Für eine neu zu konstruierende Audio-Endstufe mit 2 oder mehr parallel
abgeschalteten Transistoren suche ich die passenden Emitterwiderstände.
Sind diese "5W AXIAL 0,33" (Reichelt) von der Induktivität ok?
Üblicherweise wird einem immer von solchen gewickelten
Zementwiderständen abgeraten, diese hätten zuviel Induktivität. Stimmt
das? Und wie würde sich "zuviel Induktivität" auswirken?
Ich habe mal willkürlich angenommen der Wickelkörper habe 3mm
Durchmesser und 25mm Länge. Und 100 Windungen. So komme ich auf 3,55uH.
Bei 20kHz sind jwL dann 0,446 Ohm. Dieser Wert ist schon etwas größer
als der Ohmsche Widerstand. Andererseits waren die 100 Windungen sehr
pessimistisch.
Nowhereman schrieb:> Und wie würde sich "zuviel Induktivität" auswirken?
Kannste vergessen. Erstens haben solche Widerstände keine 100 Windungen
und zweitens sind die Frequenzen bei Audio für irgendwelche Auswirkungen
der Induktivität viel zu niedrig.
Christian S. schrieb:> Hallo,> man kann z.B. fünf Schicht-Widerstande zu 1 Watt parallel schalten, die> zusammen die 0,33 Ohm ergeben.> Mfg
Ist nett gemeint, aber nicht die Antwort auf meine Frage. Nochmal anders
formuliert:
1. Welche Induktivität haben "5W AXIAL x,xx" Widerstände
2. Wie würde sich "zuviel Induktivität" in der Audio-Endstufe auswirken,
eventuell messbare Effekte?
Matthias S. schrieb:> Nowhereman schrieb:>>> Und wie würde sich "zuviel Induktivität" auswirken?>> Kannste vergessen. Erstens haben solche Widerstände keine 100 Windungen> und zweitens sind die Frequenzen bei Audio für irgendwelche Auswirkungen> der Induktivität viel zu niedrig.
Und was, wenn dadurch die Endstufe auf paar zig Kilohertz schwingt?
Nowhereman schrieb:> 2. Wie würde sich "zuviel Induktivität" in der Audio-Endstufe auswirken,> eventuell messbare Effekte?
Zuviel Induktivität in der Emitterleitung würde eine Reduzierung des
Verstärkungsfaktors bei höheren Frequenzen bedeuten, denn die
Gegenkopplung erhöht sich mit steigendem Widerstand.
Nowhereman schrieb:> Und was, wenn dadurch die Endstufe auf paar zig Kilohertz schwingt?
Aber nicht wegen der Induktivität in der Emitterleitung,
Nowhereman schrieb:> Für eine neu zu konstruierende Audio-Endstufe mit 2 oder mehr parallel> abgeschalteten Transistoren
Wenn die Transistoren abgeschaltet sind, isses eh egal.
Nowhereman schrieb:> Üblicherweise wird einem immer von solchen gewickelten> Zementwiderständen abgeraten, diese hätten zuviel Induktivität. Stimmt> das?
Ja, das ist richtig.
> Und wie würde sich "zuviel Induktivität" auswirken?
Die Induktivität der Emitterwiderstände macht auch die Ausgangsimpedanz
des Verstärkers induktiver. Dadurch verschiebt sich die Grenzfrequenz
eines internen Tiefpasses weiter nach unten, die relevante Phasendrehung
steigt an und man bewegt sich in Richtung Oszillator.
Matthias S. schrieb:> und zweitens sind die Frequenzen bei Audio für irgendwelche Auswirkungen> der Induktivität viel zu niedrig.
Es geht dabei nicht um die Signalfrequenzen, sondern um den
Frequenzbereich der Endstufe. Um kleine Verzerrungen zu erreichen,
werden solche Schaltungen stark gegengekoppelt. Diese Gegenkopplung muss
aber bis mindestens 10kHz auf vollem Niveau wirken, damit im Hörbereich
kein Klirranstieg erfolgt.
Wenn man beispielsweise nur läppische 40dB Gegenkopplungsfaktor haben
will, ergibt sich eine Grenzfrequenz der Endstufe von 1MHz. Bis dahin
muss man dann auch die Wirkung der Emitterwiderstände beachten.
Nowhereman schrieb:> Für eine neu zu konstruierende Audio-Endstufe mit 2 oder mehr parallel> abgeschalteten Transistoren suche ich die passenden Emitterwiderstände.> Sind diese "5W AXIAL 0,33"
Klingt sehr wenig. Wie sind denn die Versorgungsspannungen und die
Kühlung der Transistoren (Gesamtwärmewiderstand)? Du willst doch sicher
die Endstufen nicht thermisch hochfahren, oder?
Elliot schrieb:> Nowhereman schrieb:>>> Für eine neu zu konstruierende Audio-Endstufe mit 2 oder mehr parallel>> abgeschalteten Transistoren suche ich die passenden Emitterwiderstände.>> Sind diese "5W AXIAL 0,33">> Klingt sehr wenig.
Meinst du die 0,33 Ohm sind zu wenig?
> Welche Induktivität haben "5W AXIAL x,xx" Widerstände
Messen oder ins Datenblatt schauen. Ich denke aber auch nicht, daß das
bei 20..25kHz Audio zum Problem wird.
> Und was, wenn dadurch die Endstufe auf paar zig Kilohertz schwingt?
Dann ist das Design scheiße und wird spätestens ein paar Sekunden später
mit dem Abrauchen der Endtransistoren bestraft.
An den TE: Weißt Du, wozu Emitterwiderstände da sind oder müsste man Dir
das mal erklären?
0,33 Ohm sind ein ziemlicher Standardwert für sowas. Wenn man sich mit
der Auswahl der parallel geschalteten Transistoren Mühe gibt und sie
thermisch gut gekoppelt sind, kann man sich auch 0,1 Ohm erlauben.
Ben B. schrieb:>> Und was, wenn dadurch die Endstufe auf paar zig Kilohertz schwingt?> Dann ist das Design scheiße
Anders ausgedrückt: Da müßte noch weit mehr im argen liegen,
damit die L der R_E zum Problem werden kann.
Soll also heißen: Sofern Schaltungsdesign und auch Layout in
Ordnung, das bei einigen Topologien notwendige o. wenigstens
empfehlenswerte Zobel-Glied am Ausgang ist (und auch sonst
nichts relevantes "vergessen" wurde - eines der wichtigsten
Dinge ist z.B. der Tiefpass am Eingang), passiert gar nichts.
Auch wenn Elliot mit der Analyse doch recht hat, und Du wohl
besser antworten oder am besten gleich einen Schaltplan hier
zeigen solltest.
Ben B. schrieb:> An den TE: Weißt Du, wozu Emitterwiderstände da sind oder müsste man Dir> das mal erklären?
Falls ich mit TE gemeint bin, ich denke die Emitterwiderstände sind dazu
da Toleranzen zwischen den Transistoren auszugleichen. Zur Bemessung
dieser Emitterwiderstände gibt es eine Formel in der die 2mV/Kelvin und
Rth des Kühlkörpers in Kelvin pro Watt, die Versorgu gsspannung etc.
drin sind...
Im Moment geht es mir aber nur um belastbare Aussagen über die
Induktivität der Zement-Widerstände
Nowhereman schrieb:> von der Induktivität ok
Wenn Du die Hose voll hast, musst Du andere Typen suchen. Der Chinese
behauptet "non-inductive", leider nicht mehr aktiv:
https://www.aliexpress.com/item/32602378506.html
Ist aber mal eine Suche wert, diese Widerstände in flacher Bauform
scheinen intern einen anderen Aufbau zu haben.
Aus Bastelerfahrung und tatsächlich gemessenen Endstufen behaupte ich,
dass die Induktivität handelsüblicher Widerstände bei den paar kHz
unbedeutend ist.
Nowhereman schrieb:> Und was, wenn dadurch die Endstufe auf paar zig Kilohertz schwingt?
Dann taugt Dein Aufbau nicht. Wenn eine richtige Endstufe schwingt, wird
man das meist nicht mitbekommen, die ist binnen weniger Sekunden tot.
Beyschlag, heute im Verbund von/mit Vishay, macht in den Datenblättern
seiner Hochlastwiderstände zwar keine Aussagen zur Induktivität, zeigt
aber immerhin die Impedanzkurven der Bauteile.
Nowhereman schrieb:> Sind diese "5W AXIAL 0,33" (Reichelt) von der Induktivität ok?
Ich mag die auch nicht, weil im Datenblatt nichts zur Induktivität steht
und sie auch nicht als niederinduktiver (KN) Widerstand geführt werden.
Ich nehm
https://www.pollin.de/p/metallband-widerstand-fukushima-futaba-mpc71-0r47-10-220879
Dennoch wird der 208 keine bei Audiofrequenzen relevante Induktivität
haben. Es gibt ja genügend Endstufen, die ihn nutzen.
Nowhereman schrieb:> die> Induktivität der Zement-Widerstände
kann man messen.
Einen Kondensator von ca. 100 pF parallel an den Widerstand schalten und
mit Dipp-Meter die Resonanzfrequenz bestimmen. Notfalls diesen
Sperrkreis zwischen Funktionsgenerator und Oszi schalten und das Minimum
der Amplitude beim Durchstimmen des Fkt.-Generators suchen. Hinweis: Die
Masse der beiden Geräte wird zwischen diesen verbunden aber nicht am
Sperrkreis angeschlossen!
Die Thomsonsche Schwingungsgleichung dürfte aus der Schule noch bekannt
sein.
Nowhereman schrieb:> Für eine neu zu konstruierende Audio-Endstufe mit 2 oder mehr parallel> abgeschalteten Transistoren suche ich die passenden Emitterwiderstände.> Sind diese "5W AXIAL 0,33" (Reichelt) von der Induktivität ok?> Üblicherweise wird einem immer von solchen gewickelten> Zementwiderständen abgeraten, diese hätten zuviel Induktivität. Stimmt> das? Und wie würde sich "zuviel Induktivität" auswirken?
Gute Frage. Aber ich habe schon vor Jahren nach solchen Infos bei den
Herstellern gesucht und nix gefunden. Schau Dich mal bei den SMD
Widerständen um. Im Bereich 2512 gibt es 1R@1W Widerstände, allerdings
auch 0,22R@3W. Da hast Du die Wahl.
https://www.reichelt.de/smd-widerstand-2512-1-0-ohm-1-w-1--pan-erj1trqf1r0-p238460.html?&trstct=pol_0&nbc=1
Conrad hat sogar 1R@3W.
TE Connectivity CGS 3522 Dickschicht-Widerstand 1 Ω SMD 2512 3 W 5 % 200
ppm 1 St.
Also, da ist noch mehr drin. Such mal bei Mouser.
Nowhereman schrieb:> Ich habe mal willkürlich angenommen der Wickelkörper habe 3mm> Durchmesser und 25mm Länge. Und 100 Windungen. So komme ich auf 3,55uH.> Bei 20kHz sind jwL dann 0,446 Ohm. Dieser Wert ist schon etwas größer> als der Ohmsche Widerstand. Andererseits waren die 100 Windungen sehr> pessimistisch.
Ich hatte mal vor einigen Jahren einen Keramik-Widerstand 6,2 Ohm / 11
W, Länge 50 mm, der aufgeplatzt war. Den habe ich immer noch. Man kann
die Drahtwendel erkennen. Die Wendel hat einen Durchmesser von 2,5 mm
und 15 Windungen auf 10 mm.
Aus dem Stehgreif würde ich keine Bewertung zu 3,55 µH im Emitterzweig
abgeben wollen. Induktive 0,446 Ohm würden da schon eine Auswirkung
haben. Man muß da aber den ganzen Regelkreis betrachten. Gelegentlich
wird man da überrascht werden.
Teste Deine Schaltung mit LTspice. Es ist schon angebracht auch die
parasitären Beläge mit in die Simulation einfliessen zu lassen. Die
Induktivität des Emitterwiderstandes wäre so ein Kandidat. Wenn Du so
weit bist könnte man auch sich reale Modelle für Kapazitäten von Würth,
KEMET, TDK, Murata, ... holen.
Zugegeben, bei KerKos liegen die Resonanzfrequenzen bei 10 µF so um 1
MHz und bei 100 nF über 10 MHz. Aber, wenn man die Phasenlage von
Signalen halbwegs unbeeinflusst haben möchte, dann muß man mindestens
die 10 fache Frequenz berücksichtigen. So werden aus 20 kHz schnell 200
kHz. Schau Dir das mal mit LTspice an.
mfg klaus
G. O. schrieb:> Beyschlag, heute im Verbund von/mit Vishay, macht in den Datenblättern> seiner Hochlastwiderstände zwar keine Aussagen zur Induktivität, zeigt> aber immerhin die Impedanzkurven der Bauteile.
Das genügt ja! Gibt es auch einen Link dazu?
mfg klaus
Also die Emitterwiderstände können für zwei Zwecke genutzt werden, zum
einen natürlich um den Strom über parallele Endstufentransistoren zu
verteilen (indem sie das Potential am Emitter beeinflussen und die
Transistoren mit hohem Kollektorstrom daher weniger Basisstrom bekommen
weil beides durch den Widerstand muss) und zum anderen kann man eine
Strombegrenzung als Schutzschaltung realisieren indem man den
Spannungsabfall über diese Widerstände auswertet.
Ich habe leider kein Messgerät dafür zur Hand, sonst würde ich mal
solche Widerstände aus alten Endstufen (davon habe ich tonnenweise)
nehmen und ein paar Messungen machen. Denke aber, daß solche Werte
definitiv im Datenblatt stehen wenn man es vertraulich wissen möchte.
Den Fehler mit dem "Scheißaufbau" habe ich übrigens in meiner Jugend
selbst schon gemacht. Dabei mutiert so eine Endstufe zu einem
erstklassigen MW/LW-Sender. Möchte nicht wissen wieviel HF da
abgestrahlt wurde, aber der gute Röhrenfernseher brachte plötzlich nur
noch ein hell weißes Bild und dem wütenden Brummen des Netztrafos
zufolge lag die Leistungsaufnahme der Endstufe wahrscheinlich etwas über
Soll. Den Widerstand vom Zobel-Glied hat's dabei komplett aufgeraucht,
der stand auf verlorenem Posten. Dank schnellem Abschalten ist nicht
mehr kaputtgegangen, hätte aber definitiv nicht lange gedauert.
Nowhereman schrieb:> Im Moment geht es mir aber nur um belastbare Aussagen über die> Induktivität der Zement-Widerstände
Es gibt für niedrige Induktivität deshalb Zementwiderstände mit bifilar
gewickelten Konstantandraht.
Bei einer Schaltung habe ich mich mal gewundert, warum dort ein
Zementwiderstand von 0,33 Ohm 5W und ein 2,2 Ohm 1W (Werte auf Dein
Beispiel angepaßt) jeweils parallel geschaltet wurden. Das Rätsels
Lösung war einfach nur das der parallele 2,2 Ohm Widerstand weniger als
1/10 der Induktivität des Zementwiderstandes hatte.
Nowhereman schrieb:> Für eine neu zu konstruierende Audio-Endstufe mit 2 oder mehr parallel> abgeschalteten Transistoren suche ich die passenden Emitterwiderstände.
Metallband-Widerstand
pollin.de hat da welche im angebot.
mfg
Klaus R. schrieb:> Man kann die Drahtwendel erkennen. Die Wendel hat einen Durchmesser von> 2,5 mm und 15 Windungen auf 10 mm.
Wenn Du es ausrechnet (Wheeler), dann kommst Du auf ca. *0,15µH*.
Ben B. schrieb:> Also die Emitterwiderstände können für zwei Zwecke genutzt werden, zum> einen natürlich um den Strom über parallele Endstufentransistoren zu> verteilen (indem sie das Potential am Emitter beeinflussen und die> Transistoren mit hohem Kollektorstrom daher weniger Basisstrom bekommen> weil beides durch den Widerstand muss) und zum anderen kann man eine> Strombegrenzung als Schutzschaltung realisieren indem man den> Spannungsabfall über diese Widerstände auswertet.
Beides trifft natürlich zu. Es gibt aber zumindest noch weitere wichtige
Gründe. Der Emitterwiderstand ist wie in den Vorstufen für eine
Gegenkopplung zuständig. Gegenkopplungen liniearisieren die Kennlinie
und vermindern dadurch den Klirrfaktor. Ferner wird durch den
Emitterwiderstand die thermische Stabilität verbessert. Außerdem gilt:
R(be) = ß x R(emitter)
Der Basis-Eingangswiderstand erhöht sich um Stromverstärkung x
Emitterwiderstand.
mfg klaus
Nowhereman schrieb:> Für eine neu zu konstruierende Audio-Endstufe mit 2 oder mehr parallel> abgeschalteten Transistoren suche ich die passenden Emitterwiderstände.> Sind diese "5W AXIAL 0,33" (Reichelt) von der Induktivität ok?> Üblicherweise wird einem immer von solchen gewickelten> Zementwiderständen abgeraten, diese hätten zuviel Induktivität. Stimmt> das? Und wie würde sich "zuviel Induktivität" auswirken?
Induktivität schadet an der Stelle nicht, sie macht
den Amp stabiler.
Schlecht ist Kapazität.
Und am Ausgang hast du durch das Zobel Netzwerk sowieso noch mal
eine Induktivität.
udok schrieb:> Und am Ausgang hast du durch das Zobel Netzwerk sowieso noch mal> eine Induktivität.
Ja, aber dies ist immer ausserhalb der Gegenkopplung.
Mich haben damals immer die klobigen Zementwiderstände geärgert. Damals
war ich auch nicht soweit das ich die Schaltung auch wirklich dynamisch
berechnen konnte. Ich hatte einmal den Phasengang für eine aktive Weiche
mit einem HP41 komplex durchgerechnet. Das dauerte Tage.
Nun gut. Seit über 15 Jahren mache ich das jetzt mit LTspice. Allerdings
baue ich nun keine Powerendstufen mehr. Aber die Emitterwiderstände
würde ich durch so etwas ersetzen.
https://www.mouser.de/datasheet/2/427/wsrhigh-1762975.pdf
Noch eins. Leiterbahnen selber haben induktive Beläge. Je kürzer sie
ausgeführt werden können, desto besser.
Wer den Leach Amp noch nicht kennt, der sollte sich den mal ansehen. Er
wurde von W. Marshall Leach, Jr., Professor zusammen mit seinen
Studenten entwickelt und gut dokumentiert. Man muß ihn ja nicht gleich
nachbauen, aber man kann doch einiges lernen.
http://leachlegacy.ece.gatech.edu/lowtim/
Es wird sogar einen LTspice Simulationsdatei mitgeliefert. Alle Modelle
befinden sich schon in der Datei. Man kann sie sofort mit LTspice
starten.
mfg klaus
Klaus R. schrieb:> Mich haben damals immer die klobigen Zementwiderstände geärgert. Damals> war ich auch nicht soweit das ich die Schaltung auch wirklich dynamisch
Um die "klobigen" Widerstände kommst du nicht herum, da werden
schnell mal ein paar Watt verheizt.
Im Vergleich zur Grösse der Kühlkörper und der Kondensatoren spielt
das keine Rolle, und mit einem schönen Layout passt es auch
optisch.
> Noch eins. Leiterbahnen selber haben induktive Beläge. Je kürzer sie> ausgeführt werden können, desto besser.
Völlig irrelevant im Audiobereich.
> Wer den Leach Amp noch nicht kennt, der sollte sich den mal ansehen. Er> wurde von W. Marshall Leach, Jr., Professor zusammen mit seinen> Studenten entwickelt und gut dokumentiert. Man muß ihn ja nicht gleich> nachbauen, aber man kann doch einiges lernen.> http://leachlegacy.ece.gatech.edu/lowtim/
Ich habe mit dem Spice File das Pulsverhalten simuliert,
und ehrlich, mich begeistert der nicht.
Im Bild siehst du das Pulsverhalten bei einem Eingangspuls mit
10Volt/Mikrosekunde (ok, ist relativ viel, aber viel Amps werben mit
mehr).
Die erste Kurve ist ohne Last, die zweite mit 4 Ohm.
Meine Schlussfolgerungen:
- Verstärkung ist Lastabhängig
- Ausgangsspannung folgt nicht dem Eingang! Die Anstiegszeit passt
nicht.
- Der Verstärker hat eine unterschiedliche Verzögerung für ansteigende
und abfallende Pulse.
- Überschiessen ist ca. 5%, etwas zu viel für eine rein ohmsche Last.
mfg,
Udo
Als Vergleich das Pulsverhalten eines Cambridge Audio Azur 840W
Leistungsverstärkers in der Simulation.
Die Simulation ist wieder ohne Lastwiderstand und mit 8 Ohm Last.
Verstärkung des Amps ist auf 10 eingestellt.
Bei den hohen Anstiegszeiten macht das Zobelnetzwerk schon einen
grossen Fehler. Die Kurven vor dem Zobel sind deutlich besser, als
nach dem Zobel.
Messen und Simulieren, alles andere ist Prosa.
Die Induktivität kannst du auch ohne LCR Messgerät messen, einfach
Schwingkreis mit genauem C aufbauen und Resonanzfrequenz messen.
mfg
Nowhereman schrieb:> 1. Welche Induktivität haben "5W AXIAL x,xx" Widerstände
Anbei die Ergebnisse einer schnellen, eher qualitativen Messung: Einen
BNC-nach-4mm-Polklemme-Adapter auf den VNA-Port gesteckt, volle
1-Port-Kalibrierung durchgeführt. Kalibrierstandards:
Open: 4mm-Adapter offen gelassen,
Short: Mit Draht auf kürzestem Wege kurzgeschlossen,
Load: 51Ω 0805 Widerstand, mit kurzen Drahtstummeln angeschlossen.
Der Adapter sollte also weitgehend herauskalibriert sein. Anbei die
Ergebnisse für:
- Einen 220mΩ/5W Axialwiderstand von Vitrohm, also das, was bei Reichelt
unter der BN "5W AXIAL 0,22" abgebildet ist (einen 0,33Ω habe ich nicht
da).
- Einen 330mΩ/3W axialen Drahtwiderstand, Hersteller unbekannt (könnte
was von Vishay sein), man kann unter dem Lack ca. 10 Drahtwidungen
erahnen.
- Einen 330mΩ/5W Doppel-Metallbandwiderstand von Noble, speziell für
Audio-Komplementärendstufen, Typ RGC55, Datenblatt:
https://www.noble-j.co.jp/en/products/download/catalog/resistor02/RGC__/resistor_RGC.pdf.
- Zur Kontrolle der Kalibrierung auch nochmal einen Kurzschluss mit
einem Drahtstück.
Der Metallbandwiderstand ist natürlich der mit der niedrigsten
Induktivität, aber der Vitrohm schlägt sich ganz gut. Der
Drahtwiderstand verliert.
Die Messung ist mit ziemlicher Vorsicht zu genießen. In dem Bereich
Impedanzen sicher zu messen ist nicht so ganz einfach. Kalibrierung und
Text Fixture spielen eine entscheidende Rolle. Außerdem ist bei einem
VNA in dem Impedanzbereich bei Eintormessungen die Messunsicherheit
groß. Niedrige Impedanzen misst man besser mit einer "Shunt Fixture",
d.h. der Widerstand wird zwischen zwei Ports nach Masse geschaltet, und
die Impedanz aus
berechnet. Die Test Fixture muss dann mit einer der üblichen Methoden
herauskalibriert werden. Noch besser nimmt man einen richtigen
Impedanzanalysator.
Den leicht kapazitiven Charakter, der für den Metallbandwiderstand bis
ca. 350 kHz angezeigt wird, kann man getrost auf den Messaufbau
schieben. Mit dem LCR-Meter und Kelvinklemmen (und
Open-Short-Normalisierung) messe ich bei Frequenzen von 10 kHz bis etwas
über 100 kHz in dem Impedanzbereich übrigens nur Zufallszahlen für den
imaginären Anteil der Impedanz.
Mario H. schrieb:> Die Test Fixture muss dann mit einer der üblichen Methoden> herauskalibriert werden. Noch besser nimmt man einen richtigen> Impedanzanalysator.
Natürlich, was sonst. 😉
Du hast ja ein nettes Spielzeug zu Hause. Ich finde es gut wenn man
interdisziplinär in andere Fachbereiche schauen kann. Danke für Deinen
Beitrag.
mfg klaus
Mario H. schrieb:> Der Metallbandwiderstand ist natürlich der mit der niedrigsten> Induktivität, aber der Vitrohm schlägt sich ganz gut. Der> Drahtwiderstand verliert.
Ganz herzlichen Dank!!!!!!!!
Ich werde einfach den Vitrom nehmen, dieser ist preiswert und
kurzfristig sehr hoch belastbar...
