion" erfüllen?

Ja - aber ich glaube, die obere Diode ist verkehrtherum, soweit es die 
Auflösung des Bildes hergibt.

Autor: mhh (Gast)
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Diese Dioden wurden mal in einer Applikation zum TDA2030 beschrieben und 
sollen Schaden durch rückwärts anliegender Induktionsspannung vom 
Lautsprecher an der Endstufe verhindern.

Jens G. schrieb:
> Ja - aber ich glaube, die obere Diode ist verkehrtherum, soweit es die
> Auflösung des Bildes hergibt.

Sehe ich auch so.

Autor: Daniel B. (danius)
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mhh schrieb:
>
>> Jens G. schrieb:
>> Ja - aber ich glaube, die obere Diode ist verkehrtherum, soweit es die
>> Auflösung des Bildes hergibt.
>
> Sehe ich auch so.
Und ich dachte schon, ich verstehe die Funktion gar nicht, wieso eine 
Diode ander's herum ist :-).

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