Hallo!
Ich würde gerne eine Endstufe bauen, über der ich zwei Lautsprecher mit
einem Mikrocontroller ansteuern möchte. (Rechteck-Signal mit
verschiedenen Frequenzen für die Tonhöhe und Pulsbreiten für die
Lautstärke)
Prinzipiell weiß ich, was eine Push-Pull Endstufe ist (in meinem Fall
N-Kanal und P-Kanal MOSFET in Serie, zwischen den beiden ist der
Ausgang).
Mein Problem liegt eher im Detail.
Soweit ich weiß, gibt es ja kurze Momente beim Umschalten, wo beide
MOSFETS leiten. Dabei sollen ja auch hohe Ströme fließen. Und wenn das
zu oft passiert (bei 1000Hz wird das wsl schon der Fall sein) werden die
beiden zu heiß.
Wie kann man also so eine Schaltung korrekt aufbauen, sodass dies nicht
passiert?
Könnte mir jemand das erklären? Oder einen passenden Artikel empfehlen?
Wäre sehr dankbar!
Gruß
Guest schrieb:> Prinzipiell weiß ich, was eine Push-Pull Endstufe ist (in meinem Fall> N-Kanal und P-Kanal MOSFET in Serie, zwischen den beiden ist der> Ausgang).>> Soweit ich weiß, gibt es ja kurze Momente beim Umschalten, wo beide> MOSFETS leiten.
Kommt auf die konkrete Schaltung an.
Arbeiten die Transistoren als Sourcefolger (mit verbundenen
Gate-Anschlüssen als Eingang und verbundenen Source-Anschlüssen als
Ausgang), gibt es keine Querströme. Aber die maximale Ausgangsspannung
ist ohne weitere Maßnahmen (erhöhte Steuerspannung) deutlich geringer
als Vcc.
Arbeiten die Transistoren in Drainschaltung (mit verbundenen
Drain-Anschlüssen als Ausgang, Source an +Vcc bzw. -Vcc) dann muss man
das Ansteuertiming so machen, dass nie beide leitend sind, also den
gerade leitenden Transistor ausschalten und den anderen etwas verzögert
einschalten. Es gibt Treiber-IC, die das intern machen.
Guest schrieb:> Wie kann man also so eine Schaltung korrekt aufbauen, sodass dies nicht> passiert?
Man muss halt die dead time passend einstellen,
manche MOSFET-Treiber machen das von selbst wie LTC1154.
Ansonsten wider Widerständen vor dem Gate
1N4148
+--R1--|>|--+ |
Steuersignal --+ +--|I MOSFET
+--R2--|<|--+ |
kann man jede dead time einzeln beeinflussen.
Guest schrieb:> Könnte man diese Schaltung:> https://de.wikipedia.org/wiki/Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor#/media/File:CMOS_inverter_(enhancement)_with_currents_DE.svg>> Direkt an einem Mikroconroller betreiben, falls UDD 5V ist?
Wenn du logic Level FETs hast und der µC mit 5V versorgt wird: Ja.
Das Problem mit den Querströmen wird sie aber nicht lösen.
> Welchen Widerstand würde man noch zwischen UEingang und dem uC-PIN> hängen?
Abhängig von den FETs null bis weniges Dutzend Ohm.
> Und welchen zwischen UEingang und Uss?
Dass die FETs sicher sperren wenn der µC im Reset ist? Dann reichen auch
100k.
Bei 5 V Versorgung hat man oft noch keine Probleme mit Querstörmen, denn
die Schellspannungen von P und N Kanal FET sind in der Summe oft bei
etwa 5 V. Der kritische Bereich wo beide FETs leiten ist also gering,
sofern es ihn überhaupt gibt.
Einfacher nimmt man ein Gate Treiber IC wie ICL7667 oder für weniger
Leistung auch einen OP oder Inverter.
Hallo!
Den ICL7667 hätte ich sogar, aber soweit ich weiß, ist der nicht zum
Treiben von Push-Pull-Schaltungen gedacht, sondern nur für zwei enzelne
MOSFETs. Übersehe ich da was?
Danke!
Um welche Versorgungsspannung geht es überhaupt?
Muss noch ein Pegelwandler davor?
Wie schnell, also welche Frequenz? Eine kleine Auswahl ist unter:
https://www.mikrocontroller.net/articles/Pegelwandler#5_V_.E2.87.92_9..15.28..30.29_V
Durch R1 im Bild soll ein Shoot-Through verhindert werden.
Den Wert muss man je nach Mosfet und Versorgungsspannung ermitteln.
Vorzugsweise sollte ein Schmitt-Trigger davor, wie im "Functional
Diagram" des ICL7667.
Hallo!
Ich möchte mit der Schaltung zwei Fernseh-Lautsprecher betreiben, die
ich demnächst aus einem alten TV ausbauen werde.
Es sollen Töne bis 1000Hz rauskommen.
Die Spannungsform ist Rechteck (PWM).
Die Spannungshöhe kenne ich noch nicht, da ich, wie gesagt die
Lautsprecher noch nicht kenne...
Danke im Voraus!
Gruß!
Guest schrieb:> Es sollen Töne bis 1000Hz rauskommen.>> Die Spannungsform ist Rechteck (PWM).
Wenn ein Mensch es sich anhören soll ... filtern, oder direkt eine
Sinus-DDS nehmen.
Torsten C. schrieb:> PushPull.png
So geht das natürlich nicht. Die MOSFETs brauchen viel zu hohe UGS, und
die schwankt auch noch, also muss man stabilisierend Source-Widerstände
einbauen, und die müssen recht hochohmig sein.
Der Weg von dieser Wikipedia-Prinzipskizze bis zur funktionierenden
Schaltung ist noch weit.
Michael B. schrieb:> Der Weg von dieser Wikipedia-Prinzipskizze bis zur funktionierenden> Schaltung ist noch weit.
Ja, auch der Typ "SI2302DS", der sich hier versehentlich eingeschlichen
hat, passt nicht, mit seiner U_GS(th)min = 0.65V.
Übliche Basis-Emitter-Spannungen an den BJTs sind schon größer als 0.65V
und der Eingang wird in der Regel auch nicht komplett von "Rail zu Rail"
geschaltet.
Es ist eine Prinzipskizze, wie Du sagst.
Michael B. schrieb:> Die MOSFETs brauchen viel zu hohe UGS
Wie meinst Du das? Ich dachte eher umgekehrrt (s.o.).
Aber um bei diesem 'untauglichen' Beispiel zu bleiben:
Wie klein müsste V_GS denn Deiner Meinung nach sein?
V_GS=2.5 V finde ich nicht gerade "viel zu hoch".
Und was meinst Du mit stabilisierenden Source-Widerständen?
Soll die Last etwa durch einen Widerstand fließen?
Torsten C. schrieb:> Wie klein müsste V_GS denn Deiner Meinung nach sein?
Die 2.5V sind nicht unrealistisch, bei Bipolartransistor wären es 0.7V.
Wie gross sind die Schwankungen ?
Beim Bipolartransistor so 0.2V, bei MOSFET eher 1V.
Also muss am Source-Widerstand so viel Spannung abfallen, daß der
Ruhestrom nicht zu sehr schwankt.
Beim Bipolartransistor sind so 0.22 Ohm als Emitterwiderstand üblich.
Beim MOSFET wären das eher 2 Ohm.
Entsprechend viel Spannung und Verlustleistung entsteht.
Hallo!
Nun habe ich die Lautsprecher ausgebaut. Leider war nur ein Lautsprecher
im TV, ich musste noch einen anderen TV aufmachen, um von dort noch
einen Lautsprecher herauszunehmen.
Beide haben 15 Ohm. Auf einem steht noch 10W, auf dem anderen steht nur
die Impedanz.
Ich gehe mal davon aus, dass beide Lautsprecher 10W haben....
Dann bräuchte ich ja laut P=U²/R => U=12,25V, also ca 12V.
Das wäre dann der RMS-Wert.
Bei einem Rechteck ist der Crest-Faktor 1, also ist Upeak=12V.
Also ist Upp=24V. Das ist die Spannung zwischen GND und U+, was dann die
Push-Pull-Stufe bekommt. Durch das Wegfiltern des Gleichanteils durch
den ELKO, der in Serie zu den Lautsprechern kommt, wird dann Upeak=12V.
Den ELKO dimensioniere ich wie folgt:
Tau=R*C => Tau/R=C
Tau=halbe Periodendauer der niedrigsten Frequenz, die ausgegeben werden
soll, die wäre bei mir 200Hz.
Also T=1/f=1/200Hz=5ms => T/2=2,5ms
2,5ms/7,5Ohm=333µF. Zur Sicherheit also 470µF. Am besten Low-ESR.
Übersehe ich etwas?
(Bitte ausbessern, falls ich etwas falsch beschrieben habe...)
Und jetzt bräuchte ich also noch die Push-Pull Endstufe für 24V und wenn
ich mich nicht täusche I=U/R=24V/7,5Ohm=3,2A.
Ich dachte auch schon an eine Motor-Halbbrücke. Wie gesagt, ich brauche
es nur für ein Rechtecksignal. Es muss nicht schön klingen, es wird nur
zur Signalisierung bestimmter Ereignisse im Haus dienen.
(Ich habe die Töne schon mit Audacity "konstruiert", es klingt für mich
in Ordnung)
Vielen Dank im Voraus!!
Gruß
Michael B. schrieb:> Wie gross sind die Schwankungen
Welche Schwankungen? Der U_GS-Bereich ist in SI2302DS.png eingekringelt.
Der SI2301DS ist noch schlimmer: -0,45V .. -2,5V.
Wie gesagt: Bei 0,65V oder 0,45V bekommt man die Mosfets per BJT so
nicht sicher 'ausgeschaltet'. U_GX(th)min müsste größer sein.
Michael B. schrieb:> 0.22 Ohm als Emitterwiderstand
OK, klingt plausibel.
Michael B. schrieb:> … daß der Ruhestrom …
Welcher Ruhestrom? Eine CMOS-Endstufe mit einem nennenswertem Ruhestrom
macht m.E. keinen Sinn.
Aber eigentlich sind SI2302DS/SI2301DS nicht entscheidend, ich hatte nur
vergessen den 'value' in eagle auszublenden. Es fragt sich eher, welche
MOSFETS geeignet wären. Hier werden IRFP9240 und IRFP250 für 60V
genutzt:
http://www.talkingelectronics.com/projects/MOSFET/MOSFET.html schreibt:
> Here is an audio amplifier using PUSH PULL mode to drive a speaker
Der würde vielleicht auch eher zum lautsprecher vom TO passen. Das ist
kein Wikipedia-Prinzip-Bild, sind dafür aber auch mächtig viele
Bauteile. Hier nochmal das Bild direkt:
http://www.talkingelectronics.com/projects/MOSFET/images/60vMOSFETamp.gifGuest schrieb:> Also ist Upp=24V
OK, etwas weniger als 60V. Vielleicht hilft die Schaltung trotzdem.
Torsten C. schrieb:>> … daß der Ruhestrom …> Welcher Ruhestrom?
Alle Analogendstufen müssen einen Ruhestrom haben, sonst sind die
Übernahmeverzerrungen gewaltig, auch bei Rechteckansteuerung.
Torsten C. schrieb:> http://www.talkingelectronics.com/projects/MOSFET/MOSFET.html schreibt:>> Here is an audio amplifier using PUSH PULL mode to drive a speaker> Der würde vielleicht auch eher zum lautsprecher vom TO passen.
Eine gute Darstellung der Probleme.
@Harald: Zustimmung!
Aber ja, es ginge auch mit so einer einer Halbbrücke.
Guest schrieb:> Zur Sicherheit also 470µF.
@Guest:
Jetzt kannst Du Dir noch überlegen, wie sich der Kondensator auflädt,
wenn gerade kein Ton raus kommt, und was das für die Lautsprecherspule
bedeutet.
Willst Du die Lautstärke irgendwie verstellen? Falls ja, wie?
Hallo!
Danke für die Antworten!
@Torsten:
Wie meinst du das mit dem Aufladen des Kondensators?
Laut meinem Verständnis entladet sich der Kondensator, wenn kein Ton
rauskommt, weil dann auf beiden Seiten 0V anliegt...
Das macht er dann genau ein Mal nach dem letzten Ton.
Du meinst, das ist schlecht für die Spule?
Die Lautstärke würde ich gerne über die Pulsbreite verstellen.
@Harald (und alle anderen)
Kannst du mir bitte so einen NF-IC für zwei 15Ohm/10W-Lautsprecher
empfehlen?
Bitte einen von Conrad oder Amazon, da ich dort die anderen Teile auch
bestelle...
Danke im Voraus!
Gruß
Max H. schrieb:> Mit dem TDA2030 hab ich ganz gute Erfahrungen gemacht.
Bei dem muss man aber beachten, das der eine Mindestverstärkung
von ca. 30dB braucht, damit er nicht schwingt.
Harald W. schrieb:> Bei dem muss man aber beachten, das der eine Mindestverstärkung> von ca. 30dB braucht, damit er nicht schwingt.
Das ist dann nichts für mich, würde ich sagen, nicht? Es wär ja blöd das
5V Signal auf irgendwelche Millivolts runterzuteilen um dann wieder 12V
daraus zu machen....
Kennt vl jemand eine gute Halbbrücke? (mit uC direkt ansteuerbar,
unsymmetrische Versorgung, 24V)
Und bitte noch meine Berechnung bzgl. Kondensator und Spannungshöhe
beurteilen...
Danke im Voraus!
Gruß
Harald W. schrieb:> eine Mindestverstärkung von ca. 30dB
Bei mir steht im Datenblatt:
> 1. Closed loop gain must be higher than 24 dB
Falls der Frequenzgang nicht so entscheidend ist: Kann man nicht einfach
ein paar Picofahrrad von Pin 4 nach Pin 2 legen, damit der nicht
schwingt?
Guest schrieb:> Das macht er dann genau ein Mal nach dem letzten Ton.
Ach so? Ich kenne jetzt Deine gesuchte "gute Halbbrücke" nicht. Ich
hätte vermutet, auch in den Pausen zwischen den Tönen. Um so besser.
Torsten C. schrieb:> @Guest:>> Jetzt kannst Du Dir noch überlegen, wie sich der Kondensator auflädt,> wenn gerade kein Ton raus kommt, und was das für die Lautsprecherspule> bedeutet.Torsten C. schrieb:> Guest schrieb:>> Das macht er dann genau ein Mal nach dem letzten Ton.>> Ach so? Ich kenne jetzt Deine gesuchte "gute Halbbrücke" nicht. Ich> hätte vermutet, auch in den Pausen zwischen den Tönen. Um so besser.
Damit da kein Missverständnis aufkommt:
Du fragtest, was der Kondensator macht wenn kein Ton mehr rauskommt. Und
da schrieb ich, dass er sich da entladet.
Natürlich ladet sich der Kondensator dazwischen auf und ab.
Bei der positiver Halbwelle des Rechtecks fließt der Strom von Plus nach
Masse über dem Lautsprecher und dem Kondensator.
Ohne Kondensator würde der Strom bei der "negativen" Halbwelle, also
wenn die Spannung 0V ist, gar nicht fließen. So fließt aber der Strom
aus dem Kondensator zurück, also in umgekehrter Richtung durch den
Lautsprecher, so wie es sein soll.
Ich vermute anhand Deiner Beschreibungen, dass sich bei "Ton an" der
Kondensator langsam auf einen DC-Anteil von 12V auflädt und dass er sich
bei "Ton aus" jeweils wieder entlädt.
In den Übergängen hättest Du immer DC-Anteile auf der
Lautsprecher-Spule.
Es war ja nur ein Hinweis, darüber nachzudenken, bevor Du die
Schaltung aufbaust.
Hallo!
Danke für den Hinweis, habe mir jetzt intensiv Gedanken gemacht und mit
LtSpice simuliert und die Gleichanteile gesehen...
Die Frage ist nun, ob das ein Problem für den Lautsprecher ist...
Weißt du / Wisst ihr das?
Habe mir mit LtSpice auch den RMS-Wert der Leistung angesehen. Der ist
in den ersten paar ms natürlich recht hoch, pendelt sich dann aber ein.
Je nach Kondensatorgröße halt...
Wenn man die ersten 40ms anschaut ist die RMS-Leistung z.B. 10,48W. Das
dürfte für den Lautsprecher verträglich sein, nicht?
Wenn man jedoch die Pulsbreite ungleich 50% macht, ist der Gleichanteil
permanent da....
Das ist natürlich nicht gut...
Ich glaube ich werde die Lautstärke über den Regler am Netzteil einmal
einstellen und die PWM auf permanent 50% lassen...
Ich möchte mal anregen, dass man wie Harald schon sagte, mit
Audioverstärkern deutlich problemloser zum Ziel kommt.
Und die Leistung von 10 W wäre auch nochmal zu überlegen: 10 W
Reckteckgepiepse sind unglaublich laut und unerträglich. Falls du kein
Fussballstadion akustisch ausmessen möchtest, reicht 1 W leicht, um viel
Krach zu machen.
Hallo!
Danke für den Hinweis!
Es sollte u.a. eine Hausglocke sein. (Außerdem noch verschiedene
Ereignisse im Haus signalisieren)
Reichen trotzdem 1W?
Ich wollte auch einen ultralauten Modus einbauen, für den Fall, dass die
Glocke überhört wird... (ausgelöst durch eine spezielle
Tastenkombination, die nur Personen aus dem Haushalt bekannt ist)
Wie viel W bräuchte das? (Um zB eine laute Stereoanlage aus dem
Nachbarzimmer deutlich zu übertönen?)
Und an welche Schaltung dachtest du? Kennst du einen guten
Audio-Verstärker-Baustein?
Danke im Voraus!
Guest schrieb:> Es sollte u.a. eine Hausglocke sein. (Außerdem noch verschiedene> Ereignisse im Haus signalisieren)
Bitte kein Rechteck. BITTE NICHT. Allen Menschen im Haus zu liebe.
Danke.
Marian B. schrieb:> Allen Menschen im Haus zu liebe.
Auch etwas "Abwechslung" kann nicht schaden. Irgendwann nervt der Ton,
egal wie erträglich er in den ersten Tagen und Wochen auch sein mag:
Beitrag "Re: Musik beim öffnen einer Tür abspielen"Guest schrieb:> Bitte unsymmetrische Versorgung
Vielleicht mit einer Brücken-Endstufe? Dann muss die Masse keinen großen
Strom liefern und es reicht eine 'virtuelle Masse'.
Nur so ein Gedanke, vielleicht geht es auch irgendwie noch 'schlauer'.
Was spricht gegen zwei TDA2030?
666ct für zwei Stück bei Reichelt
130ct für zehn Stück bei AliExpress
Beide Preise incl. Versand.
Torsten C. schrieb:> Nur so ein Gedanke, vielleicht geht es auch irgendwie noch 'schlauer'.
Koppelkondensator, so wie der TDA2030 für die Anwendung im Autoradio
gedacht wurde.
Vor einigen Jahren gab es noch so "kleine" (DIP-28?) CMOS-Chips mit
eingebautem ADC, SRAM und DAC, die ein paar Sekunden Musik aufnehmen
konnten und auf ein Triggersignal hin abgespielt haben. Ist heute
wahrscheinlich schwerer beschaffbar als ein billiger MP3-Player, der
auch wesentlich längere Tonanordnungen in besserer Qualität
wiedergeben kann.
Marian B. schrieb:> Koppelkondensator
OK, ich dachte, der sei größer und teurer als ein zweiter TDA2030.
Und die Versorgungsspannung könnte kleiner sein, falls das gewünscht
ist.
Guest schrieb:> Wie viel W bräuchte das? (Um zB eine laute Stereoanlage aus dem> Nachbarzimmer deutlich zu übertönen?)
Das liegt allein am Aufbau deines Schallwandlers und hat recht wenig
mit der hier ständig bemühten elektrischen Leistung zu tun.
Dafür gibt es spezielle Signalgeber, die in ihrer Einsatzfrequenz in
Resonanz schwingen. Dann reichen ein paar mW damit dir die Ohren
abfallen.
Thomas
Naja, vielleicht sollte ich gleich eine Feuerwehrsirene nehmen...
Nein, Spaß beiseite, ich möchte die Lautsprecher in eine Box mit Löchern
einbauen...
Ein Audio-Verstärker klingt verlockend, da ich dann die Lautstärke
selbst über ein Poti jederzeit einstellen könnte. Eine einfache Brücke
(als fertiger Baustein) lockt natürlich mit einfachem
Schaltungsaufbau... (wobei ich damit eher die Sicherheit meine, dass es
funktionieren wird, und nicht zum Schwingen anfängt, sodass es mitten in
der Nacht sehr laut zum Pfeifen anfängt, oder so...)
Guest schrieb:> Eine einfache Brücke (als fertiger Baustein) lockt natürlich
Diese Module habe ich mal viel zu teuer gekauft und nun warten sie in
der Bastelkiste auf das nächste Projekt, weil das ursprüngliche Projekt
gestorben ist:
http://www.aliexpress.com/snapshot/271066949.html
Bei Interesse schicke mir 'ne PN.
Hubert G. schrieb:> Suche mal nach Class D Verstärker.
Zumindest steht "Class D Audio Amplifier Board" drauf.
Meintest Du sowas?
Hallo!
Danke für dein Angebot, aber ich würde gerne alles auf einem Board
aufbauen...
Ich habe mich für ein STA540 entschieden. Der kann unsymmetrisch
versorgt werden, hat eine einfache Beschaltung und eine fixe Verstärkung
von 20dB. (Faktor 10 also)
Werde einen Poti einbauen und mit dem die Lautstärke einstellen, wie es
für mich passt.
Vielen Dank nochmals für all die vielen hilfreichen Antworten, die mich
zu dieser Entscheidung verholfen haben!
Evtl. werde ich meine Schaltung hier hochladen und euch um eine kurze
Kontrolle bitten. (Oder vl in einem neuen Thread)
Gruß!
OK, noch eine Idee zum DC-Anteil, auch am Audio-Verstärker:
Den GPIO-Pin bei "Ton aus" auf Input schalten, dann kann z.B. über das
Lautstärke-Poti und den Eingangs-Kondensator des Audio-Verstärkers der
DC-Sprung bei "Ton an" vermieden werden.
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