Home Theater Endstufe
Der Bedarf an billigen Home Theater Endstufen steigt immer weiter. Die billig Angebote aus dem Supermarkt mit 2W RMS pro Kanal sind klanglich absoluter Schrott, die teuren aus Fachgeschäften haben eine Unmenge Features, die man garnicht braucht, wenn man die Enstufe an die 6 Audieoausgänge eines PCs anschließt. Aus diesem Grund habe ich mir diese Endstufe gebaut, die einfach, nachbausicher und billig ist, aber trotzdem viel Leistung bietet (bis zu 400W pro Kanal) und eine gute Klanqualität besitzt.
Um
die Endstufe an die verschiedensten Bedürfnisse anpassen zu können,
ist die Schaltung modular aufgebaut.
Die Enstufe besteht aus mehreren Endstufenmodulen mit je 100W, 200W oder 400W
RMS, dem Netzteil, der Schutzschaltung und dem Eingangsvorverstärker.
Da Klangregler sowiso nur den Klang verfälschen, hab ich darauf verzichtet.
Wenn ich mehr Bass will, drehe ich einfach den Subwoofer lauter.
Über jedem Lautstärkeregler sitzt eine Clipping LED, die eine Übersteuerung
der Endstufe anzeigt. Mit 5x 100W und 1x 200W (für den Subwoofer) habe
ich es außer in der Testphase noch nie geschaft, die Clipping LED zum
leuchten zu bekommen.
Das
Endstufenmodul ist eines der einfachtsen Bauteile. Im TDA7293 ist alles notwendige
eingebaut, angefangen beim Vorverstärker, der Endstufe mit Strombegrenzung,
Mute und StandBy Funktion und sogar ein Clipping Detektor.
Da die großen Siebelkos direkt am Netzteil sitzen, reichen bei der Endstufe
kleine Elkos, die die Spannung nochmals etwas stabilisieren und die Endstufe
vom Schwingen abhalten.
Der Tiefpassfilter C4/R7 hat eine Grenzfrequenz von rund 20Hz und schützt die Endstufe vor Gleichspannungen. Für den Subwoofer Kanal sollte man C4 auf etwa 1uF vergrößern. Der Tiefpass R1/C5 hat etwa 50kHz Trennfrequenz und schützt die Endstufe vor HF Einkopplungen, da im PC Bereich genügend Störungen vorhanden sind. Die Verstärkung der Endstufe ist über R2 und R3 auf 101 fach eingestellt. Um die Endstufe voll auszusteuern benötigt man ein Signal von etwa 0,9Vss. Die normalen Pegel von Line Out Signalen liegt bei etwa 0,7Vrms, oder etwa 2Vss, also ausreichend um die Endstufe voll auszusteuern. C7 dient zur automatischen Offsetkomensation. Da man nie weiß ob die Endstufe in den positiven oder negativen Bereich driftet, wäre ein Folienkondensator oder Bipolarer Elko am besten, aber aus Kosten und Platzgründen wurde ein einfacher Elko verwendet.
Da
vieles vereinfacht wurde, passt die gesamte Schaltung auf eine 6x4cm große
Platine. Vorne sitzt der Audioeingang, rechts die Spannungsversorgung und der
Ausgang. An den beiden Pins vor dem TDA7293 ist der Clipping Ausgang und der
StandBy Eingang.
Der Mute Eingang muss leider auf der Platinenunterseite angelötet werden.
Der
rosafarbene Pin ist der Mute Eingang. Zusätzlich muss noch die rosa markierte
Verbindung hergestellt werden.
Das Platinenlayout gibt es hier.
Die
Stromversorgung besteht aus zwei Netztransformatoren:
Einer liefert die Hilfsspannung von 20V und +/-15V, und ist immer eingeschaltet,
sobald die Endstufe mit dem Netz verbunden ist.
Der zweite ist der eigentliche Trafo für die Endstufe und wird per Relais
geschaltet. Dieser Trafo sollte etwa 2x 30-35V Ausgangsspannung liefern. Die
Leistung richtet sich nach der Anzahl an Endstufen. Pro Endstufen IC sollte
der Trafo 1-1,5 A liefern, so das bei 6 Endstufen ein 500VA Trafo empfehlenswert
ist.
Die
Endstufen ICs benötigen eine symmetrische Betriebsspannung von mindestens
+/-15V. Wenn eine der beiden Spannungen unter 15V sinkt, beginnt das IC zu verzerren
oder zerstört sich im Extremfall (bei Ausfall einer Spannung) selbst. Aus
diesem Grund ist das Netzteil mit einer Schutzschaltung ausgestattet, die aus
beiden Teilspannungen den Mittelwert bildet (der im Idealfall 0V ist) und vergleicht
diesen mit Masse. Sobald die Spannung um mehr als 7,5V vom Nullpunkt abweicht,
wird der Thyristor gezündet, die Endstufe in den StandBy Mode gesetzt und
der Trafo abgeschaltet.
Das Ein uns Ausschalten der Endstufe ist absolut geräuschlos, da der Vorverstärker
usw. immer eingeschaltet ist, und so alle Kondensatoren bereits geladen sind.
Wenn man die Endstufe aus dem StandBy einschaltet, wird die Betriebsspannung
der Endstufe über das Relais eingeschaltet.
Weiterhin werden über R1, R2 und R3 die beiden Kondensatoren C5 und C6
geladen. Als erstes ist C5 geladen, so dass sich die Ensdtufe einschaltet. Kurz
darauf ist auch C6 geladen und die Stummschaltung der Endstufe wird beendet.
Das abschalten läuft genau umgekehrt: Der Netztrafo wird abgeschaltet,
über R2 und D1 entläd sich C6 sehr schnell, so dass die Enstufe sofort
stummgeschaltet und nach kurzer Zeit komplett abgeschaltet wird.
Der
TDA7293 kann leider nur 6,5A Strom liefern. Bei +/-45V ist er deshalb mit einem
4 Ohm Lautsprecher bereits etwas überfordert (wenn man das IC voll aussteuern
möchte). Daher lassen sich meherer Endstufen parallel schalten. Wenn die
Eingänge des ICs an der negativen Betriebsspannung liegen, wird die Vorstufe
des ICs abgeschaltet und das Eingangssignal muss an Pin11 angeschlossen werden.
Alle Ausgänge werden parallel geschaltet, ebenso wie die Betriebsspannung.
Die Endstufe kann nun 13A Strom liefern und ist nun auch für 2-4Ohm Lautsprecher
geeignet. Die Ausgangsleistung beträgt somit 200W an 4 Ohm.
Wem dies immer noch nicht reicht, der kann zwei solcher Module brücken
um damit 400W an 8 Ohm zu erreichen. Wenn man 4 TDA7293 parallel schaltet, und
diese dann brückt hätte man sogar 800W an 4 Ohm. Mit 8 ICs + gebrückt
wären es sogar 1600W an 2 Ohm. Mit 16 ICs....OK, man kann es auch übertreiben.
Mehr als 2 ICs + Brücke ist schon aus Kostengründen nicht mehr sinnvoll,
da würde ich dann auf eine Class D Enstufe umsteigen, da mir die Verlustleistung
zu hoch werden würde.