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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Nf-Verstärker 4-80kHz, 2 ohm, 20Vout


Autor: Michael R. (michi42)
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Hi Forum,

ich suche nach einer leicht umzusetzenden Idee für einen Nf/Lf-Treiber.
Hier ein paar Eckdaten (verhandelbar ;-):
* 3-dB Frequenzbereich ...4 Hz ... 80 kHz ..., Besser DC - 100 kHz
* Ausgangsspannung etwa bis 20V
* Ausgangsimpedanz ..2..4 Ohm
* Verstärung 2-20
* Überlast und Kurzschlussicher
* Geeignet für induktive und kapazitive Lasten.
* evtl. auch als Vollbrücke
* Goldöhrchen-Klirrfaktor: nicht erforderlich

Ich hab zur Einstimmung schon mal mit einem a205k von der Resterampe und 
einem tda2003 aus der Bastelkiste experimentiert, komme aber mit den 
Grenzfrequenzen nicht hin.
Die üblichen Audio-IC's haben eher so 40Hz - 18kHz.

Hat jemand Erfahrung mit einer Ic-Lösung die man rauchfrei "pimpen" 
kann?
Oder doch lieber ein OP mit AB-Gegentakt-nachsetzer.

Das ganze soll eine Leistungsstufe für einen Frequenzgenerator werden, 
wenn die 50 ohm Ausgabe zu schwach ist.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Es gibt PowerOpAmps von Apex, die koennen das am stueck.

Autor: Michael R. (michi42)
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ah, noch was. Es sollten gängige Typen sein die man als "Normalo" auch 
bei den üblichen Verdächtigen auch bekommt (rei,con,RS)
Und 100-200W sind ne Menge Holz für'n opamp.

Autor: Ralph Berres (rberres)
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Ausgangsspannung 20Veff? oder 20Vs 0der 20Vss?

Soll diese Spannung auch an 2 Ohm gehalten weren?

Dann wären das bei 20Veff und 2 Ohm 200 Watt. Nicht schlecht für 100 
KHz.

Aber mal im Ernst. Wo braucht man bei 100KHz so hohe Leistungen?

Trivial ist das ganze absolut nicht. Wenn es überhaupt geht, dann mit 
ultraschnelle Transistoren in der Endstufe. Ein Problem wird dann die 
Forderung " stabil bei induktiver und kapazitiver Last ".

Wie groß darf dann der Blindanteil sein?

Erforderlich sind wohl Endtransistoren die mehrere 10 MHz 
Transitfrequenz
möglichst stromunabhängig haben. Dann mal viel Spass bei der Suche.

Ich habe mal ein Verstärker gebaut, der nur 10Veff an 50 Ohm ebenfalls 
bei 100KHz liefern sollte. Da habe ich mir ziemlich die Zähne daran 
ausgebissen. Das lief nachher auf eine Endstufe mit UHF Transistoren 
raus.
Sie brauchte die Spannung nur an eine reelle Last zu liefern, also 
bedeutend anspruchsloser als in deinen Falle.

Ralph Berres

Autor: oszi40 (Gast)
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Michael R. schrieb:
> Es sollten gängige Typen sein

Gängig heißt lange noch nicht für Dich geeignet, da oft irgendwelche Cs 
oder hochohmige Schaltungen Deine 80 kHz ausbremsen werden.

Man könnte z.B. nochmals die Datenblätter durchforsten und 
Leistungstransistoren nachschalten.

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...
http://www.mikrocontroller.net/articles/Standardba...

Autor: Michael R. (michi42)
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Na ja, trivial ist's nicht ;-)
Evtl. komm ich auch mit weniger Leistung aus, aber über 8 Ohm würde ich 
nicht gehen wollen.
Das waren erst mal nur so ein paar Wünsche an den Treiber. Was man dann 
tatsächlich hinbekommt ist nochmal ein anderes Thema.

Warum brauche ich eine Transitfrquenz von mehreren 10 Mhz im 
Leistungsteil?
Da komme ich mit Verstärkungen nahe 1 hin.
Mir schwebt erst mal die Standardschaltung vor
so oder so ähnlich wie hier:
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaere...

Auch den OPA544 bei Abgelika hab ich schon mal angeschaut. Bis 40 kHz 
geht der wohl, an 4 Ohm macht er immerhin noch so um die 50W. ft ist bei 
1 Mhz, ab 40k gibt's Probleme mit der Slew-Rate. Phasenreserve ist auch 
noch da.
LM12 wäre ebenfalls interessant. (wer hat den? ist bei national 
obsolete, gibts einen Nachfolger?)

Das ganze soll eher Laborequipment werden.
z.B. um mal ein Piezo Array zu treiben, oder bei nem Übertrager mal in 
die Sättigung / Verluste auszulo(ö?)ten.

Die 20V sind 20 Vss. Die Last ist mehr oder weniger unbekannt und ich 
würde es gerne idiotensicher auslegen. Also Back-EMF,open,short,rein 
induktiv,rein kapazitiv.
Mal sehen ob man sowas zusammenbekommt.

Autor: Helper (Gast)
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Für ca. 500€ bau ich dir so ein Teil, welches 20 Vss von 4 bis 80kHz 
liefert.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Hm. Wie verzerrungsarm musser denn sein?

Habe hier einen kleinen DDS-Frequenzgenerator im Bau und dafür eine 
analoge Ausgangsstufe gebaut (schon länger her).

Siehe:
Beitrag "Re: Op-Amp Schaltung hinter DAC für Funktionsgenerator"

Die funktionierte eigentlich sehr gut. Wie aber zu erwarten war, trotz 
1xUbe Vorspannung sind kleine Verzerrungen am Nulldurchgang aufgetreten.
Das Teil ist auf +/-10V (Also 20Vss) Spitze dimensioniert worden und hat 
50 Ohm am Ausgang geschafft. Das sogar bei ca 250kHz.

Also machbar schon. Allerdings ist die Verstärkung nur noch nicht hoch 
genug. ich bin von 2,5Vpp auf 20Vpp gegangen. Macht eine Verstärkung von 
8. Auch die Ausgangsimpedanz weicht von deinen Forderungen ab.

Vielleicht hilft es ja trotzdem irgendwie.

Autor: Ulrich (Gast)
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Mit genügend Ausgangswiderstand (z.B. 4-8 Ohm) ist die Stabilität nicht 
so das Problem. Das relativiert dann die anliegende Last. Ohne einen 
Extra Widerstand am Ausgang wird es extrem schwer den Verstärker bei 
jeder Last stabil zu bekommen.  Spätestens wenn ein Schwingkreis mit 
hoher Güte dran hängt gibt es dann Probleme.

Den Kurzschlußschutz hat ggf. schon allein durch den Serienwiderstand. 
Nicht elegant, aber relativ zuverlässig.

80 kHz ist auch noch nicht so viel schneller als ein Audio Verstärker. 
Wenn man bei den Transistoren etwas Aufpaßt (d.h. kein 2N3055), und 
entsprechend auch bei den Zwischenstufen niederohmig bleibt sollte man 
das noch wie bei einem Audio Verstärker gehen.

Autor: Michael R. (michi42)
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@simon:
jo, danke, so in etwa hab ichs mir gedacht.
Das ich meine Forderungen runterschrauben muss war klar.
Werd mal suchen gehn, was man für Bauteile für den Booster nehmen kann 
und mal spice anwerfen.
50 Ohm sind natürlich etwas leichter als 4 Ohm :-)

Wegen der Übernahmeverzerrungen mach ich mir eher keine Sorgen. Das wird 
ja kein Goldöhrchenverstärker.;-)

Woher hast Du denn die Transistor / opamp Modelle fürs sw-cad? Das mit 
gelieferte Zeug ist ja eher dürftig für Europäer.

@ulrich:
Desshalb war ja die Frage ob man die TDA2003/2030 etwas pimpen kann um 
wenigstens erst mal irgendwie in die Richtung 40W/40 kHz zu kommen. Das 
würde für den Anfang schon weiterhelfen. Leider steht bei den 
Audio-Chips selten ein GBW oder ein ft im Datenblatt. Die haben ihre 
Standard Appnote-Schaltung drin für 10 oder 18 kHz dimensioniert und 
fertig.

Autor: Ulrich (Gast)
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Bei den Audio Verstärker ICs kann man oft die Bandbreite nicht 
vergrößern. Bei einigen ICs wird die Bandbreite durch externe 
Kondensatoren begrenzt, eine interne Grenze ist aber auch Vorhanden. 
Bis 50 kHz müßte man so wohl noch kommen. Ein bischen kann man ggf. 
Nachhelfen, wenn man vor den Verstärker den Amplitudenabfall kompensiert 
und die hohen Frequenz anhebt.

Ein mögliche Wahl wären z.B. LM1876 oder LM3876. Die sollen schon etwas 
höher gehen in der Frequenz.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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@Michael: Die Modelle habe ich einfach von den Herstellerseiten. :-) 
Einfach mal bei mehreren Herstellern auf die Produktseiten gehen, da 
findest du öfter SPICE Modelle.
Die speicherst du entweder im gleichen Ordner, wie die Simulation oder 
in den lib/sub Ordner von LTSpice ab und wendest .include an.

Ach so: In meiner Schaltung ist noch ein Subtrahierverstärker am Ende 
eingebaut, den du ja vermutlich nicht brauchst (Ich hab 0-2.5V 
eingespeist und auf +/-10V verschoben).

Und der erste Opamp betreibt das Filter in Leistungsanpassung. Das 
bräuchtest du ja unter Umständen auch nicht.

Das heißt, das Ganze ist einfach nur eine einfache OP-Rückkopplung mit 
Gegentaktendstufe. Also nix wildes.

Kai Klaas hat in dem oben von mir genannten Thread auch noch ein paar 
interessante Sachen geschrieben, worauf ich hier noch mal hinweisen 
möchte ;-)

Autor: Michael R. (michi42)
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@ulrich:
Ich werd mal den LM1876 bestellen.
Der scheint noch nen Tick schneller zu sein und kann bridged betrieben 
werden.
Ausserdem hat ihn die Angelika auf Lager.


@simon
Hm das ist recht mühsam. Die wollen für ein popeliges bd138 Modell eine 
Anmeldung per mail, NDA und Erlärung für was man's braucht, wieviel und 
wann sie liefern dürfen :-(
Klar kann man rumsuchen, aber gibts keine großes Zip-Archiv für faule 
Socken wie mich ;-)?

Ich hab mal spasseshalber mit einen 3055/2955 simuliert und es sieht 
nicht hoffnungslos aus. Eine ordentlich dimensionierte Leitungsendstufe 
kann das schaffen.
Irgendwelche Ideen für die Ausgangstransis? 3055 ist ja nicht der 
frischeste.

Ich hab glaub noch TIP14? Darlington Pärchen rumliegen. Evtl. kann man 
damit was anstellen.

Autor: Simon K. (simon) Benutzerseite
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Guckst du hier:

http://www.onsemi.com/PowerSolutions/supportDoc.do...

Dann auf den BD138 und am besten das Spice 3 Modell benutzen.

Hier gibts eine Übersicht:
http://homepages.which.net/~paul.hills/Circuits/Sp...

(Dauert lange zu Laden)

Autor: Michael R. (michi42)
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Hab noch ein interessantes wiki dazu gefunden. Die haben auch eine 
Bibliothekserweiterung dazu.

http://ltwiki.org/index.php5?title=Main_Page

Mal sehen ob mit dem TIP142/147 was geht...

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ich hab da mal was mit einem PA02 von Apex gemacht. Der hat eine power 
bandbreite von 350kHz.

Autor: Ulrich (Gast)
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Den BD138 muß man nicht runterladen. Den Bd140 hat man als fast gleichen 
Typ mit dabei.

Für die Simulation / Entwickung ist es auch erstmal nicht so wichtig 
welche Transistoren nimmt. Wenn man aus lahmen Transistoren wie 2N3055 
oder BD106 was gutes rausbekommt, dann wird es mit schnelleren Typen nur 
schneller.


Eine Brückenschaltung würde ich mir erstmal verkneifen. Auch so ist bei 
einer unbekannten Last die Stabilität ein etwas schwieriger Punkt. Das 
wird in Brückenschaltung nur schwieriger. Da würde ich eher schon über 
eine Parallelschaltung nachdenken, für mehr Strom, bzw. einen kleineren 
Ausgangswiderstand. Für mehr Spannung halt den LM3876.

Autor: Flo (Gast)
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Hallo,

schon mal an eine Audio-Endstufe (als Fertiggerät) gedacht? Such mal 
nach einer Sony XM-2252HX.

* 3-dB Frequenzbereich ...4 Hz ... 80 kHz ..., Besser DC - 100 kHz
  - grundsätzlich erfüllt (DC müßte man mal am Oszi anschauen, 4Hz 
könnten etwas wenig sein - glaube 20Hz sind im Datanblatt angegeben)

* Ausgangsspannung etwa bis 20V
  - erfüllt

* Ausgangsimpedanz ..2..4 Ohm
  - erfüllt (1-8 Ohm)

* Verstärung 2-20
  - erfüllt (stufenlos einstellbar, eventuell noch etwas abzuschwächen 
am Eingang)

* Überlast und Kurzschlussicher
  - erfüllt

* Geeignet für induktive und kapazitive Lasten.
  - induktiv ja, kapazitiv weiß ich nicht

* evtl. auch als Vollbrücke
  - kein Thema (Signal am linken Eingang (Cinch) rein schicken, 
Verstärker brückt selbst das linke Signal auf den rechten Eingang durch 
(solange kein Cinch rechts angesteckt ist) und invertiert dieses (180°).

* Goldöhrchen-Klirrfaktor: nicht erforderlich
  - wäre auch gegeben (glaube 0,003%)

Preis dürfte inzwischen relativ klein sein.
Der Amp hat als Endstufen übrigends 2x FX50SMJ und 2x FS70SMJ pro Kanal 
von Mitsubishi drin.

Schau dir das Teil mal an. Die kleinere Variante davon wäre die 
XM-1002HX (allerdings nur 50KHz).

Gruß

Flo

Autor: Abdul K. (ehydra) Benutzerseite
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Vielleicht mal meinen Thread durchackern:
Beitrag "schneller Audioverstärker-Chip gesucht"

Eventuell ist da was dabei.

Autor: Michael R. (michi42)
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Danke für die Tips,

mal sehen ob man son Verstärker in der Bucht schießen kann. In DL wohl 
eher weniger verbreitet, aber auf car-hifi wäre ich jetzt nicht 
gekommen.
80Khz und mega-Bass ist ja für die rollende Beschallungsanlage auch echt 
wichtig;-) Andererseits ham die Jungs auch genügend Geld, dass sich 
Grenzfrequenzgeprotze für die Entwickler lohnt.
Na, mir soll's recht sein.

Eigentlich möcht ich das ja lieber selber was lernen. Ich hab die Idee 
mit der Booster- Endstufe noch nicht aufgegeben, allerdings muss man die 
dann auch auf SOA-Grenzen hin überwachen, was den Aufwand dann doch 
steigert.

Mal sehen, was der LM1876 aus der nächsten Bestellung bringen wird...
Evtl. reichts für nen Laborverstärker.

Autor: Andrew Taylor (marsufant)
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Michael R. schrieb:
> aber auf car-hifi wäre ich jetzt nicht
>
> gekommen.

car-hifi: Das vergiss mal besser. Der Frequenzgang ist dort mehr als 
"optimistisch" inseriert.

Ich habe sowas auch mal benötigt. Und war in der bucht erfolgreich.
Sowas geht jedoch tatsächlich gut bis 100kHz:

ebay Nr.  130447548702

ebay. Nr. 300482094162  (da mußt du den Tiefpaß im Eingang entfernen).

Beide Nrn. setzen aber etwas Interesse am Selbst-Bau voraus, das sollte 
Dir klar sein.

Autor: oszi40 (Gast)
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Michael R. schrieb:
> 3-dB Frequenzbereich ...4 Hz ... 80 kHz ..., Besser DC - 100 kHz

Gehäuse oben und Trafo aus der Bucht sind bestimmt schon brauchbar. Der 
Rest (2SC3181 4A 80W ft=30MHz)? Evtl. helfen die Hifi-Freunde? 
http://www.hifi-forum.de/viewthread-185-319.html

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