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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Frage zur Verstärkung von PWM


Autor: Markus (Gast)
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Hallo,
ich möchte das PWM Signal meines Mega8 verstärken, um es auf einen
Lautsprecher ausgeben zu können.
Die gesamte Schaltung hat eine 9V block-Batterie als Stromversorgung
und der Mega8 wird via 7805 mit 5V versorgt.
Als Verstärker IC für die Lautsprecher wollte ich den TDA7053 nehmen,
welcher für max. 40dB Verstärkung gut ist.
Womit wir zu meine Verständnis Problem kommen ...
Welche der folgenden Schaltungen macht mehr Sinn als Verstärker für's
PWM Signal:

1. Variante TDA7053 direkt an PWM und 9V Spannungsversorgung:

+5V                    +9V
 |                      |
+-------+             +---------+
|       |             |         |-------+--/|
| Mega8 |--PWM--[1K]--| TDA7053 |       |   | Lautsprecher ;)
|       |             |         |-------+--\|
+-------+             +---------+


2. Variante NPN vor TDA7053 mit 9V:

+5V                    +9V   +9V
 |                      |     |
+-------+              1K    +---------+
|       |               +----|         |-------+--/|
| Mega8 |--PWM--[1K]--|<     | TDA7053 |       |   | Lautsprecher ;)
|       |               |    |         |-------+--\|
+-------+               |    +---------+
                        GND

Hintergrund ist, das der Mega8 via PWM einen Ton ausgeben soll, der
auch zu hören ist ;)
TDA7053 weil er nur zwei Widerstände braucht (statt der tausenden von
Kondensatoren der anderen Verdächtigen)und mit 1W Leistung mehr als
ausreichend ist.

Die Frage bezieht sich darauf, das ich irgendwie nicht so ganz Peile,
wie der Verstärker-IC nun eigentlich auf das Eingangsisgnal reagiert.
Da die Verstärkung nicht über die angelegte VCC (also hier 9V) gehen
kann (oder hab' ich da was total verpeilt ??), stellt sich mir nun die
Frage wie die 40dB aussehen, wenn der Eingang maximal 5V haben kann und
die Versorgungsspannung 9V für den Verstärker IC beträgt.
Danke,
Markus

Autor: SuperUser (Gast)
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Also dein PWM Signal hat an sich ja schon eine Amplitude von 5V.

Wenn du das jetzt einfach so an den Verstärker anschliest ist der
völlig übersteuert.

Du hast also zwei Möglichkeiten:
a) erst das Nutzsignal aus dem PWM Signal herausfiltern
(Tiefpass-Filter) und dann dieses Nutzsignal verstärken.

Das macht Sinn, wenn deine Nutzsignal-Amplitude klein (wenige Bit's
Änderung der Pulsweite ist)

b) Das PWM Signal auf 9V bringen. Dafür reicht eigentlich - je nach
Anwendung - ein einziger Schalttransistor. Der Lautsprecher muss aber
AC  (über einen Kondensator) angeschlossen werden. Sonst fliest ein
DC-Strom.

-> Vmtl. ist b) für dich am besten. Also kein Verstärker, nur ein
Schalttransistor. Lautsprecher über Kondensator, der Lautsprecher
übernimmt die TP-Filterung.

Autor: Christian Rötzer (Gast)
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Das mit der TP-Filterung durch den Lautsprecher ist ein wenig zu
innovativ. Damit hätten wir glatt eine Class-D Endstufe gebaut.
Vorschlag: Baue hinter den Entkoppelwiderstand (1k) einen Kondensator
gegen Masse von sagen wir 15nF für 10kHz Grenzfrequenz, damit wird die
Endstufe einigermassen in ihren analogen Betriebsmodus überführt. Mit
welcher Frequenz läuft denn die PWM?

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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@Markus

>Hintergrund ist, das der Mega8 via PWM einen Ton ausgeben soll, der
>auch zu hören ist ;)

Ich vermute, dass bei Dir das PWM-Signal im Tastverhältnis 1:1

vorliegt mit einer Frequenz,

die das normale menschliche Ohr erfassen kann

(z.B, eine unangenehme 1KHz Frequenz) und

dass Du dieses Signal einfach nur hörbar machen möchtest?


einfachste Lösung:

- einen mindestens 220 Ohm Widerstand in Reihe mit dem Lautsprecher von
+5V an den Ausgang des ATmega8

(kann schon ziemlich laut sein und nachts Ärger mit Mitbewohnern
hervorrufen)


Bernhard

Autor: Markus (Gast)
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Hallo,
da ist doch glatt der Kondensator des Tiefpasses untergegangen ;)
Also am PWM Pin hängt ein Tiefpaß der alles über 10kHz herausnimmt ;)
Meine Frage bezog sich auf den TD7053 und dessen Ansteuerung.
Reicht es aus den TDA7053 mit den 9V zu versorgen, um 9V
Ausgangspannung am Lautsprecher zu haben oder muß das Eingangssignal
für den TDA auf 9V angehoben werden ?
Wie gesagt stehe ich hier gerade ziemlich auf'm Schlauch :(
Datenblatt des TDA7053 gibt's z.B. bei reichelt:
http://www.reichelt.de/inhalt.html?SID=14RCzsZtS4A...
Wenn der direkte Link nicht geht einfach nach 7053 suchen ;)
Danke,
Markus

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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>Reicht es aus den TDA7053 mit den 9V zu versorgen, um 9V
>Ausgangspannung am Lautsprecher zu haben oder muß das Eingangssignal
>für den TDA auf 9V angehoben werden ?


Stell uns mal bitte Deine komplette Schaltung für den TDA7053 zur
verfügung, es gibt zu viele Möglichkeiten einen solchen IC zu
betreiben, sonst orakeln wir nur.

Bernhard

Autor: Rahul (Gast)
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Wenn dein Verstärker 40dB macht, sollten ihm am Eingang 90mV reichen um
eine Ausgangsspannung von 9V zu erreichen...

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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@Rahul

>Ausgangsspannung von 9V zu erreichen...

das wäre aber nur die theoretisch mögliche

Spitzen-Spitzen-Spannung    ;)

Autor: Rahul (Gast)
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>das wäre aber nur die theoretisch mögliche Spitzen-Spitzen-Spannung
;)

Das bedeutet aber auch, dass Markus den Ausgang des AVR vorher nicht
noch verstärken muss, sondern eher dämpfen, da die 5V für nettes
Clipping sorgen werden...

Autor: Bernhard S. (bernhard)
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> sondern eher dämpfen

genau, denn mehr als Rechteck geht ja nicht ;)

Autor: Markus (Gast)
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OK,
damit wäre also meine Hauptfrage beantwortet ;)
Ich benötige also keinen Transistor am Eingang, sondern kann direkt den
PWM nach dem Tiefpaß an den Verstärker leiten.
Richtig ?
Wenn ich nun die PWM so einstelle, das maximal ein 100mV Pegel
entsteht, komme ich dann auf die maximal 9V am Ausgang des TDA7053 ?
Wobei ich mich Frage ob das überhaupt realisierbar ist ...
Und kann mir bitte mal jemand Tips zur Vermeidung von Clipping geben ?
Weil es sollen ja Töne herauskommen und kein wildes Rauschen ;)
Und die Schaltung ist ja oben angegeben, gut hier nochmal mit dem
Kondensator:

+5V                    +9V
 |                      |
+-------+              +---------+
|       |              |         |-------+--/|
| Mega8 |--PWM--[1K]+--| TDA7053 |       |   | Lautsprecher ;)
|       |           |  |         |-------+--\|
+-------+           |  +---------+
                   ---
                   ---
                    |
                   GND

Vielen Dank,
Markus

Autor: AxelR: (Gast)
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+5V                         +9V
 |                           |
+-------+               1uF +---------+
|       |                || |         |---+--/|
| Mega8 |--PWM--[1K]+--+-||-| TDA7053 |   |   | Lautsprecher ;)
|       |           |  | || |         |---+--\|
+-------+           |  \    +---------+
                   --- /
                   --- \ 10K
                    |  |
                    |  |
                   GND GND

Was steht denn im Datenblatt vom TDA7053?

kommen doch mSi. noch Koppel Cs am Eingang und an VCC(9V), oder?

Der 9V Block ist sowieso zu weich dafür. Einen 1000uF brauchst Du auf
jeden.

Wieviel Watt wären denn 9Volt an 4Ohm (von mir aus auch an 8Ohm)?

Dein TDA macht EIN Watt, nicht 10 oder gar 20!!

Gruß
AxelR.

Autor: TheMason (Gast)
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@markus :

ich würde an deiner stelle den pegel des gefilterten pwm-signals (also
hinter dem 1uF bei der schaltung von axel) auf ein kleines poti geben.
dann kannst du den besten pegel für den tda einstellen. hat den vorteil
das du den wertebereich der pwm voll ausnutzen kannst (macht sich vor
allem klanglich bemerkbar) und clipping vollständig vermeiden kannst
(da der tda nur mit dem signal gefüttert wird das er auch am ausgang
ohne clipping wiedergeben kann).

gruß
rene

Autor: Markus (Gast)
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@AxelR: - LHR-electronics(at)gmx.de:
"kommen doch mSi. noch Koppel Cs am Eingang und an VCC(9V), oder?"

Nein eben nicht, das ist ja der Grund warum ich gerade den gewählt
habe!
Laut Datenblatt Eingänge direkt ohne Koppelkondensator anschalten und
noch zwei 5,6K Widerstände und die Lautsprecher direkt an die
jeweiligen Ausgänge hängen ;)
Also für Verstärkung nur IC und zwei Widerstände notwendig ;)
Eigentlich nur einer für einen Lautsprecher ;)

"Der 9V Block ist sowieso zu weich dafür. Einen 1000uF brauchst Du
auf
jeden."

Hmm,
momentan hängt am 9V Strang ein 100µF und ein 100nF vor dem 7805 und
dem 7053.
Also VCC sieht so aus:


+9V-----+--------+------------+--------- +9V
        |        |            |
     [100µF]   [100nF]     [LM7805]--+-- +5V
        |        |            |     [0,1µF]
GND-----+--------+------------+------+


Meinst Du ich sollte den 100µF gegen einen 1000µF austauschen ?
Dann hab' ich ein kleines Größenproblem :(

@TheMason:
Das mit dem Poti habe ich mir auch schon überlegt, würde da ein 10K
ausreichen ?
Und sollte es linear oder log sein ?
Weil soweit ich mich Entsinne sind in Audio-Geräten log eingebaut ?

@All:
Wenn das mit der Verstärkung und PWM klappt, möchte ich zwei PWMs
verstärken, daher gleich den 1W Stereo-Amplifier ;)
1W ist ja das Maximum und es soll ja keine Halle beschallt werden,
sondern einfach ein paar klare Töne aus solchen Mini-Lautsprechern
kommen:
http://www.reichelt.de/inhalt.html?SID=14RCzsZtS4A...
Der hat nur 0,2Watt und das reicht Dicke aus.

Danke für den Input,
Markus

Autor: TheMason (Gast)
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@markus

also 10k sollten reichen, da der TDA ja denke ich einen recht
hochohmigen eingang hat. linear oder logarithmisch ist prinzipiell
egal, da du den wert eh nur einmal einstellen mußt. logarithmisch würd
ichs dann machen wenn du damit die lautstärke manuell einstellen willst
(wie bei einem verstärker) und das poti auch nach draußen geführt wird.
aber da das poti nur den signalpegel der pwm für den tda begrenzt
reicht auch ein lineares.

gruß
rene

Autor: Axel R. (axelr) Flattr this
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Der TDA7053 ist bei 8Ohm niht mehr für 9Volt spezifiziert ->Datenblatt
16Ohm oder besser 25Ohm Lautsprecher verwenden... (habe ich auch nicht,
ich weiss. Vorwiderstand?)

Man darf in der Applikationsschaltung sicher davon ausgehen, das das
ganze in einer UE Umgebung läuft (discMan, MP3-Player CD Portable
usw.)
Dort befindet sich das KoppelC für die Mugge in der vorhergehenden,
hier nicht gezeigten Stufe.
2 kleine 470uF/10V sind soo groß nicht. Es reicht vlt. auch einer.

Autor: Dirk Nasada (ichguck)
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Hallo, ich kram dieses Thema nochmal hervor. Ich will eine 
Carrera-Digitalbahn mittels µC steuern. Der µC gibt das PWM signal mit 
3,3V Amplitude aus. Nach dem Ausgang des µC will ich einen Widerstand 
schalten(1k)und anschließend in den Gate eines BUZ11 gehen. An Drain des 
BUZ11 möchte ich anschließend einen linearen Poti anfügen, um die 
Amplitude des verstärkten Signals endgültig einzustellen. Ich brauche 
eine Amplitude von 18V nach der Verstärkung und einen maximalen Strom 
von ca. 10A. Ich hänge momentan jedoch an der Auslegung der Quelle, 
welche ich an den Source PIN anschließen muss.
Könnt ihr mir helfen? mein Elektronik-Wissen ist leider beschränkt...
Vielen Dank und viele Grüße
Dirk

Autor: Bastler (Gast)
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Rahul schrieb:
> Das bedeutet aber auch, dass Markus den Ausgang des AVR vorher nicht
> noch verstärken muss, sondern eher dämpfen, da die 5V für nettes
> Clipping sorgen werden...

Wie sieht den ein geklipptes PWM (Rechteck) aus?

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