Class-A-Endstufe berechnen

Harald W. schrieb:
>
> Dann nimm doch einfach die Berechnung für 3 Ohm. Dann hast Du noch
> Reserven, falls die Impedanz Deines Lautsprechers schwankt.

Was für Reserven? Das ist dann einfach eine Fehlanpassung der 
Wellenimpedanz.

Dietmar S. schrieb:
> ...

Was dir fehlt ist glaube ich Verständnis wie sich der Ausgangswiderstand 
berechnet. Das hat mit Verstärkern erstmal weniger zu tun sondern mit 
Anpassnetzwerken.

Dietmar S. schrieb:
> Also im Grunde verstehe ich die Schaltung schon, trotzdem haperts
> irgendwie und woran es genau liegt kann ich nicht wirklich beschreiben.
> Ich bräuchte einfach mal eine Beispielrechnung.

Der Basiswiderstand des oberen Transistors muss einfach nur so bemessen 
werden, dass der obere Transistor den maximalen Ausgangsstrom an 4R Last 
liefern kann. Da hängt alles von der Stromverstärkung des T2 bei dem 
max. Strom und der gegebenen Uce ab. Da kann man zwar rechnen, aber die 
individuellen Eigenschaften schwanken so stark, dass die Rechnung eh für 
die Tonne ist und man das experimentell einstellt.

Wilma Streit schrieb:
> Fehlanpassung der Wellenimpedanz
> Ausgangswiderstand
> Anpassnetzwerken
Kann es sein, dass du übersehen hast, dass es sich hier nicht um 
HF-Endstufen handelt?

- Eine Wellenimpedanz gibt es bei Lautsprechern und NF-Verstärkern 
nicht.
- Nach einem Ausgangwiderstand wurde nicht gefragt.
- Anpassnetzwerke gibt es in der NF-Technik auch nicht.

Zwar keine keine fertige Berechnungsgrundlage, aber im Prinzip muss der 
Ruhestrom in der Endstufen so groß sein, wie die Last bei maximaler 
Aussteuerung braucht, damit beide Transistoren immer leiten. Also z. B. 
12 V Betriebsspannung,  macht (theoretisch maximal) +/-6 V 
Ausgangsspannung, macht (theoretisch maximal) +/-2 A Ausgangsstrom. Also 
(theoretisch): 2 A Ruhestrom

In der Praxis werden die +/-6 V nicht erreicht, damit auch die +/-2 A 
nicht, so dass die 2 A Ruhestrom gut für ein bisschen Reserve sind.

Harald W. schrieb:
>
> Dann nimm doch einfach die Berechnung für 3 Ohm. Dann hast Du noch
> Reserven, falls die Impedanz Deines Lautsprechers schwankt.

Ich muss ja auch noch den Kühlkörper berechnen und dazu brauche ich 
überhaupt mal das Verständnis wie ich auf die Verlustleitung der 
Transistoren komme. So grob weiß ich das noch aus der Ausbildung, aber 
die ist 35 Jahre her und wenn ich's selbst rechnen will klemmt's halt 
überall.

Später möchte ich vielleicht andere Transistoren nehmen oder dieses 
Modul (platzsparend, preiswert und fertig aufgebaut, aber für 8 Ohm):
https://www.audiophonics.fr/en/amplifier-boards/ttc5200-class-a-amplifier-bipolar-2x10w-8-ohm-p-11617.html

Der Zahn der Zeit schrieb:
> Zwar keine keine fertige Berechnungsgrundlage, aber im Prinzip muss der
> Ruhestrom in der Endstufen so groß sein, wie die Last bei maximaler
> Aussteuerung braucht, damit beide Transistoren immer leiten. Also z. B.
> 12 V Betriebsspannung,  macht (theoretisch maximal) +/-6 V
> Ausgangsspannung, macht (theoretisch maximal) +/-2 A Ausgangsstrom. Also
> (theoretisch): 2 A Ruhestrom

Das ist keine normale Class-A-Schaltung, sondern hier arbeiten die 
Transistoren im Gegentakt, so daß der Ruhestrom nicht so groß sein muss.

ArnoR schrieb:
> Das ist keine normale Class-A-Schaltung, sondern hier arbeiten die
> Transistoren im Gegentakt, so daß der Ruhestrom nicht so groß sein muss.

Meine Beispiele arbeiten nicht im Gegentakt und benötigen eine einfache 
Versorgungsspannung.

Dietmar S. schrieb:
> Meine Beispiele arbeiten nicht im Gegentakt

Sagtest du nicht du hättest die Funktion verstanden?

Mark S. schrieb:
> Falsch. Diese Schaltung kann in A, AB oder auch B betrieben werden. Ist
> einzig und allein eine Frage des eingestellten Ruhestromes.

Was redest du denn da? Natürlich arbeiten die Endtransistoren im 
Gegentakt. Wenn der Treibertransistor Q3 größeren Basisstrom in den Q1 
liefert, nimmt der Basisstrom in Q2 ab. -> Gegentaktaussteuerung der 
Endstufe im A-Betrieb.

Mark S. schrieb:
> Allerdings kämest Du bei 4 Ohm und 32V Betriebsspannung auf einen
> Ruhestrom von 3-4A, verheizt also mal so eben runde 100W in den beiden
> Ausgangstransistoren. Hast Du eine Vorstellung, wieviel Kühlkörper Du
> dafür bräuchtest?

Gar nicht so viel. Bei 3 Ohm sind es 17 Volt Betriebsspannung, dann hält 
sich der Kühlkörper noch in Grenzen, vielleicht 1K/W (pro Kanal). Wenn 
ich daran denke wieviel KW ich in meinem Leben mit Glühbirnen verbraten 
habe, dann interessiert mich das bisschen Stromaufnahme nicht.

Aber ich möchte auch gar nicht über den Sinn und Unsinn dieser Schaltung 
diskutieren, sondern ich würde sie gerne verstehen und berechnen können.


ArnoR schrieb:
> Sagtest du nicht du hättest die Funktion verstanden?

War Unsinn, ich nehms wieder zurück, es ist lediglich keine 
Komplementärendstufe

Mark S. schrieb:
> Haperts mit dem Lesen? Wo habe ich geschrieben, dass das keine
> Gegentaktendstufe ist?

Bei dir scheint es nicht nur da ein Problem zu geben. Hier bitte:

Mark S. schrieb:
> ArnoR schrieb:
>> Das ist keine normale Class-A-Schaltung, sondern hier arbeiten die
>> Transistoren im Gegentakt, so daß der Ruhestrom nicht so groß sein muss.
>
> Falsch.

Mark S. schrieb:
> ArnoR schrieb:
>> Das ist keine normale Class-A-Schaltung, sondern hier arbeiten die
>> Transistoren im Gegentakt, so daß der Ruhestrom nicht so groß sein muss.
>
> Falsch. Diese Schaltung kann in A, AB oder auch B betrieben werden.
Das wollte ich auch gerade antworten. Ich bin aber etwas überrascht, 
dass das doch so unbekannt ist. Auch Gegentakt-Endstufen können im 
A-Betrieb arbeiten.

Dietmar S. schrieb:
> Ich muss ja auch noch den Kühlkörper berechnen und dazu brauche ich
> überhaupt mal das Verständnis wie ich auf die Verlustleitung der
> Transistoren komme.
Das ist jetzt geradezu trivial:

Gesamte Verlustleistung = Betriebsspannung * Ruhestrom

Minimal erforderlicher Wärmewiderstand des Kühlkörpers = (Max. zulässige 
Sperrschichttemperatur - Umgebungstemperatur ) / Gesamte Verlustleistung 
- 1/2 * (RTh_J-C + RTh_C-KK)

RTh_J-C = Wärmewiderstand Sperrschicht - Gehäuse
RTh_C-KK = Wärmewiderstand Gehäuse - Kühlkörper (Größenordnung 1° / W).

Der Zahn der Zeit schrieb:
> Das wollte ich auch gerade antworten. Ich bin aber etwas überrascht,
> dass das doch so unbekannt ist. Auch Gegentakt-Endstufen können im
> A-Betrieb arbeiten.

Ich meine etwas anderes, nämlich, dass diese spezielle Class-A-Schaltung 
hier im Gegentakt-Betrieb arbeitet, im Gegensatz zur "normalen" Class-A, 
die im Eintakt-Betrieb arbeitet. Deswegen kann hier der Ruhestrom 
kleiner als bei der normalen Class-A sein.

Der Zahn der Zeit schrieb:
> Auch Gegentakt-Endstufen können im A-Betrieb arbeiten.

Bekannt? Ja. Verstanden? Nein. Erschoepfende Lektuere - wo?

ArnoR schrieb:
> Deswegen kann hier der Ruhestrom
> kleiner als bei der normalen Class-A sein.

Wieso genau?

Anfaenger schrieb:
> ArnoR schrieb:
>> Deswegen kann hier der Ruhestrom
>> kleiner als bei der normalen Class-A sein.
>
> Wieso genau?

Beispiel: Im Ruhezustand fließt 1A Ruhestrom durch die Endstufe. Nun 
wird der untere Transistor angesteuert und soll 2A Strom aufnehmen (nach 
Masse ableiten). Gleichzeitig wird dabei der obere Transistor auf 
praktisch 0A abgeregelt (Gegentakt-Ansteuerung). Also fließt jetzt durch 
den oberen kein Strom, durch den unteren aber 2A. Diese 2A sind jetzt 
der Ausgangsstrom und doppelt so groß wie der Ruhestrom. Bei umgekehrter 
Aussteuerung analog.

Man kann es allgemein so formulieren:
Wenn sich der Strom in einem Transistor um den Betrag dI ändert, so 
ändert er sich im anderen um den Betrag -dI, die Differenz ist daher 
2dI, das ist der Ausgangsstrom. Das gilt solange bis der Strom durch 
einen Transistor =0 geworden ist (Übersteuerung), also dImax=Iruhe. Der 
maximale Ausgangsstrom ist somit 2Iruhe.

Christian S. schrieb:
> Als Lektüre empfehle ich dieses Buch:
> http://milas.spb.ru/~kmg/

Danke für die Tipps. Der Download ist sicher nicht legal, aber 
interessante Webseite.

Ich nehme an, es handelt sich um folgende Bücher?
Designing Audio Power Ampflifiers (Bob Cordell)
Audio Power Amplifier Design Handbook (Douglas Self)

Ich schaue sie mir mal genauer an und wenn sie mir gefallen versuche ich 
eins oder beide gebraucht zu bekommen. Zumindest beim ersten sind bei 
Amazon ziemlich viele Seiten in der Buchvorschau zu sehen.

Klaus R. schrieb:
> Tietze/Schenk.

Danke, hier wirds tatsächlich super erklärt! Lustigerweise hatte ich das 
Buch in meinem Schrank stehen, es war mir nur aufgrund des alten 
Einbandes (3. Auflage) nicht aufgefallen.

> Aber warum willst Du eine Heizung bauen?

Das kann ich auch nicht so genau erklären. Hauptsache sie funktioniert.

Klaus R. schrieb:
> Wenn Du etwas herumspielen möchtest, dann kann ich Dir LTspice wärmstens
> dazu empfehlen.
> mfg klaus

Das habe ich vor einiger Zeit schon mal versucht. Hab mich erstmal in 
LTspice eingearbeitet, was noch ganz leicht war. Mir fehlte dann aber 
das Modell für den Lautsprecher und ich wusste nicht wie ich da weiter 
vorgehen sollte.

Klaus R. schrieb:
> ich dachte nur an den Verstärker. Für Boxenentwicklung gibt es extra
> Software.

Damals war mir halt nicht klar, dass es ein simpler Widerstand getan 
hätte.

Rainer V. schrieb:
> Viel Erfolg und Gruß, Rainer

Danke!

Es macht wahrscheinlich keinen Sinn, dass ich mich weiter damit befasse. 
Dazu fehlen mir entweder zu viele Grundlagen oder es mangelt mir an 
Gehirnzellen...

Die Erklärung zum Emitterfolger kann ich nämlich überhaupt nicht auf 
meine Schaltung übertragen. Ich habe keinen RE, sondern einen zweiten 
Transistor und einen Ausgangskondensator. Ich weiß nicht was ich mit dem 
RE machen soll.

Meine Schaltung sieht so aus:
http://x01a4.net/dirc7/elec/jlh-1969.jpg

Für 10 Watt Ausgangsleistung sind folgende Dimensionierungen angegeben, 
die ich einfach gerne nachrechnen können möchte:

(U=Betriebsspannung, I=Ruhestrom)
3 Ohm: U = 17V, I = 2A
8 Ohm: U = 27V, I = 1,2A
15 Ohm: U = 36V, I = 0,9A

Dass die Leistung als Effektivwert angegeben ist und ich U und I in 
Spitzenwerte umrechnen muss und die 0,6 Volt für die Transistoren 
berücksichtigen, kapier ich ja noch, aber das wars auch schon. Das kann 
doch eigentlich nicht so schwer sein?

Dietmar S. schrieb:
> Die Erklärung zum Emitterfolger kann ich nämlich überhaupt nicht auf
> meine Schaltung übertragen.

Genau, geht nicht.
Deine Schaltung hat in der Endstufe eine Emitterschaltung (Q2) mit einer 
miesen, durch Q3 im Gegentakt gesteuerten Stromquelle (Q1) als Last. Der 
Differenzstrom, der bei der Ansteuerung auftritt, ist der Ausgangsstrom. 
Wie man das "dimensioniert" steht oben schon.

Klaus R. schrieb:
> Die Schaltung aus dem Jahr 1969 ist nach heutigen Maßstäben, auch wenn
> sie mit Class A betrieben wird, wirklich schlecht. Mich wundert es, daß
> man schon den 2N3055 eingesetzt hat. Den hätte man damals vermutlich
> noch nichteinmal von Radio RIM kaufen können. Die Deutschen waren eher
> noch bei Germaniumtransistoren.

Mir ist schon klar, dass das Schaltungskonzept veraltet ist. Die 2N3055 
hat man erst später eingesetzt (ursprünglich waren es MJ480). Meine 
Schaltung stammt von einem der chinesischen Bausätze, die seit einiger 
Zeit den Markt überschwemmen und die mitgelieferten Transistoren 
(angeblich "Original-Motorola aus Demontage") dürften wohl eher eine 
Fälschung sein. Aber darum gehts nicht, John Linsley Hood wird sicher 
nicht nur so lange herumgelötet haben, bis es gut klang und sich die 
Deckel der Transistoren nicht mehr verfärbten, sondern ich nehme an, er 
hat die Schaltung berechnet. Und ich will sie verdammt nochmal 
verstehen.

Christian S. schrieb:
> besipielsweise das hier war nicht zur Wiedergabe mit
> Germaniumtransistoren geeignet:

Jetzt weiß ich warum mein Germaniumvertärker manchmal stumm blieb :) 
Aber im ernst, in den 80ern habe ich mal so ein Ding repariert und fand 
den Klang toll. Subjektiv natürlich und ob's an der Endstufe lag oder 
einfach an der Klangregelung kann ich heute nicht mehr beurteilen.

Christian S. schrieb:
> Hier gibts noch mehr davon:
> 
https://sites.google.com/site/francisaudio69/6-l-amplificateur/6-9-schemas#TOC-6.9.7-Les-sch-mas-Single-End

Nette Sammlung und könnte mir vielleicht weiterhelfen, denn ich einem 
dort verlinkten PDF ist tatsächlich etwas mehr erklärt.

Dietmar S. schrieb:
> John Linsley Hood wird sicher
> nicht nur so lange herumgelötet haben, bis es gut klang und sich die
> Deckel der Transistoren nicht mehr verfärbten, sondern ich nehme an, er
> hat die Schaltung berechnet.

Warum liest du nicht einfach die von dir selbst verlinke 1969er-Schrift 
von ihm? Darin steht doch alles was zum Thema zu sagen ist.

Dietmar S. schrieb:
> Und ich will sie verdammt nochmal verstehen.

Was verstehst du denn nicht?

ArnoR schrieb:
> Was verstehst du denn nicht?

Wie ich (z.b. bei 15 Ohm Last, 36 V Betriebsspannung und 0,9 A 
Ruhestrom) durch rechnen auf die angegebene 10 Watt Ausgangsleitung 
komme und wie hoch die Verlustleistung pro Transistor ist.

Die Funktionsweise selbst verstehe ich eigentlich und and die paar 
Grundformeln zu W/U/I/R kann ich mich auch noch erinnern.

Ich habe ausgeschlafen, mehrere Kaffee intus und versuche es jetzt 
nochmal.

Klaus R. schrieb:

> Mich wundert es, daß
> man schon den 2N3055 eingesetzt hat. Den hätte man damals vermutlich
> noch nichteinmal von Radio RIM kaufen können. Die Deutschen waren eher
> noch bei Germaniumtransistoren.

Woher stammt diese Weisheit? Einfach nur so dahin behauptet, weil alle 
Anderen es hoffentlich auch nicht besser wissen?

Zum Thema Verfügbarkeit habe ich da mal eine Kleinanzeige von 1969, 
eines gewissen Herrn Conrad aus Hirschau beigefügt: Kombination aus 
2N3055 und deutsch.
Und offensichtlich gab es so viele davon, daß man sie verkaufen musste.

Wenn ich die Daten aus der Tabelle von J.H.L. nehme:
Ausgangsleistung 10 Watt RMS
bei:
Versorgungsspannung 36 Volt
Lastimpedanz 15 Ohm

Stimmt das so?

I=((V/2-0,6)/1,414)/ZL)
W=I²*ZL

I=((36/2-0,6)/1,414)/15)
W=0,82²*15

Ergebnis=10,09 Watt

Dietmar S. schrieb:
> Wie ich (z.b. bei 15 Ohm Last, 36 V Betriebsspannung und 0,9 A
> Ruhestrom) durch rechnen auf die angegebene 10 Watt Ausgangsleitung
> komme

Naja, man macht es genau andersrum. Die Leistung 10W an 15R ist die 
Vorgabe. Das erfordert bestimmte Spannungen und Ströme in der 
Schaltung. Also muss die Versorgungsspannung eine bestimmte Höhe haben 
(Spitzenausgangsspannung + Verlustspannungen wie Ube) und es muss ein 
bestimmter Strom fließen können.

Dazu muss ein passender Ruhestrom eingestellt sein, dessen Höhe sich 
nach der Schaltungsfunktion richtet. Bei der klassischen 
Eintakt-A-Schaltung muss der mindestens so groß sein wie der max. 
Ausgangsstrom, bei deiner Version kann der kleiner sein, etwa halb so 
groß. Dieser Strom muss mit dem Vorwiderstand an der Basis (RB) des 
oberen Endstufentransistors eingestellt werden. RB~(Vcc/2)/Ib

> und wie hoch die Verlustleistung pro Transistor ist.

Pv~Ruhestrom * Ruhespannung

Dietmar S. schrieb:
> Stimmt das so?
>
> I=((V/2-0,6)/1,414)/ZL)
> W=I²*ZL
>
> I=((36/2-0,6)/1,414)/15)
> W=0,82²*15
>
> Ergebnis=10,09 Watt

K.A., nicht nachgerechnet, aber es wäre nur eine Kontrollrechnung, nicht 
die Dimensionierungsrechnung, siehe oben.
Und wenn man 3 Klammern zu macht, muss man auch 3 aufmachen.

ArnoR schrieb:
> K.A., nicht nachgerechnet, aber es wäre nur eine Kontrollrechnung, nicht
> die Dimensionierungsrechnung, siehe oben.

So weit war ich ja noch nicht gekommen. Ich wollte erst mal die 
angegebenen Dimensionierungen nachvollziehen können, um überhaupt einen 
Plan in meinem Gehirn zu bekommen. Dann würde ich mich an den Ruhestrom 
wagen. Und wenn ich das alles kapiert habe, die Dimensionierung für 
meine 4 Ohm ausrechnen.

Dietmar S. schrieb:
>Wie ich (z.b. bei 15 Ohm Last, 36 V Betriebsspannung und 0,9 A
>Ruhestrom) durch rechnen auf die angegebene 10 Watt Ausgangsleitung
>komme

Überlege mal wie hoch die Spitzenwechselspannung
ist die der Verstärker bei 36V Betriebsspannung maximal
abgeben kann? 18V. Das sind dann effektiv 18V * 0,7 = 12,6V
im Idealfall. 12.6V² / 15 Ohm = 10,5 Watt.
Das ist der Fall wenn die Transistoren ideal arbeiten.
In der Praxis mußt du noch ein klein wenig Abstriche machen.

>und wie hoch die Verlustleistung pro Transistor ist.

Leistung = Spannung * Strom

In Ruhe liegt an den Transistorn je 18V * Ruhestrom =
Verlustleistung  (bei Ruhe).

Noch ein Hinweis:
Wenn es keine Gegentaktendstufe ist, sondern
eintakt A mit NF-Übertrager, so wie früher bei
Röhren, oder der obere Transistor als Konstantstromquelle
arbeitet, dann ist der Wirkungsgrad schlechter. Die
Sprechleistung ist dann etwa 1/4 der Verlustleistung
des Transistors oder Röhre. Beispiel im Radio mit EL84:
Diese Röhre hatte 12W Verlustleistung und die Sprechleistung
war etwa 3W.

Nö, 5,5W.

Günter Lenz schrieb:
> Dietmar S. schrieb:

> Überlege mal wie hoch die Spitzenwechselspannung
> ist die der Verstärker bei 36V Betriebsspannung maximal
> abgeben kann? 18V. Das sind dann effektiv 18V * 0,7 = 12,6V
> im Idealfall. 12.6V² / 15 Ohm = 10,5 Watt.
> Das ist der Fall wenn die Transistoren ideal arbeiten.
> In der Praxis mußt du noch ein klein wenig Abstriche machen.

Dann hab ich's ja richtig gerechnet, wenn auch etwas umständlich über 
den Strom. Ich hab dann lediglich noch die 0,6V Spannungsabfall am 
Transistor berücksichtigt.

Muss mir erst noch ein Netzteil bauen (mein Labornetzteil ist zu 
schwach), dann probiere ich die Schaltung mal in der Praxis aus.


>>und wie hoch die Verlustleistung pro Transistor ist.
>
> Leistung = Spannung * Strom
>
> In Ruhe liegt an den Transistorn je 18V * Ruhestrom =
> Verlustleistung  (bei Ruhe).

Ist ja eigentlich logisch, ich sah nur vor lauter Wald die Bäume nicht.

Vielen Dank.

michael_schrieb:
>Nö, 5,5W.

Schau mal hier, früher waren sie noch ehrlich bei
Leistungsangaben bei Verstärker und Lautsprecher.
Nicht so wie heute, mit Fantasieangaben die den
Verkauf fördern sollen aber total unsinnig sind.

https://nvhrbiblio.nl/schema/RFT_5170.pdf

Hier.
Quelle, RFT Empfängerröhren.

Klaus R. schrieb:
>
> Conrad war damals noch nicht so bekannt.

Habe ich das behauptet? Wie auch, er hatte damals offensichtlich keinen 
Onlineshop! :-)

> Der BD130 war sicher kein
> 2N3055, vielleicht gerade so etwas, was man heute billig vom Chinesen
> kaufen kann.

Das ist aber sehr unfreundlich und abwertend formuliert. Welche 
Intention liegt dem zu Grunde?
BD130 war die deutsche (oder europäische) Alternative und wurde 
allgemein als Austauschtyp zum 2N3055 eingesetzt.

Schaust du bitte beispielsweise die Halbleiterbestückung bei diesem 
Gerät an:
https://www.radiomuseum.org/r/grundig_rtv650_1.html

> Aber billig war der damals mit 7,70 DM bei weitem nicht!

Hat auch niemand behauptet. Es ging um die Verfügbarkeit.
Wie der Anzeige zu entnehmen ist, bekam jemand der 100 Stück abnimmt, 
diese für jeweils 6,50DM.

Damals war vieles teuer. In einer Elektor aus den 1970ern habe ich einer 
Anzeige gesehen, dass ein Elko (1000uF) für 3,30 DM angeboten wurde. Da 
hat man 3x überlegt...

Dafür war die Straße in den 1970ern und 1980ern ein Schlaraffenland. 
Wenn Sperrmüllabfuhr war (und die war 1x pro Quartal), stand gefühlt an 
jedem dritten Haus ein Radio oder Fernseher draußen. Leider war ich da 
noch ein Kind, aber so manches Bauteil, das ich da mit meinem ersten 
Seitenschneider herausgeknipst habe, liegt noch in meiner 
Bauteilesammlung.