Quasikomplementärendstufe Signal "zittert"

[Max W. (max96)]

Hallo.

Ich habe vor ein paar Wochen einen alten Videorekorder ausgeschlachtet 
und darin 4 2SD2012 NPN Transistoren gefunden. Daraus habe ich mir in 
anlehnung an diesen Schaltplan: http://sound.westhost.com/project12.htm 
2 Quasikomplementärendstufen mit Bauteilen aus der "Bastelkiste" 
zusammengebaut. Das ganze wird an einem 50W Trafo mit 10000uF Siebung 
betrieben. Ich war erstaunt, wie gut ein solch altes Endstufenkonzept 
klingt. Jedoch musste ich feststellen, dass der Verstärker bei leisen 
Eingangssignalen stark rauscht. Heute habe ich mit dem Oszilloskop ein 
paar Messungen gemacht. Der Sinus "wackelt" irgendwie nach oben und nach 
unten. Woran kann das liegen?

[Sebastian M. (compressed)]

was misst du denn ohne Eingangssignal am Ausgang?

[Ulrich (Gast)]

Eine Ursache für relativ viel Rauschen könnte der sehr kleine Strom in 
der Eingangsstufe sein. R4 sollte deutlich kleine (eher 2,2 K) werden, 
auch wenn man dann den Gleichspannungspegel eventuell noch mal neu 
einstellen muss.

Die Emitterwiderstände sehen mir relativ kleine aus - das könnte ein 
Problem werden wenn der Verstärker heiß wird. So wird er kalt ggf. als 
Klasse B laufen (die 1N4004 haben eine relativ geringe Spannung). 
Zusammen mit der eher geringen Bandbreite der Schleife kann das schon 
ein Problem mit Übergangsverzerrungen geben, die sich ggf. als Sprünge 
bemerkbar machen.

Wegen der dann höheren Bandbreite braucht man ggf. auch noch eine 
Frequenzkompensation.

[Ampi (Gast)]

R4 ist 100mal größer als im Originalentwurf!! Das geht natürlich gar 
nicht!

R1 und R5 sind zu groß und die Dioden sollten 1N4148 sein.

Warum nimmst du denn nicht die BD-Transistoren?

[Ulrich (Gast)]

Bei den Dioden muss man aufpassen. Wegen der kleinen Widerstände am 
Emitter steigt der Strom relativ schnell an, wenn da die Spannung zu 
groß ist. Richtig wäre vermutlich eine Kombination aus 1N400x und 1N4148 
- wie genau müsste wohl eher ausmessen. Besser wäre eine Transistor mit 
Poti als Ube Vervielfacher und den Transistor mit auf den Kühlkörper. 
Einfach mal auf der Seite etwas weiter lesen.

[Max W. (max96)]

>Warum nimmst du denn nicht die BD-Transistoren?
Wie oben schon beschrieben ist der Verstärker aus meinen vorhandenen 
Bauteilen entstanden. Da waren leider nur 2SD2012 dabei :D

>R4 ist 100mal größer als im Originalentwurf!! Das geht natürlich gar
>nicht!
Ich habe alle möglichen Werte ausprobiert, erst ab 220k war das 
Ausgangssignal unverzerrt.

>die Dioden sollten 1N4148 sein.
Das ist ein Beschriftungsfehler es sind 1N4001.

>was misst du denn ohne Eingangssignal am Ausgang?
Ohne Eingangssignal schwankt die Spannung am Ausgang zwischen -5mV und 
5mV. Im Abstand von einer Sekunde sinkt die Spannung Kurzzeitig auf -20 
mV.

Könnte es sein, dass der Aufbau schwingt? Ich habe alles auf Lochraster 
aufgebaut.

[Ulrich (Gast)]

Die Wahl der Dioden verändert vor allem den Ruhestrom. Die kleineren wie 
1N4148 haben eine höhere Flussspannung und geben damit mehr Ruhestrom.
Ob 1N4001 oder 1N4003 ist ohne Bedeutung, das ändert eigentlich nichts.
Bevor man da kleinere Dioden nimmt, sollten R1 und R5 größer werden, 
sonst könnte der Ruhrstrom ggf. zu hoch werden. Im Idealfall sollten im 
Ruhezustand an R1 und R5 etwa 0,05 - 0,2 V abfallen.

Es ist schon gut möglich das der Verstärker schwingt, immerhin ist da 
keine explizite Kompensation mit drin, um die Schleife zu stabilisieren. 
Ein Versuch wäre da ein kleiner Kondensator (Größenordnung 100 pF) vom 
Kollektor zur Basis von Q1.  Für einen ersten Test ruhig erst ein 
größerer Kondensator - wenn damit das Rauschen weg geht, kann man den 
richtigen Wert danach auswählen, um in der Schleife viel GBW zu haben, 
ohne das der Verstärker schwingt.

[Max W. (max96)]

Ich bin mir jetzt ziemlich sicher, dass der Verstärker schwingt. Die 
Lautsprechermembranen bewegen sich bei genauem Hinsehen vor und zurück. 
Mir ist aufgefallen, dass das Rauschen am stärksten ist, wenn der 
Eingang auf Masse liegt. Der Kondensator zwischen Basis und Kollektor 
von Q1 hat nichts gebracht, er hat die Schwingung nur noch verstärkt. 
Die anderen Vorschläge kann ich im Moment nicht testen, mein Lötkolben 
hat den Geist aufgegeben. Bei der Messung auf dem Foto ist der Eingang 
auf Masse gelegt, das Oszi ist auf 2ms und 20mV eingestellt.

Frohes neues Jahr!

[Harald S. (harri)]

Hallo Max,

in deinem Plan fehlt der R7 des original-Entwurfs. Du hast nur das 
RC-Glied am Ausgang während das Original dort noch zusätzlich einen 2,2K 
nach GND hat.
Vielleicht musstest du auch deswegen deinen R4 so deutlich vergrößern.

Bist du sicher, dass in deinem Aufbau keine Fehler stecken?

mfg
Harri

[Ulrich (Gast)]

Solange der Lautsprecher dran hängt, ist der 2,2 K Widerstand am Ausgang 
nicht so wichtig. Die Messung ohne Lautsprecher macht der natürlich 
einfacher.

Nach dem Ozilloskopbild würde ich eher sagen das der Verstärker nicht 
schwingt - dann würde man eine konstante Frequenz von grob 100-1000 kHz 
und viel Amplitude, ggf. bis zur Sättigung erwarten. Das hier sieht eher 
nach hefigem 1/f Rauschen aus, oder Störungen aus der Versorgung (z.B. 
keine Kontakt an C4).

[Ampi (Gast)]

>Ich bin mir jetzt ziemlich sicher, dass der Verstärker schwingt.

Hhm, manchmal sieht man solche Störungen, wenn sich zwei Verstärker mit 
schlechter PSRR die gleiche Versorgungsspannung teilen.

Ich denke, daß dein Aufbau leider eine Fehlkontsruktion ist, wenn du R4 
100mal größer machen mußt als im Originalentwurf. Die Schaltung kann 
doch dann garnicht richtig funktionieren.

[Eddy C. (chrisi)]

Ich habe den Eindruck, dass die Anordnung bei viel zu hoher 
Spannungsverstärkung arbeitet. Welche Spannungsverstärkung misst Du?

[Max W. (max96)]

Mit den 2,2k am Ausgang wurde der obere 2SD2012 nach wenigen Sekunden 
sehr heiß, deswegen habe ich ihn weggelassen.
C4 hat Kontakt und ist auch zu 99% i.o., weil neu. Die Versorgung müsste 
doch mit 10000uF ausreichend gesiebt sein oder? Parralel dazu habe ich 
noch 100nF geschaltet. Die Kabel vom Netzteil zu den Endstufen sind etwa 
20cm lang. Interessant ist auchnoch, dass das Rauschen nach einer halben 
Stunde Musik hören bei Zimmerlautstärke leiser wird. Ist jetzt eine 
dumme Frage, aber wie messe ich die Spannungsverstärkung? Spannung vom 
eingangssignal und Spannung vom Ausgangssignal messen?

[Eddy C. (chrisi)]

Genau. Ggf. brauchst Du einen Eingangsspannungsteiler mit bekanntem 
Teilungsverhältnis, um das Eingangssignal zu messen. Momentan geht es 
aber eher um eine Grössenordnung.

[Eddy C. (chrisi)]

Noch ein Gedanke: C3 und R8 reduzieren die Verstärkung für AC auf den 
Nennwert. Kann sein, dass die DC Verstärkung DEUTLICH höher ist. Wenn Du 
C3 reduzierst, könnte sich das Rauschen zu höheren Frequenzen hin 
erweitern.

[Harald S. (harri)]

Ich hab die Schaltung gerade mal in LTspice simuliert.

Der R2 hat in der Sim dafür gesorgt, dass der Q2 den Strom für die 
positive Halbwelle liefern musste, der Leistungstransistor hat sich 
gelangweilt. Allerdings könnte das auch dran liegen, dass ich statt den 
2SC... die 2N2222 von LTSpice genommen habe. Die haben deutlich weniger 
Leistung.

Der R3 war in der Sim mit 10k zu groß dimensioniert, an der Endstufe 
lagen da nur knap 4V an. Bei R3=2,2k bekam ich einen Arbeitspunkt von 
ca. 7V.

Geschwungen hat allerdings nichts, Ruhestrom waren 6mA.

Durch die 2,2k am Ausgang sollte der Leistungstransistor aber nicht warm 
werden. Bist du sicher, dass du keine Widerstandwerte verwechselt hast?
Miss mal den Ruhestrom durch die 0,6Ohm Widerstaände ohne 
Eingangssignal. Dort sollte so ungefähr die halbe Betriebsspannung zu 
messen sein und ein paar mA Ruhestrom. Jedenfalls nichts zum heiß werden 
;-)

[Ulrich (Gast)]

@Eddy Current:
Der Verstärker hat (ohne die Kondensatoren am Eingang und Ausgang) einen 
DC Verstärkung von fast 1. Daran kann eigentlich nichts falsch sein. C3 
und R8 legen die höhere Verstärkung für AC und die untere Grenzfrequenz 
fest.

@Harald S.
Damit der DC Pegel vom Eingang zum Ausgang gleich ist, passt die 
Bedingung R3 = R4. Ein kleine Abweichung aus der Mitte ist aber keine 
Problem, sondern reduziert nur die maximale Amplitude.
Bei der Schaltung zur Simulation ist noch eine Aänderung zum original: 
der Widerstand R14 geht im Original zum Ausgang, nicht nach GND. So groß 
ist der Unterschied nicht - das original sollte aber etwas besser sein.


Wenn der Verstärker durch 2,2 K am AUsgang so aus dem Konzept gebracht 
werden kann, ist er ggf. ganz dicht an der Grenze zum schwingen. Die 2,2 
K parallel zur Last vom Lautsprecher (? 8 Ohm) sollten normal zu 
vernachlässigen sein.

[Max W. (max96)]

Mir fällt gerade auf: zuerst habe ich den 2,2k Widerstand am Ausgang 
weggelassen, weil ich ihn ausversehen vor den Kondensator geklemmt hatte 
und das der Transistor nicht so gut fand. Nachträglich habe ich aber 
doch 82 Ohm(Ich hatte mir nicht nochmal den Schaltplan angesehen) von 
GND an den Ausgang geschaltet, weil es sonst in den Lautsprechern knallt 
wenn die Einschaltverzögerung zuschaltet.

[Jens G. (jensig)]

>Durch die 2,2k am Ausgang sollte der Leistungstransistor aber nicht warm
>werden. Bist du sicher, dass du keine Widerstandwerte verwechselt hast?

Etwas warm sollten die Transis schon werden, denn durch diesen 2k2 wird 
der Ruhestrom erst ermöglicht (wenn kein Lautsprecher dran hängt).
Die Art der "Ruhestromversorgung" sieht aber trotzdem komisch aus - 
vielleicht will man damit den Ruhestrom vermindern, wenn kein 
Lautsprecher dran hängt (denn der Lautsprecher (mit Gleichstrompfad) 
bewirkt ja eine Umschaltung von R6+R7=4,4k auf 2,2k - also mehr Strom 
durch die Dioden, also mehr Basisvorspannung/Ruhestrom durch die 
Endstufe).

Was das Wackeln angeht: könnten tote Elkos sein, die im Signalzweig 
hängen, also alle Elkos in Deinem Schaltplan. Die würde ich mal 
tauschen.
Generell glaube ich da auch eine "Grundwelle" von reichlich 4ms zu 
erkennen (250Hz). Aber vielleicht ist das auch nur Zufall.

[dolf (Gast)]

moin !!!
hab hier ne quasi komplementär endstufe am laufen .
was ist anders ?
- differenzeingangsstufe
- stromquellen
- ub+ und ub-
- kurzschlußschutz
- ruhestrom kann eingestelt werden der transi für den ruhestrom klebt am 
kühlkörper

das teil arbeitet als nichtinvertierender verstärker und ist 
frequenzkompensiert .
quasi komplementär ist schwingfreudiger als komplementär .
als endtransis dienen dicke 2sc´s für tv hv anwendungen .
die lagen in mengen im kontainer ( wertstoffhof )
da hat wohl n tv/hifi fuzzi reparierer seine werkstatt ausgemistet .
das teil geht laut meinem nachbarn sehr gut ...;-))
es wird nix heiß es schwingt nix und das rauschen ist gering .
für den verstärker wurde ne platine entwickelt .
mfg

[Ulrich (Gast)]

Ich hab so eine ähnliche Schaltung auch, und die Funktioniert eigentlich 
recht gut, auch mit so mach ungewöhnlicher Last und ähnlichem, was man 
so für Experimente ranhängt.  So besonders groß ist die Gefahr mit dem 
Schwingen nicht, aber man hat halt 2 Stellen wo es schwingen kann: 
einmal die ganze Rückkopplungsschleife - so wie bei einem normalen 
Kompementör aufgebauten Verstärker auch, und dann lokal der 
Quasikomplementär-darlington.

Das Problem sieht aber nicht nach schwingen aus. Es könnt noch sein, das 
da zusätzliche ein LW oder MW Radiosender empfangen wird. Das 
Oszilloskopbild könnte schon zu Sprache passen.  Das ist mit mit meinem 
Verstärker auch schon mal passiert. Dagegen gehört an den Eingang ein 
kleiner Kondensator gegen Massen und ggf. ein Widerstand oder eine 
Drossel an den Eingang.

[RC-Depp(Typ B) (Gast)]

Sieht ein wenig nach motorboating aus. Probier mal den Masseanschluß des 
LS an verschiedenen Punkten der Platine anzulegen (verkoppelte GND 
Pfade? Das würde erklären,warum bei Eingang auf GND das Gehoppel 
ansteigt.

[Max W. (max96)]

Die Masse des LS steckt in der selben Klemme wie die Masse die den 
Verstärker versorgt das dürfte nicht das Problem sein. Ich habe mal noch 
ein Foto von der Platinenunterseite hochgeladen. Der Kondensator am 
Eingang nach Masse hat keine Abhilfe geschafft. Das Oszilloskopbild mit 
"offenem" Eingang habe ich auchnoch hochgeladen. Die Einstellung ist die 
selbe wie bei der Messung mit dem Eingang auf Masse. Es ist praktisch 
kein Rauschen zu hören.

[Wünschelrutengänger (Gast)]

Betreibst Du evt. C5 am Eingang in ähm: "Sperrrichtung" ;-) ?

[Max W. (max96)]

Der Sinus von 1000hz hat gerade bei meiner Messung extrem "gewackelt". 
Es ist auf dem Foto etwas schlecht zu sehen. Der Sinus an sich ist 
sauber. C5 ist mit + am Eingangssignal habs gerade an meinem Aufbau 
überprüft. Das ist doch richtig so oder? :D

[Jens G. (jensig)]

Lt. Schaltbild - ja ...
Wobei man dies eher als Durchlaßrichtung bezeichnen muß (für DC)

[Jens G. (jensig)]

nein,  + muß rechts sein, weil dort der Spannungsteile Ub/2 erzwingt. U 
d das ist sicherlich deultich positiver als dein Eingans-DC.

[Max W. (max96)]

Also Minus ans Eingangssignal? Ich habe gerade R4 auf 2,2k reduziert - 
das Ausgangssignal bleibt sauber und das Rauschen wird etwa auf die 
Hälfte reduziert.

[Max W. (max96)]

Ich glaube es nicht!!! Er geht!!! Habe den Elko umgepolt und der Sinus 
wackelt nichtmehr und das Rauschen ist auch verschwunden!! Vielen Dank 
für eure Hilfe!!

[Dötz (Gast)]

Interessant dass ein verpolter Elko sowas bewirken kann, werde ich mir 
merken! Bei Elko's ist die Polung ja wichtig weil eine Seite der 
Aluminiumfolie oxidiert sein muss um durch das Aluminumoxid isolierend 
zu wirken. Bei einer Verpolung wird da eine Art Elektrolyse stattfinden 
mit partiellen Durchschlägen in der Isolation, sowas ist ein chaotischer 
Prozess was das recht originelle Störsignal erklärt. Ich würde den Elko 
an Deiner Stelle wegschmeissen, denn die Isolation kann ja definitiv 
nicht mehr ganz intakt sein und in der Größe ist das eh nur Pfennigware.

[Klas (Gast)]

Max W. schrieb:
> Ich glaube es nicht!!! Er geht!!! Habe den Elko umgepolt und der Sinus
> wackelt nichtmehr und das Rauschen ist auch verschwunden!! Vielen Dank
> für eure Hilfe!!

Ich vermute, der Elko konnte wegen der Verpolung seine Blockwirkung 
nicht mehr richtig erfüllen --> HF-Schwingungen

(so ähnlich wie bei einem OpAmp, wenn man vergisst, Abblock-Cs direkt an 
die Stromversorgungspins zu klemmen)

[Jens G. (jensig)]

>Ich vermute, der Elko konnte wegen der Verpolung seine Blockwirkung
>nicht mehr richtig erfüllen --> HF-Schwingungen

Der C5 hat doch keine Abblockwirkung, sondern einzig und allein hat er 
für eine Trennung des DC-Pfades zu sorgen, was er aber nicht machen 
konnte, da verpolt. Elkos sind eigentlich wie Dioden - in der einen 
Richtung sind sie ein C, in der anderen Richtung bis zu wenigen Volt 
ebenfalls (meistens so um die eins/zwei/drei Volt erlaubt, wenn auch 
nicht unbedingt spezifiziert), aber bei höherer Spannung wird er leitend 
für DC, zumindest auf längere Sicht, wegen der beginnenden Elektrolyse, 
die rel. unregelmäßig verläuft (im Extremfall bläßeln), und damit 
unregelmäßiger "Sperrstrom".
Wegschmeissen brauchste den vermutlich nicht, denn bei den geringen 
Strömen im verpolten Falle in dieser Schaltung machen die das eine 
gewisse Weile mit. Wieder richtig herum gepolt, regenerieren die sich 
wieder weitgehend, und sind wieder die alten.

[Max W. (max96)]

Ich hab sie vorsichtshalber gleich getauscht. Für schlechte Zeiten kann 
man sie ja mal aufheben :D