Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik AB Endstufe, Transistoren, Leistungsbegrenzung, etc.


von Endstufe (Gast)


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Hallo,

ich arbeite gerade an einer AB-Endstufe. Ich bewege mich allerdings in 
"relativ" großen Leistungsbereichen (350W an 8 Ohm, 700W an 4 Ohm). 
Erste Tests mit diversen Schaltungen haben eigentlich soweit ganz gut 
funktioniert, nur praxistauglich ist eben das wenigste, was man so an 
Schaltplänen im Internet findet. Das liegt meistens an fehlenden 
Schutzschaltungen, wie z.B. Kurzschlussschutz oder dass die Transistoren 
nicht außerhalb der SOA betrieben werden.
Da die Endstufe in einer PA-Anlage verwendet werden soll, muss sie also 
vor allem zuverlässig funktionieren und gewissermaßen idiotensicher 
sein.

Mich würde jetzt generell interessieren, ob ich bei Bipolartransistoren 
bleiben soll oder laterale MOSFETs besser geeignet wären. Diese erleiden 
ja wohl angeblich nicht so schnell einen secondary Breakdown und lassen 
sich einfacher mit Zenerdioden am Gate schützen, anstatt mit einem 
VI-Limiter. Gibt es irgendwelche Vorschläge für verhältnismäßig günstige 
Typen? Falls bipolar wäre Darlington nicht schlecht. Bauform wäre so die 
Richtung TO-218 wünschenswert, da man die ganz geschickt montieren kann. 
So Töpfe wie z.B. der 2N3055 wären schlecht, dafür habe ich keine 
passenden Kühlkörper...

Wie sieht's denn mit der Ruhestromeinstellung aus? Günstige 
Bootstrap-Schaltung oder lohnt sich der Aufwand einer 
Konstantstromquelle?

Am Eingang sieht man ja sehr häufig einen Differenzverstärker. Ist das 
ausreichend oder wären Operationsverstärker eindeutig die bessere 
Lösung?

Vllt. ist hier ja jemand, der sich damit auskennt und weiß, wie sowas in 
kommerziellen Endstufen gemacht wird.
Ich sollte vllt. noch erwähnen, dass ich sicher kein Audio-Fetischist 
bin, aber die Endstufe sollte eben etwas solides darstellen. Netzteil 
ist ein ordentliches vorhanden: 1000W Ringkern mit 47.000 µF Siebung auf 
positiver und negativer Schiene.

So, das war jetzt etwas viel Text... hoffe ihr könnt mir Tips geben :) 
Und bevor jetzt wieder empfohlen wird einfach eine Endstufe zu kaufen, 
für mich ist hier auch der Weg das Ziel und ich möchte etwas lernen :P

von Bastler (Gast)


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PA bedeutet ja auch, daß das Konzert nicht wegen Krankheit des 
Equipments ausfallen/vorzeitig enden soll. Deshalb und in dem 
Leistungsbereich würde ich, auch wenn ausdrücklich nicht gewünscht zu 
einer fertigen Class-D mit SNT raten. Gibt's günstig auch von 
professionellen Anbietern.

von Endstufe (Gast)


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Also ich traue mir schon zu, dass so zuverlässig zu designen, dass das 
nicht passiert (Schutzschaltungen). Class-D stehe ich irgendwie immer 
skeptisch gegenüber, besonders was den Klang angeht...

von Lothar S. (loeti)


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Hast Du Lautsprecher mit 700W Eingangsleistung oder was soll so eine 
völlig überzogene Endstufe.

Gerade im PA-Bereich ist eine Endstufe pro Box wesentlich zuverlässiger 
und betriebssicherer und die Ausführung der Wahl.
Dabei am besten die Endstufe direkt bei der Box und nicht backstage.

Grüße Löti

von Endstufe (Gast)


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Ja habe ich, Subwoofer mit etwa 500W. Die Endstufe muss ja dann auch 
nicht unbedingt ständig am Limit sein, sondern noch ein wenig Reserven 
haben ;) Also ich suche jetzt vor allem erstmal geeignete Transistoren, 
da kennt doch bestimmt jemand geeignete Typen mit üppiger SOA.

LG

von Lothar S. (loeti)


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> Ja habe ich, Subwoofer mit etwa 500W.

Pro Chassis? Wenn nein, mein Tipp:
Eine Endstufe Pro Chassis hinten auf die Box montiert und fest 
verkabelt. Dann kannst Du Dir auch die ganzen Schutzschaltungen 
schenken... .

Grüße Löti

von Endstufe (Gast)


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Die Endstufe wird nicht immer für die gleichen Boxen verwendet. Habe 15" 
mit 8 Ohm und 18" mit 4 Ohm. Ich möchte also eher flexibel bleiben, 
sonst hätte ich ja gleich einen aktiven Subwoofer bauen können ;) Und 
bei einer soliden Endstufe gehören nach meiner Definition einfach 
Schutzschaltungen dazu, um allen Eventualitäten vorzubeugen.

Trotzdem vielen Dank für Deine Bemühungen :) Hast du sonst noch 
irgendwelche Tipps für mich?

LG

von Bastler (Gast)


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Welches Klangproblem soll Class-D denn bei einem Sub-Woofer haben?
Und wieso werden so viele Konzerte über diese schlecht klingenden Amps 
gespielt?
BTW, die sind auch sehr variabel beim Thema Ω.

von Endstufe (Gast)


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Nur weil viele das so machen, muss es ja nicht gut sein ;) Ich finde 
jedenfalls, dass eine AB Endstufe oft besser klingt. Gute Class D 
Endstufen, die da mithalten können kosten dann schon einiges...

LG

von Blackbird (Gast)


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Die Raumakustik muß doch sowieso noch mit Frequenzganganpassung und 
Phasenverschiebungen korrigiert werden. Was nützt da " ... dass eine AB 
Endstufe oft besser klingt ..."?

Blackbird

von Endstufe (Gast)


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Ich sehe schon, hier sind wohl wenige im Forum die viel Erfahrung mit PA 
Equipment haben... Ganz abgesehen davon, dass das komplett Off-Topic 
ist. Lassen wir jetzt mal Class D außen vor und kehren zum Thema AB 
zurück ;) Danke!

LG

von Blackbird (Gast)


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Wie wäre es, mal ein paar grundlegenden Daten und deren Berechnung hier 
reinzustellen?
Dann kann man mal zur Schaltungsauswahl und dann zur Dimensionierung 
übergehen.
Für 700Watt an 8Ohm dürfte schon eine heftig hohe Versorgungsspannung 
notwendig sein, die die Auswahl der Endstufe meht beeinflußt als Deine 
Vorlieben für bestimmte Gehäuse.
Ebenso die Schaltungsauswahl der Vorstufe, und so weiter.

Blackbird

von Endstufe (Gast)


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Also wir sprechen über grob 350 W aüßerste Spitzenleistung an 8 Ohm und 
etwa 700 W an 4 Ohm. Berechnung dürfte hier klar sein, ohmsches Gesetz 
abzüglich diverser Verluste, z.B. an den Symmetrierwiderständen. 
Versorgungsspannung ist +-56 V, das sollte dann etwa hin kommen. Was ich 
eben vermeiden will ist, dass ich irre viele Endtransistoren parallel 
schalten muss, nur weil die Transistoren sonst einen secondary breakdown 
erleiden, obwohl die Wärme noch gut abgeführt werden könnte.
Rein interessehalber, inwiefern beeinflusst die Spannung mein 
Schaltungsdesign? Dass ich entsprechende Bauteile benötige, die das dann 
abkönnen ist mir klar, aber im Prinzip werden doch am Ende eben nur 
entsprechend mehr oder weniger Komplementärpaare da sein?

LG

von Jobst M. (jobstens-de)


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Mit 2 TAS5630 pro Kanal lassen sich 800W/4Ω bzw. 400W/8Ω in Dual 
PBTL-Beschaltung erreichen. Aber die sind nur Class-D ...
Natürlich wird deshalb Deine Endstufe besser klingen.


Gruß

Jobst

von Bastler (Gast)


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Die Rede war von "SubWoofer", der wird wohl kaum über 500Hz kommen. Da 
geht es hauptsächlich um Power. Eine 200khz PWM ist da sicher schnell 
genug. Wenns aber ganz sahnig klingen soll, dann doch 8..10 x EL34. 
Leuchtet auch schön. Und wirkt total professionell.

von Simon K. (simon) Benutzerseite


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Bastler schrieb:
> Die Rede war von "SubWoofer", der wird wohl kaum über 500Hz
> kommen. Da
> geht es hauptsächlich um Power. Eine 200khz PWM ist da sicher schnell
> genug. Wenns aber ganz sahnig klingen soll, dann doch 8..10 x EL34.
> Leuchtet auch schön. Und wirkt total professionell.

Ein Verstärker soll nicht "klingen". Und wenn er das doch soll (also 
einen Eigenklang haben soll), dann sind Röhren schon die richtige Wahl 
;-)

von Bastler (Gast)


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Kam wohl nicht ganz raus:
Der Vakuumvorschlag war natürlich ironisch gemeint.
So als Gegenpol zu " Class-D klingt doch nicht". Wie gesagt, beim 
SubWoofer. Das riecht schon etwas esoterisch.

von Endstufe (Gast)


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Für mich macht das wenig Sinn die Endstufe rein auf Subwoofer zu 
konzipieren. Was wenn daran mal Fullrangeboxen bzw. Linearrays betrieben 
werden?
Mir wär's immernoch sehr recht wenn wir zur Fragestellung zurückkehren 
könnten ;)

LG

von Max W. (max96)


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Um mal auf Class AB zurück zu kommen. Bei 350W Sinus an 8 Ohm brauchst 
du eine Versorgungsspannung von +/-75V Emitterwiderstandsverluste noch 
nicht mitgerechnet. Bei solchen Spannungen können selbst dicke 
Transistoren nurnoch 2-3A dauerhaft ab. Die Ströme, die da fließen sind 
ebenfalls immens. Und dann musst du noch gut 350W über einen Kühlkörper 
abführen. Da reicht Passivkühlung nicht mehr. Dann brauchst du ein 2,5kW 
Netzteil, damit du auch 2*700W an 4 Ohm schaffst. Billig wird es auf 
jeden Fall nicht. Ich würde mit je 7-10 NPN und PNP 
Leistungstransistoren pro Kanal rechnen. Eine komplette Endstufe zu 
designen ist nicht gerade leicht, ich weis ja nicht in wie weit du da 
Vorerfahrungen hast. Auf jeden Fall geht da locker 1k€ drauf, wenn das 
reicht. Ich hatte schon Probleme einen funktionierenden SOA Schutz für 
einen 100W Amp zu designen, bei 700W wird das sicher nochmal um einiges 
komplizierter. Ich will dir jetzt nicht den Mut zum Selbstbau nehmen 
aber ich denke das Projekt ist schon sehr gewagt. Mit Class D kommst du 
sicher eher zum Ziel.

von Endstufe (Gast)


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Danke, ja damit hätte ich auch etwa gerechnet. Gute Kühlkörper inkl. 
Lüfter habe ich da. MJL3281A/MJL1302A wären auch noch vorhanden. Das 
Datenblatt sieht zumindest ganz vielversprechend aus. Ein Trafo in der 
Größenordnung... müsste ich mal suchen, kann ich aber auf jeden Fall 
beschaffen.

LG

von Endstufe (Gast)


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Was ich noch vergessen habe zu erwähnen: kleinere AB Endstufen habe ich 
schon entwickelt, Vorerfahrungen sind also vorhanden. Ansonsten bin ich 
auf dem Gebiet E-Technik ganz fit.

LG

von Max W. (max96)


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Die von dir genannten Transistoren sind schonmal sehr gut. Ich würde 
diese auch als Treiberstransistoren verwenden. Am besten machst du mal 
einen Entwurf in TINA oder LTSpice und simulierst mal ein wenig. Mit dem 
Thema SOA Schutz habe ich mich bei meiner letzten Endstufe intensiv 
beschäftigt. Wenn ich wieder zu Hause bin suche ich mal die 
entsprechenden Seiten/PDFs raus.

: Bearbeitet durch User
von Endstufe (Gast)


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Cool, danke! Das wäre echt nett von Dir. Mit LTSpice arbeite ich gerne. 
Als SOA Schutz kenne ich VI Limiter, die den Spannungsabfall über den 
Symmetrierwiderständen messen und ggf. den Transistoren den Basisstrom 
entziehen. Ist wohl auch in den meisten kommerziellen Endstufen so 
gelöst.

LG

von Max W. (max96)


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Diese VI Limiter genügen aber nur zum Schutz vor kurzzeitiger 
Überlastung. Weil sie zu stark begrenzen. Bei einem vollen SOA Schutz 
über solch einen Limiter würdest du mindestens die doppelte Anzahl an 
Transistoren brauchen, weil die Transistoren dann immer im 
Dauerbelastungsbereich arbeiten und ihre Impulsstromlieferfähigkeit, die 
bei den meisten Frequenzen ausreichen würde nicht ausnutzen können. 
Deshalb wird in professionellen Endstufen noch eine Frequenzabhängigkeit 
eingebaut, die auch von der Amplitude des Ausgangssignals abhängig ist. 
Bei Dauerüberlastung würde ich dann die Lautsprecher per Relais von der 
Endstufe trennen.

von Endstufe (Gast)


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Wie erkennt man dann am besten Dauerüberlastung (z.B. Kurzschlusd) am 
besten? Stimmt, die haben dann noch ein RC-Filter an der Basis des 
Limitertransistors, wenn ich das noch richtig im Kopf habe.

LG

von Gustus (Gast)


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Schau mal bei IXYS vorbei, die haben tolle MOSFETs, die für den linearen 
Betrieb geeignet sind. Die gibt es denn im SOT-227 Gehäuse. Ich weiß 
aber nicht, wie gut deine Bezugsquellen sind.
Mit dem Source-Widerstand zur SOA-Begrenzung kenne ich es auch. Hat den 
Vorteil, dass man jeden einzelnen FET überwachen kann, was IMHO auch nur 
sinn macht.

Viele Grüße,

G

von Peter D. (peda)


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Ich hatte zu DDR-zeiten mit ELA Anlagen zu tun.
Die 50W Einschübe hatten eine sehr intelligente Schutzschaltung und 
garnicht aufwendig.
Das Prinzip war eine Brückenschaltung zur Impedanzmessung der Last.
Damit sprach bei Überlast/Kurzschluß der Schutz schon bei kleinen 
Amplituden an und das SOA wurde garnicht erst erreicht.
Ich kann mich nicht erinnern, daß die Verstärker jemals kaputt gegangen 
sind.
Die Schaltpläne könnten vieleicht noch bei meiner Mutter auf dem 
Dachboden liegen.

von Jobst M. (jobstens-de)


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Bastler schrieb:
> Der Vakuumvorschlag war natürlich ironisch gemeint.

Mein Kommentar war auch recht ironisch, scheint aber auch nicht 
angekommen zu sein. Der Tip war allerdings ernst gemeint.


Gruß

Jobst

von Blackbird (Gast)


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> ... Versorgungsspannung ist +-56 V, das sollte dann etwa hin kommen. ..

Stimmt soweit. Nur welcher OPV macht das mit? Also doch diskrete 
Vorstufe. Oder OPV mit verminderter Versorgungsspannung - dann muß aber 
die Enstufe die restliche Spannungsverstärkung aufbringen und ein 
anderes Schaltungsdeign her.

Blackbird

von Endstufe (Gast)


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Aber so früh soll doch eig. nicht begrenzt werden. Da ein Lautsprecher 
ja eine induktive Last ist, liegen Strom- und Spannungsverlauf nicht 
mehr übereinander. Folglich sind eben hohe Impulsströme notwendig (z.B. 
bei 0 V). Wenn das verhindert wird leidet der Klang doch sehr darunter? 
Ich habe noch ein Hilfsnetzteil vorgesehen mit +-12 V.

LG

von Blackbird (Gast)


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> > ... Versorgungsspannung ist +-56 V, das sollte dann etwa hin kommen. ..

> Stimmt soweit.

für 350 Watt an 4 Ohm

für 350 Watt an 8 Ohm sind ca. +-77V notwendig

für 700 Watt an 4 Ohm sind ca. +-80V notwendig


Blackbird

von Max W. (max96)


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Die Vorstufe auf jeden Fall diskret bei dieser Leistung.

von Blackbird (Gast)


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weiter :

Ic der Endstufentransistoren für 350 Watt an 8 Ohm: ca 9,3A

Ic der Endstufentransistoren für 700 Watt an 4 Ohm: ca 18,7A

Die Endstufentransistoren (komplementär oder quasikomplementär ist egal) 
haben eine Spannungsverstärkung < 1, die Treibertansistoren auch < 1.

"Spitzenlast" oder Dauerlast unterscheiden sich nur in der Zeitdauer, 
nicht in den Spannungs- und Stromwerten.


Blackbird

von Endstufe (Gast)


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Blackbird, ich sprach von Spitzenleistung. Für Effektivwerte hast du 
natürlich recht.
Okay, aber ein symmetrischer Eingang mit drei OPs für XLR geht ja 
trotzdem noch. Darauf würde dann die diskrete Vorstufe folgen.

LG

von ArnoR (Gast)


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Blackbird schrieb:
> komplementär oder quasikomplementär ist egal

Ist es nicht. Die beiden Schaltungen haben unterschiedliches statisches 
und dynamisches Verhalten und das wirkt sich auf die dynamische 
Stabilität (Schwingsicherheit), das Impulsverhalten und die Symmetrie 
(Klirr) aus. Man sollte gleiches Verhalten in den beiden Halbwellen 
anstreben. Also in jedem Fall komplementär, entweder mit Darlingtons 
oder Sziklai-Paaren.

von Blackbird (Gast)


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@ArnoR
das "egal" bezog sich nur auf die Spannungsverstärkung.
Natürlich ist das dynamische Verhalten nicht gleich.

@Endstufe
> ... ich sprach von Spitzenleistung ...

PMPO?

Was sind denn nun die "richtigen" Werte, die Du anstrebst?

350 Watt an 8Ohm Dauerleistung (== "Effektiv-Leistung")?

"Spitzenleistung" gibt man bei "weichen" Netzteilen an, die im 
Maximalleistungsfall die Versorgungspannung (hier also ca. +-80V) ein 
paar Millisekunden von den Netzteil-Elkos liefern, bevor sie 
zusammenbricht auf kleinere Werte (die dann die Dauerlast- oder 
"Effektiv"-Leistung ist).

Blackbird

von Blackbird (Gast)


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weiter in der Berechnung:

Leistung, die der Trafo liefern muß, bei 700 Watt an 4 Ohm: 970 Watt.
Leistung, die der Trafo liefern muß, bei 350 Watt an 8 Ohm: 470 Watt.

Paßt schon.

blackbird

von Blackbird (Gast)


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@Endstufe
hier sind die Dinge mal an einer 100 Watt-Endstufe erklärt:
http://www.hifi-forum.de/viewthread-103-71.htm

Es macht vielleicht auch Sinn, sich mal den Text durchzulesen, die die 
elektor-Entwickler ihren dicken Verstäkern beilegen. Hier beschreiben 
sie, warum sie diesen oder jenen Weg gehen, wo die Grenzen sind und 
warum sie diese Entscheidung getroffen haben.

Diese Vorgehensweise ist schon richtig. Über das Ergebnis kann man immer 
noch streiten.

Alle die Fragen, die Du hast (siehe erster Post), haben sie für ihre 
Projekte schon beantwortet und dimensioniert.
Das solltest Du auch tun. Oder alle Daten liefern und eine Vorauswahl 
dazu.


Blackbird

von Endstufe (Gast)


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Also ich habe jetzt keine genauen Vorgaben. Aber 300 W an 8 ohm sollten 
fürs Erste schon drin sein. Erhöhen kann man dann ja immernoch mit mehr 
Spannung.
Danke, die Elektorartikel schaue ich mir mal an.

LG

von kennie (Gast)


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Hi Endstufe,

ich würde L-MOSFETS (2SJ162, 2SK1058 z.B.), diese sind bei Deine 
Leistungsanforderungen wesentlich handzahmer als Bipolartransistoren. 
Sie haben bei hohen Drainströmen einen negativen Tempco womit die Gefahr 
eines thermischen Weglaufens eliminiert wird. Ich habe selbst erlebt wie 
eine bipolare Endstufe aufgrund eines thermischen Weglaufens innerhalb 
von <1 Sekunde sich mit Weißglühenden Drähten und Rauch verabschiedet 
hat - dieser Vorteil von L-MOSFETS ist in der von Dir anvisierten 
Leistungsklasse eigentlich kaum wegzudiskutieren. Auch das Problem des 
secondary breakdown haben sie nicht, daher brauchst Du keine komplexen 
Schutzschaltungen die die SOAR von Transistoren nachbilden soll. Ein 
L-MOSFET kann bis zum Durchbrennen der Schmelzsicherung locker 100A 
vertragen während Schmelzsicherungen für Bipolartransistoren viel zu 
langsam sind.

Ein Nachteil ist allerdings daß man mit Mosfets nicht so niedrigen Klirr 
hinbekommt wie mit Bipolar-Transistoren da die Transkonduktanz niedriger 
ist. MOSFETS sind von Hause aus weniger linear, aber wen interessiert 
bei 700W noch Klangqualität? ;)

"Falls bipolar wäre Darlington nicht schlecht."

Für den anvisierten Leistungsbereich bräuchtest Du bipolar auf jeden 
Fall eine Triple-Ausgangsstufe mit mehreren Ausgangstransistoren 
parallel. Selbst wenn Du Transistoren findest wo eine Darlingtonstufe 
rechnerisch ausreicht, wird das katastrophale Auswirkungen auf die 
Klangqualität haben weil die Eingangsimpedanz der Ausgangsstufe zu 
niedrig ist und damit die Open-Loop Verstärkung.

"Wie sieht's denn mit der Ruhestromeinstellung aus? Günstige
Bootstrap-Schaltung oder lohnt sich der Aufwand einer
Konstantstromquelle?"

Welcher Aufwand? Kostet nur 2 Transistoren oder 1 Transistor und eine 
LED, dazu max. 2 Widerstände. Den eigentlichen Ruhestrom stellst Du 
nicht mit der Konstantstromquelle ein, sondern durch die Spannung 
zwischen den Basen bzw. Gates der komplementären Ausgangstreiber. Das 
macht man üblicherweise mit einer Schaltung namens "VBE multiplier" bzw. 
"amplified diode", im Prinzip eine Konstantspannungsquelle mit 
Transistor. Diese muss der Temperatur der Ausgangstransen möglichst 
genau und schnell folgen, ansonsten regelt sich diese Spannung nicht 
schnell genug runter um ein thermisches Weglaufen zu verhindern. Genau 
das Problem hast Du bei L-MOSFETs nicht.

"Am Eingang sieht man ja sehr häufig einen Differenzverstärker. Ist das
ausreichend oder wären Operationsverstärker eindeutig die bessere
Lösung?"

Bei den von Dir geforderten Leistungen wirst Du kaum bezahlbare Op-Amps 
finden die solche Versorgungsspannungen aushalten. Man kann die 
Versorgungsspannung zwar "bootstrappen", aber dann ist der 
Schaltungsaufwand min. genauso groß wie bei einer klassischen 
Differenzen-Eingangsstufe. Selbst die teuren "high-performance audio 
blabla" Op-Amps z.B. von National haben ihre ppm-Verzerrungen nur im 
Bereich kleiner Ausgangsamplitude weil sie erheblich unter common-mode 
Verzerrungen (Early-Effekt) leiden. Das ist teilweise eh nur Marketing. 
Ein Op-Amp mit diskreter Ausgangsstufe ist außerdem nicht ganz trivial 
zu kompensieren, bei der Standardschaltung dagegen machst Du die übliche 
Miller-Kompensation (Kerko zwischen B und C des Spannungsverstärkers) 
und schaust in SPICE dass Du die notwendige Phasenreserve einhälst.

von Endstufe (Gast)


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Hi, danke für den Beitrag. Also bei 700 W ist schon eine gewisse 
"Klangqualität" gefordet. Der Amp muss z.B. an einem Subwoofer genug 
Schub bringen, damit der schön trocken und knackig klingt. Das mit dem 
Klirrfaktor hingegen würde ich jetzt nicht so eng sehen, denn da ist es 
wirklich so, dass man das oftmals nur messen aber keinesfalls hören 
kann. Ich hatte schon Endstufen mit Klirr von nahezu 1% und wenn man das 
nicht gewusst hätte, dann hätte man auch keinen Unterschied zu einer 
2000€ Endstufe von Dynacord gehört (natürlich rein vom Klirrfaktor 
gesprochen, die Dimensionieren vom Netzteil fällt da schon stärker ins 
Gewicht...). Was ich noch nicht so ganz verstanden habe, wie sieht's 
denn mit der Ansteuerung der MOSFETS in Gegentaktschaltung aus? Ist das 
prinzipiell ähnlich? Die sind ja spannungs- und nicht stromgesteuert.

LG

von Max W. (max96)


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Hab es endlich geschafft die Seiten rauszusuchen. Viel hab ich aber 
nicht mehr gefunden.
http://www.hifi-forum.de/viewthread-71-10880.html Beispielschaltung mit 
sehr umfangreicher Schutzschaltung, angeblich auch getestet. (Bipolar)
http://www.hifi-forum.de/viewthread-103-25.html Für MOSFETs

in dem Thread sind auch noch ein paar Links zu Schutzschaltungen. 
Beitrag "Entwurf eines Kurzschlussfesten, PA tauglichen 100W@4 und 8 Ohm Verstärkers"

: Bearbeitet durch User
von Endstufe (Gast)


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Hallo,

ich habe hier mal im Anhang eine LTSpice Schaltung an der ich gerade 
herum spiele. Das ist natürlich alles noch suboptimal in der Form und es 
fehlt noch viel. Ich wollte eigentlich nur fragen, ob es normal ist, 
dass meine FFT am Ausgang so aussieht wie auf dem Bild (Eingang offen)?
Muss das dann wirklich sein, dass ich den PA-Teil mit zwei 
Treibertransistoren in Darlingtonschaltung ansteuere? Mit nur einem hat 
die Schaltung schon in LTSpice angefangen zu schwingen, aber ich 
vermute, dass das an der (noch) erbärmlichen Vorstufe lag... Darüber 
hinaus habe ich ja gerade noch an diesen Transistoren diese 10 Ohm 
Widerstände als Platzhalter. Komischerweise sind da in anderen 
Schaltungen keine Widerstände, aber ist das nicht etwas leichtsinnig? 
Angenommen der Treiber steuert voll durch, dann sterben doch die 
Endtransistoren sofort an dem viel zu hohen Basistrom?

LG

von Endstufe (Gast)


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Bild der FFT vergessen...

von Max W. (max96)


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Da fehlt aber noch einiges. Die Ruhestromeinstellung kannst du so 
schonmal vergessen. Da muss ein Transistor rein in diesem 
Leistungsbereich. Der Treiber mit BD241/242 kommt mir auch etwas schwach 
vor, du musst auch beim Treiber in der SOA liegen, sonst haut dir der 
abrauchende Treiber die Endtransen durch. Ich würde hier BD241/242 und 
danach einen deiner EndT's als Treiber nehmen. BC556 sind nicht 
spannungsfest genug für dein Vorhaben, die BD's auch nicht. Am Ausgang 
fehlen antiparallele Dioden. Anstatt der Bootstrap Schaltung eine 
Konstantstromquelle einbauen. Auch der Diff arbeitet mit Konstantstrom 
besser. Bei dieser Leistungsklasse darf man sich die 2 Transistoren 
nicht sparen. Zwischen Basis von Q14 und Emitter von Q8 muss noch ein 
Widerstand. Ebenso auf der 'anderen Seite'.

Zu deiner Frage, warum andere Schaltungen die 10 Ohm weglassen: Du baust 
dir ja einen Darlington aus den 2 Transistoren. Das heißt du hast im 
Endeffekt einen Transistor mit größerem b und einer BE-Spannung von rund 
1,4V. Dieser knallt dir dann auch nur durch wenn du an der Strecke Basis 
von Q15 bzw. Q14 und Emitter Q9 bzw. Q8 zuviel Strom fließen lässt. Also 
kannst du die 10 Ohm getrost weglassen. siehe 
http://de.wikipedia.org/wiki/Darlington-Schaltung. Zur FFT - keine 
Ahnung, sowas hab ich in der Schule bis jetzt nicht gelernt und privat 
mich noch nicht damit beschäftigt. Aber die ist erst interessant, wenn 
die Schaltung an sich zu funktionieren scheint sprich Amplitude, Strom 
am Ausgang, kein Schwingen, Temperaturstabilität usw.

von Endstufe (Gast)


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Hi, danke, ja wie bereits gesagt, mir ging's jetzt eig. nur um die FFT 
und die Treiber. Im Großen und Ganzen hatte ich das auch so vorgesehen, 
die Konstantstromquellen sind logisch, die Treiber passe ich dann noch 
an.

Habe hier übrigens auch noch sehr interessante und umfangreiche 
Literatur gefunden: 
http://www.qsl.net/kb7tbt/manuals/Ham%20Help%20Manuals/Audio%20Power%20Amplifier%20Design.pdf

Vielleicht interessiert das ja noch jemanden, ich finde das Buch klasse!

LG

von Blackbird (Gast)


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Der Gigant2000 von elektor kann mit 2 Endstufen (Monoblock) in 
Brückenschaltung 1600 Watt Sinusleistung und ca 2000 Watt Musikleistung.
Als einfache Ensdstufe ist er genau Dein Ding!
Sieh sie Dir mal an und lese die Artikel von den Entwicklern dazu.

Hier die Daten:

Sinusleistung Monoblock         300 W an 8 Ω
                                500 W an 4 Ω
                                800 W an 2 Ω
Musikleistung Brückenschaltung 2000 W an 4 Ω
Harmonische Verzerrungen 0,005 %
Open-loop-Bandbreite 55 kHz
Leistungsbandbreite 1,5 Hz ...220 kHz


Blackbird

von Endstufe (Gast)


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Der Artikel war auch interessant. Aber die Treiberstufe erscheint mir 
etwas übertrieben... T29 - T31 z.B. da hätte doch ein Endtransistor gut 
gereicht? Und warum T21 - T23 noch diese Bc560 am Kollektor haben ist 
mir auch nicht ganz klar.
Kann mir da noch jemand auf die Sprünge helfen? Ansonsten kann man sich 
ja gut an der Schaltung orientieren.

LG

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Max W. schrieb:
> Anstatt der Bootstrap Schaltung eine Konstantstromquelle einbauen.

Hmm. Jein.

Im Prinzip ist Bootstrap die richtige Idee, denn in dieser Leistungs- 
klasse schmerzt jedes Zehntel Volt, um das man die Endtransen nicht 
aussteuern kann. Besser wäre allerdings, die Vorstufe + Treiber mit 
separater Betriebsspannung zu versorgen. Bzw. noch zwei galvanisch 
getrennte Spannungsquellen von ca. 5V vorzusehen, die man auf
+U_b/-U_b jeweils "draufsatteln" kann.


XL

von Endstufe (Gast)


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Hi stimmt, das könnte ich machen. Ich weiß jetzt aber immer noch nicht, 
ob ich die Ausgangsstufe als "Triple-Variante" oder einfach Darlington 
mit einem der Endtransistoren machen soll. Hat das irgendwelche 
Vorteile? Rein rechnerisch würde normal Darlington reichen.

LG

von kennie (Gast)


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Mal Bezug nehmend auf Deine gepostete Spice-Schaltung: Q3 sieht als 
Kollektorlast den Lautsprecher "durch" die Darlington oder Triple Stufe. 
Nehmen wir mal eine 4Ohm Last und hFe=100 für den Treiber und hFe=50 für 
den Leistungstransistor, so sieht diese Last für Q3 aus wie 4*100*50 = 
20K. Parallel dazu liegt noch der "Early"-Widerstand von Q3 den wir aber 
näherungsweise weglassen können. Die Verstärkung von Q3 
(Emitterschaltung) beträgt A = RC/(re+RE) wobei re der interne 
Emitterwiderstand von Q3 ist (ca. 25Ohm geteilt durch Ruhestrom in mA) 
und RE der externe Emitterwiderstand den Du hier weggelassen hast. 
Nehmen wir an re beträgt 2.5 Ohm (10mA Ruhestrom durch Q3) dann ist 
A=20000/2.5 = 8000. Die Verstärkung A bestimmt wesentlich den Open Loop 
Gain des Verstärkers; je höher dieser ist desto mehr kann der Verstärker 
die in den einzelnen Stufen auftretenden Verzerrungen bekämpfen.

Bei einer Triple-Stufe wäre dagegen RC=4*100*50*50=1M und damit 
A=400000. Ob Du Darlington oder Triple verwendest hat also direkte 
Auswirkungen auf die Klangqualität des Verstärkers. Bei den Leistungen 
die Du anvisierst ist eine Triple-Stufe eigentlich Pflicht wenn Du 
wirklich Bipolartransistoren verwenden willst.

Ich würde aber dringend davon abraten. Bei solchen Leistungen bedeutet 
ist jeder Fehler tödlich für die teuren Transistoren. Die 
Ruhestromeinstellung mit den 3Dioden funktioniert so gar nicht weil Du 
bei einer Triple-Stufe 6xVBE benötigst,  also theoretisch 6 Dioden (Du 
musst ja 6 B-E Vorspannungen überwinden damit die Transen alle 
aufmachen). Bei Dioden hast Du aber starke Bauteilabweichungen und 
kannst die Spannung nicht einstellen; Du wirst niemals 6 Dioden finden 
die genau genug passen. Daher nimmt man einen Transistor, schau mal 
unter "amplified diode", das ist die Standardschaltung für sowas; mit 
einem Poti kann man den Ruhestrom dann einstellen, und zwar so daß im 
Ruhezustand über den Emitterwiderständen ca. 26mV abfallen. Man kann 
rechnerisch leicht zeigen, daß dann der interne Emitterwiderstand re 
gleich dem externen RE (bei Dir 0.22Ohm) ist und damit die 
Ausgangsimpedanz der Stufe bei kleinen und großen Amplituden ungefähr 
gleich. 26mV sind der ungefähr ideale Punkt wo die Übernahmeverzerrungen 
minimal sind.
Ganz wichtig ist, daß dieser "amplified diode" Transistor in sehr gutem 
thermischen Kontakt mit den Ausgangstransen sein muss; such also einen 
Transistor mit Bohrloch den Du mit auf den Kühlkörper schrauben kannst. 
Die zu überwindende Basis-Emitterspannung der Ausgangstransistoren 
(normal ca. 0.6V) sinkt mit der Temperatur, d.h. wenn die Dinger im 
Betrieb heiß werden sinkt die zu überwindende Spannung um die Transen 
aufzusteuern. Dann muss unbedingt die mit der "amplified diode" 
bereitgestellte Vorspannung auch sinken, sonst steigt der Ruhestrom 
immer weiter. Innerhalb weniger Sekunden gibts dann Rauch und Feuer weil 
sich der Effekt immer weiter aufschaukelt - ich spreche aus Erfahrung.

Es gibt noch einiges was Du verbessern kannst: RE für Q3 spendieren um 
diesen zu linearisieren, und einen Stromspiegel als aktive Last für 
Q5,Q4, damit verdoppelt sich die Transkonduktanz der Eingangsstufe und 
der Klirrfaktor sollte sich ca. um den Faktor 10 verbessern.

Aber die eigentliche Herausforderung ist ganz klar die Ausgangsstufe 
thermisch stabil zu kriegen.

von Endstufe (Gast)


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Hi, auch dir nochmal vielen Dank für deine Hilfe. Habe die letzten Tage 
die Schaltung überarbeitet. Das ist jetzt alles größtenteils umgesetzt 
und ich habe momentan einen Klirr von etwa 0,03%. Eingangsstufe ist noch 
nicht ganz optimiert. Ich werde dann meinen aktuellen Schaltplan 
hochladen, sobald ich einigermaßen fertig bin.

LG

von Endstufe (Gast)


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So, das ist gerade der Stand der Dinge (Limiter, SOA Schutz usw. fehlt 
noch). Hinsichtlich THD gibt es wohl noch einiges zu optimieren, im PA 
Teil waren es glaube ich um die 0,02%, der Hauptanteil kommt ansonsten 
von der (noch schlechten) Vorstufe bzw. VAS.
Leider läuft die Endstufe unter Vollaussteuerung so überhaupt gar nicht. 
HF-Müll ohne Ende und sie schwingt. Ohne Eingangssignal habe ich auch 
immer irgendwelches Rauschen auf R9 und R35. Außerdem wird der THD Wert 
sofort viel schlechter, wenn ich die Bootstrapschaltung durch eine 
Konstantstromquelle ersetze. Woran liegt denn das, dass das alles so 
instabil ist bzw. was kann ich dagegen tun?

LG

von Endstufe (Gast)


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Oh, ich sehe gerade, die Basis von Q3 muss natürlich mit Q5 verbunden 
werden.  Dann tut's auch :P Wenn der Eingang offen ist, ist allerdings 
immer noch ein beträchtliches Rauschen am Ausgang bzw. Stromspiegel. 
Woran liegt das??

LG

von kennie (Gast)


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Die Instabilität liegt an den Phasenverschiebungen in den verschiedenen 
Stufen. Jeder Transistor hat eine parasitäre Kapazität die mit der 
Ausgangsimpedanz der vorherigen Stufe einen Tiefpass bildet, und der 
kann max. 90° Phasenverschiebung erzeugen. Die Kapazität entsteht durch 
die Verarmungszone der Basis die wie ein Dielektrikum zwischen Kollektor 
und Emitter wirkt; da sich die "Dicke" dieser Zone mit der Amplitude 
ändert, ist die Kapazität auch noch signalabhängig. Die 
Phasenverschiebungen in den Stufen addieren sich. Wenn sie 180° 
erreichen, entspricht das Ausgangssignal dem invertieren Eingangssignal 
(also Eingangssignal mal -1). Wenn das dann am invertierenden Eingang 
des Differenzenverstärkers rückgekoppelt wird, wird das Vorzeichen 
positiv. Dann hast Du keine negative sondern auf einmal positive 
Rückkopplung; steigt also die Ausgangsspannung so dreht die 
Eingangsstufe dann noch mehr auf. Das geht bis die Stufe übersteuert ist 
und fängt wieder von vorne an -> Oszillation.
Die negative Rückkopplung wird also bei 180° Phasenverschiebung zu einer 
positiven Rückkopplung, und mit letzterer baut man Oszillatoren. Wenn Du 
willst daß nix schwingt, muß die Phasenverschiebung des rückgekoppelten 
Signals also unter 180° bleiben.
Die oben beschriebenen parasitären Tiefpässe bewirken auch eine 
Abschwächung des Signals mit steigender Frequenz. Bei jedem Verstärker 
sinkt die Schleifenverstärkung daher mit steigender Frequenz. Das 
Stabilitätskriterium besteht darin, daß die Phasenverschiebung kleiner 
180° sein muss solange die Verstärkung noch nicht auf <= 1 gefallen ist. 
Also irgendwo im MHz-Bereich wird die Phasenverschiebung mit Sicherheit 
>= 180° werden; solange aber der Verstärker bei dieser Frequenz gar 
nicht mehr verstärkt, kann dennoch nix oszillieren.
Schau Dir mal das angehangene Beispiel an, es zeigt wie man eine sog. 
Middlebrook-Simulation macht.
Wenn Du den Ausdruck

-1/(1-1/(2*(I(Vi)@1*V(x)@2-V(x)@1*I(Vi)@2)+V(x)@1+I(Vi)@2))

plottest zeigt er Dir die Schleifenverstärkung (Loop Gain) und 
Phasenverschiebung vs. Frequenz. Such Dir den Punkt wo die Verstärkung 
0dB erreicht und schau Dir die Phase (gestrichelte Linie) an; sie muss 
bis dahin immer unter 180° bleiben. Man rechnet meistens noch so 60° 
Sicherheit mit rein weil später auf der Platine weitere parasitäre 
Kapazitäten und Bauteiltoleranzen dazukommen. Also muss die Phase <120° 
bleiben bis zu dem Punkt wo die Verstärkung auf 0dB gefallen ist.

"Außerdem wird der THD Wert
sofort viel schlechter, wenn ich die Bootstrapschaltung durch eine
Konstantstromquelle ersetze. Woran liegt denn das, dass das alles so
instabil ist bzw. was kann ich dagegen tun?"

Q3 sieht als Kollektorlast den Lautsprecher (mal den beta-Werten der 
Ausgangstransistoren) parallel zur Ausgangsimpedanz der 
Boostrap-Schaltung. Wenn Du die durch eine Konstantstromquelle ersetzt 
steigt diese Ausgangsimpedanz und damit auch die Kollektorlast und damit 
wiederum der Verstärkungsfaktor von Q3 -> die Schleifenverstärkung des 
Verstärkers wird auch größer. Der Punkt wo sie auf 0dB abgfallen ist 
rückt also soz. nach rechts hin zu höheren Frequenzen. Ich vermute daß 
Du dann eben mit der Konstantstromquelle die 180° erreichst; 
möglicherweise schwingt der Verstärker aber nur amplitudenabhängig in 
bestimmten Signalbereichen was dann die Verschlechterung der THD 
bewirkt.

Dieses Monstrum an Ausgangsstufe wirst Du jedenfalls kaum stabilisiert 
bekommen. Fang erstmal mit einer herkömmlichen Triple-Stufe an mit 6 
Transistoren.
C4 ist die Stellschraube mit der Du in der Middlebrook-Simulation dafür 
sorgen musst daß die Stabilität gewährleistet ist. C4 hat einen mit 
wachsender Frequenz sinkenden Widerstand der also mit steigender 
Frequenz mehr und mehr des Basisstroms gegen den Kollektor 
"kurzschließt". Damit sorgst Du dafür, daß die Schleifenverstärkung auf 
1 fällt bevor sich 180° Phase ansammeln.

von ArnoR (Gast)


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kennie schrieb:
> Schau Dir mal das angehangene Beispiel an, es zeigt wie man eine sog.
> Middlebrook-Simulation macht.

Sind wir hier in einem 2-Mann-Forum? Bitte poste doch Schaltungen 
parallel als Bild damit auch Nicht-LTSpicer die Sache verfolgen können.

> Such Dir den Punkt wo die Verstärkung
> 0dB erreicht und schau Dir die Phase (gestrichelte Linie) an; sie muss
> bis dahin immer unter 180° bleiben. Man rechnet meistens noch so 60°
> Sicherheit mit rein weil später auf der Platine weitere parasitäre
> Kapazitäten und Bauteiltoleranzen dazukommen.

Das hat überhaupt nichts mit weiteren Kapazitäten oder Toleranzen zu 
tun, sondern ist darin begründet, dass der Frequenzgang und das 
Einschwingverhalten bei Phasenreserven unter 70° untolerierbare 
Überschwinger im Frequenz- und Zeitbereich ergeben. Siehe Anhang

von ArnoR (Gast)


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Endstufe schrieb:
> So, das ist gerade der Stand der Dinge...

Ohje, nur ein Beispiel: wie soll denn die VAS-Stufe mit dem 
Ausgangsstromspiegel des Diff arbeiten? Die Spannung an der Basis von Q3 
liegt nur um seine Ube (~0,7V) über der negativen Betriebsspannung. 
Damit muss auch Q20 als Ube auskommen und noch 150mV an R35 abgeben, das 
kann nicht gut gehen.

von kennie (Gast)


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"Das hat überhaupt nichts mit weiteren Kapazitäten oder Toleranzen zu
tun, sondern ist darin begründet, dass der Frequenzgang und das
Einschwingverhalten bei Phasenreserven unter 70° untolerierbare
Überschwinger im Frequenz- und Zeitbereich ergeben."

Das auch, aber der Punkt ist daß eine in Spice perfekt stabile 
Schaltung in der Praxis trotzdem oszillieren kann.

Anbei die Schaltung als Bild.

von ArnoR (Gast)


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Mist, vorhin hab ich die Quellenangabe für das Bild "Ueberschwingen.png" 
vergessen. Es ist aus dem Tietze/Schenk, Halbleiterschaltungstechnik, 
11. Auflage

von Endstufe (Gast)


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Hi,

also das sieht dann bei mir in der Schaltung so aus (endstufe_2.png). 
Damit wäre das Kriterium Phasenverschiebung < 120° für Gain größer 0 dB. 
Sobald am Eingang ein Sinus mit ungefähr über 4 V anliegt, bekomme ich 
sowas wie auf endstufe_3.png am Ausgang.
Wie kann ich denn die Spannung an der Basis der VAS erhöhen? Bei der 
Schaltung mit dem Stromspiegel habe ich mich am Audio Power Amplifier 
Design Book orientiert.

LG

von ArnoR (Gast)


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kennie schrieb:
> aber der Punkt ist daß eine in Spice perfekt stabile
> Schaltung in der Praxis trotzdem oszillieren kann.

Ja klar, man muss schon wissen was man tut. Und gerade bei AB-Endstufen 
hat man das Problem, dass die AC-Analyse (Bode-Diagramm) die Steilheit 
der Schaltung im Nulldurchgang der Endstufe berechnet und die ist extrem 
ruhestromabhängig und kleiner als bei Großsignalaussteuerung. Daher wird 
oft eine zu kleine Leerlaufverstärkung berechnet und wenn damit dann die 
Stabilität bestimmt wird ...

von ArnoR (Gast)


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Endstufe schrieb:
> Wie kann ich denn die Spannung an der Basis der VAS erhöhen?

Mit einem richtig dimensionierten Emitterwiderstand. Man erreicht 
bessere Linearität ohne an Leerlaufverstärkung zu verlieren. Lies mal in 
diesem Thread:

Beitrag "Re: class ab - verstärker"

von kennie (Gast)


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@Endstufe (Gast)

Was ist da zwischen LI und VI angeschlossen? Das sieht mir nicht richtig 
aus und gehört wohl rechts von VI.

@ArnoR

"Und gerade bei AB-Endstufen hat man das Problem, dass die AC-Analyse 
(Bode-Diagramm) die Steilheit der Schaltung im Nulldurchgang der 
Endstufe berechnet und die ist extrem ruhestromabhängig und kleiner als 
bei Großsignalaussteuerung."

Du hast recht. Könnte man nicht den Ruhestrom für die Simulation auf den 
maximal anzunehmenden Strom erhöhen um die höhere Transkonduktanz mit zu 
berücksichtigen?

von ArnoR (Gast)


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kennie schrieb:
> Könnte man nicht den Ruhestrom für die Simulation auf den
> maximal anzunehmenden Strom erhöhen um die höhere Transkonduktanz mit zu
> berücksichtigen?

Ja, oder eine Gleichspannungsaussteuerung (Offset) drüberlegen, um vom 
Nulldurchgang wegzukommen.

von kennie (Gast)


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@ArnoR

"Mit einem richtig dimensionierten Emitterwiderstand. Man erreicht
bessere Linearität ohne an Leerlaufverstärkung zu verlieren."

Die Linearität wird dramatisch besser weil der Emitter-Widerstand eine 
negative Rückkopplung bewirkt aber definitiv sinkt auch die Verstärkung, 
die sich bei der VAS nach

A = RCeff/(re+RE)

berechnet. RCeff ist die effektive Kollektorlast aus: Ausgangsimpedanz 
Stromquelle, parallel zu Ro des Transistors: ro = (VA+VCE)/ IC, parallel 
zur Eingangsimpedanz der Endstufe.

Allerdings hab ich noch keinen Audioverstärker ohne Emitterwiderstand in 
der VAS gesehen.

von ArnoR (Gast)


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kennie schrieb:
> aber definitiv sinkt auch die Verstärkung, die sich bei der VAS nach
>
> A = RCeff/(re+RE) berechnet.

Das gilt doch nur für die Stufe allein, nicht aber für das 
Zusammenwirken mit dem Diff. Die Gegenkopplung bewirkt z.B. einen 
deutlich größeren Eingangswiderstand der Stufe und damit eine geringere 
Belastung des Ausgangsstromspiegels des Diff. Das Produkt der 
Verstärkungen der beiden Stufen ist doch interessant. Ich hab das schon 
in dem oben verlinkten Thread erläutert.

von Endstufe (Gast)


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Das war der Kondensator der Bootstrapschaltung. Habs nochmal korrigiert. 
Also eigentlich sieht das doch gar nicht so schlecht aus oder? Trotzdem 
kommt so etwas Komisches raus. Wenn ich den Emitterwiderstand von Q3 
erhöhe verschlechtert sich das Gain- / Phasenverschiebungs-Diagramm 
erheblich. C4 kommt mir auch irgendwie zu klein vor, größere Kapazität 
ist aber eher "Verschlimmbesserung".

LG

von Axel S. (a-za-z0-9)


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ArnoR schrieb:
> Endstufe schrieb:
>> So, das ist gerade der Stand der Dinge...
>
> Ohje, nur ein Beispiel
...

In der Tat nur ein Beispiel von vielen. So jagt er z.B. durch die 
Referenz für die Stromquelle 5mal so viel Strom wie die Stromquelle 
liefern soll (und jetzt sind da gar noch 100nF genau an der 
falschestmöglichen Stelle).

Oder er betreibt einen BC556 (laut Datenblatt maximal 65V) an 100V. Usw. 
usf.


XL

von Endstufe (Gast)


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Stimmt, den Kondensator habe ich vergessen zu entfernen. Ist diese 
Stromquelle eigentlich für so kleine Strome geeignet?
Was könnte ich statt dem BC556 verwenden?

LG

von Endstufe (Gast)


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So, hier mein neuer Vorschlag. Läuft soweit ganz gut, Klirr bei etwa 
0.008 %. Das einzige Problem, dass mir noch Bauchschmerzen bereitet ist, 
dass sich ab einem Eingangspegel von 2.1 V das Ganze aufhängt und 
anfängt zu schwingen. Woran könnte das denn noch liegen?

LG

von Old P. (Gast)


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Endstufe schrieb:
> So, hier mein neuer Vorschlag. Läuft soweit ganz gut, Klirr bei etwa
> 0.008 %.

Beweise? Ich bezweifel stark, dass Du die Messmittel hast diesen in Echt 
so niedrig nachzuweisen. Eine Simulation ist nicht das Leben (eher 
gaaanz weit weg davon)

>  Das einzige Problem, dass mir noch Bauchschmerzen bereitet ist,
> dass

Das wird wohl in der gesamten realen Schaltungsentwicklung Dein 
Hauptproblem sein. Dagegen ist die Klirrerei irgendwann vollkommen egal 
;-) Ich sprech da aus Jahrzehnten (böser) Erfahrung!

old-Papa
PS: In einer richtigen PA klirren die Lautsprecher eh um Größenordnungen 
mehr, als der Amp.

von ArnoR (Gast)


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Endstufe schrieb:
> dass sich ab einem Eingangspegel von 2.1 V das Ganze aufhängt

Mann, was erwartest du eigentlich? Die Schaltung verstärkt 46,4-fach, 
mit 2,1V Eingangsspannung sind das 97,5V bei 100V Betriebsspannung. 
Außerdem finde ich die Wahl einiger Transistoren ungeschickt und einige 
Schaltungsdetails auch.
Im Übrigen stimme ich Old Papa zu, wenngleich man mit vernünftiger 
Simulation auch recht dicht an die Realität kommen kann.

von Ulrich (Gast)


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Die Stabilität gegen Schwingungen ist schon eine Schwierigkeit beim 
Entwurf eines Verstärkers. Dabei ist die reale Schaltung ggf. noch etwas 
schwieriger durch parasitäre Elemente, vor allem wenn man in die extreme 
(z.B. hohe GBW) treibt. In der Simulation geht die direkte 
Parallelschalung (z.B. Q8+Q17) der 2 Transistoren - real sollte man da 
lieber einen passenden Transistor nehmen.

Ein Problem bei der Schaltung ist die 3 fach Darlingtonschaltung am 
Ausgang. Die ist für einen hohen Strom ggf. nötig (sofern die 
Transistoren keine sehr hohe Verstärkung haben), aber von der Stabilität 
problematisch, sowohl thermisch als auch gegen Schwingen.  Ein 
Widerstand vor der Basis von Q14/Q15 und ggf. eine Verschiebung von C4 
an den Emitter statt Basis von Q9 wäre da ein Ansatz um die Schaltung zu 
entschärfen.

Wenn das Schwinging nur nahe der Übersteuerung auftritt, ist das schon 
mal nicht so schlimm, aber auch das Verhalten beim Übergang in die 
Begrenzung sollte passen und lässt sich eigentlich ganz gut in der 
Simulation erfassen.

von Endstufe (Gast)


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Old Papa schrieb:
> Beweise? Ich bezweifel stark, dass Du die Messmittel hast diesen in Echt
> so niedrig nachzuweisen.

Das mache ich dann natürlich nochmal mit der endgültigen Version. Mit 
einem Audiointerface aus dem Profibereich sollte das mit einer 
Genauigkeit von 0,001% - 0,0001 % THD gehen. So etwas habe ich hier.
Aber einen Verstärker, der schon in der Simulation nicht richtig läuft, 
brauche ich erst gar nicht in echt aufzubauen ;) Dass ich nicht auf die 
idealisierten Messwerte komme ist mir auch klar, aber damit man mal 
einen Anhaltspunkt hat, schadet simulieren sicher nichts.

ArnoR schrieb:
> Mann, was erwartest du eigentlich?

Dass die Endstufe nicht schwingt und problemlos in den Clipping-Bereich 
ausgesteuert werden kann (soll natürlich im Normalbetrieb eigentlich 
nicht vorkommen, aber es muss ja alles idiotensicher sein).

ArnoR schrieb:
> Außerdem finde ich die Wahl einiger Transistoren ungeschickt und einige
> Schaltungsdetails auch.

z.B.?



Ulrich, vielen Dank an dich, das hat sehr gut funktioniert und die 
Schaltung läuft um einiges stabiler. Wenn das ganze dann clippt, habe 
ich allerdings nicht einen "sauber abgeschnittenen" Sinus (siehe Bild).
Darüber hinaus ist mir auch aufgefallen, dass der Stromverlauf an der 
Basis von Q22 bzw. Q3 mit 2 V Aussteuerung (also noch nicht in der 
Begrenzung) eher wenig mit einem Sinus zu tun hat. Im Begrenzungsbereich 
wird das noch um einiges abartiger. Trotzdem kommt am Ausgang ein 
sauberer Sinus an?! Hmm, auf jeden Fall scheint hier der Hund begraben, 
warum sich das ganze in der Begrenzung so komisch verhält.

LG

von Ulrich (Gast)


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Das die Ströme bei Q22 und Q3 nicht so schön sinusförmig aussehen ist 
normal. Bei der Sättigung geht halt auch die Stufe in die Sättigung. Da 
muss man ggf. auch noch dafür sorgen, dass der Strom durch Q3 nicht zu 
hoch wird, etwa indem man die Spannung an der Basis von Q22 auf etwa 2-3 
V begrenzt.


Einige kleinere Dinge sollte man erst einmal noch berichtigen bevor man 
sich um das Verhalten bei Übersteuern kümmert:

Die extra Spannungsquelle V7 braucht man nicht, wenn man den Verstärker 
nicht bis DC betreiben will. Durch das Bootstrapping ist die positive 
Aussteuerung kein Problem.

Der Strom durch Q3 dürfte reichlich hoch sein: 2 K an 100 V macht etwa 
50 mA als Strom für Q3 und damit rund 5 W für Q3 und je 2,5 W für R7 und 
R5. Das ist für die Simulation positiv, aber bei der Umsetzung doch 
schon störend. Auch gehen da an den 47 Ohm von R34 schon 2,5 V verloren. 
Wenn also schon so ein hoher Strom, dann sollte R34 kleiner werden, so 
dass da nur etwa 0,5 V verloren gehen.

Die Widerstände R9 und R35 sind reichlich groß - auch 330 Ohm sollten da 
reichen. Da bleibt sonst sehr wenig Spannung für Q20,Q21 wenn man R34 
bzw. den Strom anpasst. Für den Rest hat das wenig Einfluss. Q20 und Q21 
dürfen auch kleiner sein (z.B. BC548) - mehr als etwa 2 mA und 3 V 
bekommen die nicht zu sehen.

Die Transistoren Q8 und Q17 parallel werden in der realen Umsetzung kaum 
gehen. Das sollte auch mit einem, ggf. etwas größeren Transistor gehen. 
Die Widerstände R26/R26 sollten auch eher zu einem zusammengefasst 
werden, ohne Verbindung zum Ausgang. Der Kondensator C5 ist dabei eher 
kritisch zu sehen für die Stabilität im HF bereich - lieber weg damit, 
das mindeste wäre ein Serienwiderstand so ab 1 Ohm.

Mit den Widerständen R21,R22 muss man noch sehen wie sich das auf die 
thermische Stabilität auswirkt. Von der Tendenz her dürfen die Werte 
noch einiges kleiner werden.

von ArnoR (Gast)


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Endstufe schrieb:
> ArnoR schrieb:
>> Außerdem finde ich die Wahl einiger Transistoren ungeschickt und einige
>> Schaltungsdetails auch.
>
> z.B.?

Vieles hat Ulrich schon gesagt. Für Q20/21 würde ich bei Ic~1mA und 
Uce~0,7V bzw ~4V keinesfalls MJE340 nehmen. Ähnliches gilt für Q14/15 
(die 2SC5200 verstärken 100-fach bis etwa 7A (28A)). Die 
Parallelschaltung von Q8/17 bzw. 9/18 ist überflüssig, die 
Emitterwiderstände in der Treiber-/ Endstufe sind zu niederohmig (weil 
die fetten Transistoren sonst zu langsam sind, richtig?). Hast du mal 
die Ruheverlustleistung ermittelt? Dürfte bei >200W! liegen.

von Old P. (Gast)


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Endstufe schrieb:
> Old Papa schrieb:
>> Beweise? Ich bezweifel stark, dass Du die Messmittel hast diesen in Echt
>> so niedrig nachzuweisen.
>
> Das mache ich dann natürlich nochmal mit der endgültigen Version. Mit
> einem Audiointerface aus dem Profibereich sollte das mit einer
> Genauigkeit von 0,001% - 0,0001 % THD gehen. So etwas habe ich hier.

Audiointerface für einen PC? Den Dingern trau ich für so genaue 
Messaufgaben nicht über den Weg. Der PC wird je nach Messprogramm 
irgendwas anzeigen, doch wirklich messen kann man sowas meiner Meinung 
nach nur mit einem echten Klirrfaktormesser. Und der ist für Amateure in 
der Genauigkeit dann unbezahlbar.

Ist aber bei einer PA auch so ziemlich wurscht, da verzerren letztlich 
ganz andere Komponenten, der Amp wohl am wenigsten.
Ich habe hier einige Industriegeräte am Start und zwei Eigenbauten aus 
vergangenen Äonen ;-), wirklich gemessen habe ich die noch nie. Ich 
schau mit Oszi, ob das Signal bei Volllast noch immer ein Sinus ist und 
gut (nach alter Väter Sitte wirklich ein Sinuslineal an die Bildröhre 
gepappt). Ist die Kurve  oben flacher, begrenzt die Kiste schon, wird 
die Kurve nach oben spitz, ist Schwingneigung im Spiel. Sowas sind 
einfach Erfahrungswerte, eine Simu-Software hatte sich noch nie auf 
meine Computer verirrt ;-) Eine solche will ich auch nicht verteufeln, 
vielleicht experimentiere ich damit auch mal. Derzeit werden meine Amps 
aber nur gekauft, obwohl seit gut 2 Jahren ein fertiges Projekt nebst 
Platinen und Teilesätzen im Regal liegt (4*400 Watt an 4 Ohm)
Trafo habe ich auch, will aber eigentlich ein SNT verbauen (Trafo für 
nen alten Mann schon schwer). Dazu habe ich aber noch nichts richtiges 
gefunden und selber entwickeln ist mir bei SNT ne Nummer zu groß.

Old-Papa

von Ulrich (Gast)


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So wirklich schlimm sind die etwas besseren Soundkarten am PC nicht. Das 
wird zwar kaum für 0,0001% Klirr reichen, aber für die wesentliche Frage 
ob man rund 0,1% erreicht sollten die meisten Karten reichen.

Zusammen mit einem passiven Notchfilter und guten Sinusoszillator (ggf. 
auch nur Filter) geht dann auch die Soundkarte bis in den Bereich den 
eigentlich keiner mehr braucht. So eine schlechte Wahl ist das mit 
passender Software nicht.

Um noch mal wieder zurück zum Anfang zu kommen: die 2 SC5200 sind von 
der Geschwindigkeit her sehr gut, aber von der SOA Kurve nicht wirklich 
so belastbar. Da müsste man ggf. noch ein paar mehr nehmen oder die 
Spannung (und damit die Leistung) etwas reduzieren. Bei 100 V (etwa bei 
Induktiver Last) sind da nur etwa 0,4 A DC oder 0,8 A für 100 ms drin. 
Bei mehr als etwa 3-4 A an Ausgangsstrom besteht da schon eine gewisse 
Gefahr für die Transistoren - da wären schon 8 Ohm eher wenig. Die Wahl 
der Transistoren sollte man da schon noch mal überdenken oder ggf. auch 
in Richtung Klasse H, G oder ähnlich gehen, auch wenn die Schaltung mit 
2 Spannungen komplizierter wird. Mit etwas weniger Spannung (z.B. +-80 V 
wird dann schon einiges einfacher) worst case muss man aber auch mit 
etwas Überspannung klar kommen, wenn man als Netzteil keinen 
Schaltregler vorsieht.

Bei dem Aktuell hohen Strom wäre ggf. auch Q3 schon dicht am Limit der 
SOA (max 30 mA DC bei 200 V). Noch ein Grund hier Sparsamer zu werden.

von Old P. (Gast)


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Ulrich schrieb:
> So wirklich schlimm sind die etwas besseren Soundkarten am PC nicht. Das
> wird zwar kaum für 0,0001% Klirr reichen, aber für die wesentliche Frage
> ob man rund 0,1% erreicht sollten die meisten Karten reichen.
>
> Zusammen mit einem passiven Notchfilter und guten Sinusoszillator (ggf.
> auch nur Filter) geht dann auch die Soundkarte bis in den Bereich den
> eigentlich keiner mehr braucht. So eine schlechte Wahl ist das mit
> passender Software nicht.
>

Ok, bei 0,1 oder auch 0,01% geh ich noch mit. Besser trau ich einem 
Amateur-PC nicht zu.
Weniger hört man eh nichtmehr, schon garnicht bei 2x 700 Watt im 
Festzelt ;-) (schrieb ich ja schon...)

Old-Papa

von Endstufe (Gast)


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Ulrich schrieb:
> Das die Ströme bei Q22 und Q3 nicht so schön sinusförmig aussehen ist
> normal. Bei der Sättigung geht halt auch die Stufe in die Sättigung.

Bei normaler Aussteuerung befinden wir uns doch noch nicht in der 
Sättigung?

Old Papa schrieb:
> Ist aber bei einer PA auch so ziemlich wurscht
Old Papa schrieb:
> Weniger hört man eh nichtmehr

Ich will dir jetzt nicht zu nahe treten, aber ich (als Musiker) höre da 
schon  Unterschiede zwischen guten und weniger guten Endstufen. Ich 
würde sagen ab 0.1 - 0.01 % THD ist dann kein Unterschied mehr hörbar. 
Aber ich kann dir insofern Recht geben, als dass sich "normale" Menschen 
im Festzelt daran sicher nicht stören werden.

Ulrich schrieb:
> So wirklich schlimm sind die etwas besseren Soundkarten am PC nicht.

Wir sprechen hier eher von hochwertigem Studioequipment für Recording 
etc. ;)

Ich habe jetzt mal deine Verbesserungsvorschläge umgesetzt und das hat 
sich sogar positiv auf die THD und die Ruheverlustleistung ausgewirkt. 
Strom über Q3 etc. habe ich auch reduziert.
Da ich hier noch einen 50V Ringkern da habe, würde ich zunächst mal eine 
70 V Version aufbauen, bevor man gleich in die Vollen geht. Bis auf das 
unschöne Clipping scheint alles gut zu funktionieren. Die SOA setzt sich 
ja aus UCE und ICE zusammen. Bei maximaler Spannung ist ja der Strom 
sehr gering und somit liege ich eigentlich noch gut in der SOA. Zum 
Problem wird das Ganze ja erst, wenn U und I phasenverschoben sind. Mehr 
Transistoren würden da wohl tatsächlich Sinn machen um die Sicherheit zu 
erhöhen.

LG

von Abdul K. (ehydra) Benutzerseite


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Old Papa schrieb:
> Ulrich schrieb:
>> So wirklich schlimm sind die etwas besseren Soundkarten am PC nicht. Das
>> wird zwar kaum für 0,0001% Klirr reichen, aber für die wesentliche Frage
>> ob man rund 0,1% erreicht sollten die meisten Karten reichen.
>>

> Ok, bei 0,1 oder auch 0,01% geh ich noch mit. Besser trau ich einem
> Amateur-PC nicht zu.
> Weniger hört man eh nichtmehr, schon garnicht bei 2x 700 Watt im
> Festzelt ;-) (schrieb ich ja schon...)
>

Im Manual zur EMU0202 steht:
ADC: AK5385A
THD+N: (1KHz@-1dBFS, min gain) -103dB (0.0007%)

Ich kann das nicht nachmessen. Bislang war sie aber immer besser als 
meine externen Schaltungen. Wobei ich nichts mit High-Audio zu tun habe, 
sondern es sich meist um Datenkommunikation dreht.
Meine persönliche Erkenntnis nach vielem Spielen: 16Bit ADC reicht 
völlig, ich hätte nur gerne ne höhere Samplerate als die 192KHz, die 
dann analog ca. 90KHz ermöglichen. Bis ca. 60KHz hat die Karte mind. 
16Bit Auflösung, danach wirds wegen Delta-Sigma-Wandler kontinuierlich 
weniger.

von kennie (Gast)


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@Endstufe Wie siehts aus mit dem DC-Offset bei offenem Eingang?

von Endstufe (Gast)


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@kennie Ich denke die 100 mV kann ich verschmerzen :-)

von Endstufe (Gast)


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Habe jetzt versucht dem wütenden Verhalten beim Clipping 
entgegenzuwirken, indem ich die VAS noch etwas entschärft habe (R36 / 
R32). Macht das so Sinn oder habe ich hier den Teufel mit dem Beelzebub 
ausgetrieben?
Der besseren Slew-Rate zuliebe habe ich noch den Strom durch die 
Eingangsstufe etwas erhöht. Gibt es dagegen Einwände oder kann ich das 
so machen?
Habe dann noch angefangen mit einem einfachen Imax Limiter zu spielen. 
Das ganze ist nur arg asymmetrisch. Logisch, weil R34 ziemlich klein 
ist.
Wie lässt sich das lösen? Ansonsten bin ich schon ganz zufrieden :-) Und 
an dieser Stelle ein Dankeschön an euch alle!

LG

von holger (Gast)


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Ich würde R19, R20 rauswerfen.
Und R25. Was soll der da schon noch bringen?

von Endstufe (Gast)


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Tag,

spaßeshalber habe ich die Ausgangsstufe mal noch als einfache Darlington 
Variante ausprobiert. Das funktioniert (zumindest in der Simulation) 
genauso gut und macht einen deutlich stabileren Eindruck... Die VAS 
macht auch noch irgendwie Probleme in hinsichtlich Stabilität und 
Frequenzgang. Mir scheint, dass das einfach zu empfindlich ist. Mit nur 
einem Transistor als VAS leidet jedoch der Klirrfaktor sehr darunter.

LG

von ArnoR (Gast)


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Endstufe schrieb:
> Das funktioniert (zumindest in der Simulation) genauso gut

Ja, die 2SC5200 verstärken ja auch recht gut (~100-fach) und außerdem 
hast du den Lastwiderstand auf 8R verdoppelt.

> und macht einen deutlich stabileren Eindruck

Natürlich, es ist eine (störende) Stufe raus.

> Die VAS
> macht auch noch irgendwie Probleme in hinsichtlich Stabilität und
> Frequenzgang. Mir scheint, dass das einfach zu empfindlich ist. Mit nur
> einem Transistor als VAS leidet jedoch der Klirrfaktor sehr darunter.

Nein, die VAS bestimmt im Zusammenwirken mit anderen Stufen maßgeblich 
den Frequenzgang und ermöglicht überhaupt erst die Stabilität der 
Schaltung. Wenn es da ein Problem gibt, liegts an dir.

Endstufe schrieb:
> Ich denke die 100 mV kann ich verschmerzen :-)

Vollkommen unnötig, mach einfach R& und R12 gleich groß.

von Endstufe (Gast)


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ArnoR schrieb:
> Nein, die VAS bestimmt im Zusammenwirken mit anderen Stufen maßgeblich
> den Frequenzgang und ermöglicht überhaupt erst die Stabilität der
> Schaltung.

Ja, das war mir soweit schon klar ;-) Meine Frage wäre jetzt ob ich die 
VAS mit einem Transistor oder so wie jetzt als Darlington aufbauen soll. 
Wie kann ich im zweiten Fall die Verzerrungen minimieren und im ersten 
Fall den Frequenzgang optimieren?

LG

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Endstufe schrieb:
> Meine Frage wäre jetzt ob ich die
> VAS mit einem Transistor oder so wie jetzt als Darlington aufbauen soll.

Weder noch. Einzeltransistor wird bei dir langsam problematisch wegen 
der doch recht hohen Verlustleistung und der Tatsache daß 
verlustleistungsmäßig geeignete Transistoren bei den recht kleinen 
Strömen schlechte Stromverstärkung haben. Darlington ist zu langsam.

Gerne nimmt man an dieser Stelle eine Kaskodeschaltung. Der untere 
Transistor wird dann kaum belastet und man kann einen Typen mit hoher 
Stromverstärkung nehmen der den Diff nicht so sehr belastet. Der obere 
Transistor schluckt die Verlustleistung. Außerdem fällt die 
Miller-Kapazität der Transistoren in dieser Schaltung raus. Sie ist also 
schnell, was die Frequenzkompensation vereinfacht.

Aber wie immer im Leben gibt es auch hier nichts geschenkt: die Kaskode 
hat ordentlich Restspannung (ein paar Volt). Aber wenn man bereit ist, 
etwas mehr Aufwand bei der Spannungsversorgung in Kauf zu nehmen und 
Diff + VAS mit höherer Spannung als die Endstufe zu betreiben (bzw. 
"aufzusatteln" wie von mir schon mal vorgeschlagen, von dir aber nicht 
verstanden) dann gleicht sich das aus.

Allerdings sehe ich das ganze Projekt nach wie vor kritisch. Es gibt 
halt kaum Bauelemente, die den hohen Spannungen standhalten, aber 
trotzdem gute sonstige Eigenschaften haben. Und deswegen baut man das 
auch eher nicht so.


XL

von Endstufe (Gast)


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Diff und VAS werden doch mit höherer Spannung als die Endstufe 
betrieben?

Axel Schwenke schrieb:
> Und deswegen baut man das
> auch eher nicht so.

Namhafte Hersteller bauen ihre leistungsstärksten PA Endstufen nach wie 
vor in AB Schaltung (und die sind richtig gut!).

Werde mich heute Mittag dann mal mit der Kaskode Schaltung beschäftigen. 
Danke!

LG

von ArnoR (Gast)


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Endstufe schrieb:
> Die VAS macht auch noch irgendwie Probleme in hinsichtlich Stabilität
> und Frequenzgang.

Ich hab mal Modelle besorgt und deine Schaltung in TINA ähnlich 
nachgebaut. Dort zeigt sich eine üble Überhöhung im Frequenzgang bei 
einigen MHz und entsprechend schwingt das Ding auch. Die Ursache ist die 
zu starke Phasendrehung der langsamen Transistoren und zu hohe 
Leerlaufverstärkung.

Mit einigen Änderungen ist die Schaltung einfach, stabil, klirrarm, 
schnell genug und geht mit normalen BF42x-Transistoren ohne Kaskode. Die 
Verlustleistung in der VAS ist unter 400mW (Ic~5,6mA).

In den Bildern der Frequenzgang (OpenLoop und geschlossen) und 10kHz 
Sinus mit fast Vollaussteuerung, Rechteck mit knapp 50Vs und leichte 
Übersteuerung zur Anzeige der Austeuergrenzen (+-65V).

> Außerdem fällt die
> Miller-Kapazität der Transistoren in dieser Schaltung raus. Sie ist also
> schnell, was die Frequenzkompensation vereinfacht.

Nein, das vereinfacht nichts, im Gegenteil. Die Millerkapazität wird an 
der Stelle gebraucht und sogar durch einen externen C vergrößert und 
übernimmt die Frequenzgangkorrektur. Man kann solche Schaltungen nur an 
dieser Stelle sinnvoll korrigieren.

von Endstufe (Gast)


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Cool, vielen Dank, dass du dir die Mühe gemacht hast!

ArnoR schrieb:
> Dort zeigt sich eine üble Überhöhung im Frequenzgang

Also sollte man da schauen, dass man in dem Bereich auf jeden Fall unter 
0 dB kommt, wo die Phase über 120° gedreht wird?
Du hast also die BF42x Transistoren wegen der höheren Transitfrequenz 
gewählt? Kann ich evtl. im PA Teil die 2SC5200 beibehalten? Hätte die 
noch da, sonst müsste ich die MJL extra bestellen. Wenn sich's lohnt 
mache ich das natürlich.
Und ich sehe, du hast eine Konstantstromquelle für die VAS anstatt der 
Bootstrapschaltung verwendet. Vom Aufwand her schenkt sich das ja nicht 
viel, aber was sind denn nun genau die Vor- und Nachteile?

LG

von ArnoR (Gast)


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Endstufe schrieb:
> Also sollte man da schauen, dass man in dem Bereich auf jeden Fall unter
> 0 dB kommt, wo die Phase über 120° gedreht wird?

Natürlich.

> Du hast also die BF42x Transistoren wegen der höheren Transitfrequenz
> gewählt?

U.a., es gibt da ja nicht so viel Auswahl (insb. im Hinblick auf die 
+-100V). MPSA42/92 geht auch.

> Kann ich evtl. im PA Teil die 2SC5200 beibehalten? Hätte die
> noch da, sonst müsste ich die MJL extra bestellen. Wenn sich's lohnt
> mache ich das natürlich.

Die MJL3281a und die 2SC5200 haben praktisch dieselben Daten, daher hab 
ich mir die Modellsuche gespart.

> Und ich sehe, du hast eine Konstantstromquelle für die VAS anstatt der
> Bootstrapschaltung verwendet. Vom Aufwand her schenkt sich das ja nicht
> viel, aber was sind denn nun genau die Vor- und Nachteile?

Na zum Beispiel funktioniert die auch bei f->0, Aufwand und Platzbedarf 
sind geringer, Nachteile sehe ich nicht.

von Endstufe (Gast)


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ArnoR schrieb:
> U.a., es gibt da ja nicht so viel Auswahl (insb. im Hinblick auf die
> +-100V). MPSA42/92 geht auch.

Perfekt! Die hätte ich nämlich da.

ArnoR schrieb:
> Na zum Beispiel funktioniert die auch bei f->0, Aufwand und Platzbedarf
> sind geringer, Nachteile sehe ich nicht.

Stimmt, dann wird das so gemacht :-) Würdest du dann noch die 5 V für 
Diff und VAS draufsatteln? Ist sowieso vorhanden, aus dem Hilfsnetzteil 
für Softstart etc.

LG

von ArnoR (Gast)


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Endstufe schrieb:
> Würdest du dann noch die 5 V für Diff und VAS draufsatteln?

Nein, mindestens Ucesat(MJE340)+Ube(2SC5200)+Ure(0,47R)=~2V bleiben 
stehen. Du gewinnst etwa 3V, was weniger als 5% sind. Dafür würde ich 
mir das nicht antun.

von Endstufe (Gast)


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Okay. Also ich habe die Schaltung jetzt mal wie bei dir aufgebaut und 
die AC Analyse liefert bei mir die angehängte Kurve. Das sieht nicht so 
toll aus mit der Spitze?
Spice meint der Klirrfaktor liegt bei etwa 0.02 %. Könnte man da vllt. 
noch irgendwie so auf grob 0.005 kommen? Ich denke mal das liegt daran, 
dass die VAS noch nicht ganz linear ist oder?

LG

von ArnoR (Gast)


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Endstufe schrieb:
> Das sieht nicht so toll aus mit der Spitze?

Genau das meinte ich oben, das ist ganz schlecht. Das idiotische 
Boucherot-Glied ist eine üble kapazitive Last für den Verstärker und 
vollkommen unnötig. Es stammt aus einer Zeit, in der die Schaltungen 
gewisse Probleme hatten und hält sich genauso hartnäckig wie die 
"1000µF/A-Faustregel" und wird auch genauso unüberlegt eingebaut.

von Endstufe (Gast)


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Achso, das wusste ich nicht. Hab's mal entfernt. Die Gain kurve sieht 
jetzt auch so aus, allerdings sind das bei der Spitze immernoch etwa 23 
dB und weit über 120° Phasenverschiebung :-(

LG

von ArnoR (Gast)


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Mist, ich hatte zwischendurch nochwas verändert, dadurch ist in obigem 
Bild die Kurve ohne BG schlechter als in der Schaltung von 14:17h. 
Angehängt nochmal mit den richtigen Werten, dort ist der Unterschied 
noch deutlicher.

von Endstufe (Gast)


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Sieht bei mir aber auch eher so aus, wie bei dir in der schlechteren 
Version... Aber das ist doch trotzdem noch schwingungsgefährdet, die 
Phasendrehung ist ja enorm, oder verstehe ich da was falsch?

LG

von ArnoR (Gast)


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Endstufe schrieb:
> allerdings sind das bei der Spitze immernoch etwa 23dB

Ja, die Spitze ist noch zu hoch, warum das bei dir so anders ist weiß 
ich auch nicht. Endstufenruhestrom 55mA/Transistor. Evtl. sind die 
Modelle ja doch zu unterschiedlich.

> und weit über 120° Phasenverschiebung :-(

Leider plottest die die Leerlaufverstärkung nicht mit, so dass man nicht 
genau sehen kann wie der Phasenrest ist. Der wird abgelesen an der 
Stelle wo sich die nach rechts verlängerte Linie der eingestellten 
Verstärkung und die Leerlaufverstärkung schneiden.

von Endstufe (Gast)


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Liefert dann das (mit der Middlebrook-Simulation von kennie).

LG

von Endstufe (Gast)


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Die 55 mA habe ich eingestellt, Ergebnis fast das selbe. Ich brauche 
dann 2.6 V Vorspannung. Wie machst du das eigentlich mit der Simulation 
von Leerlaufverstärkung ohne die Gegenkopplung zu öffnen?

LG

von Arno (Gast)


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Endstufe schrieb:
> Wie machst du das eigentlich mit der Simulation
> von Leerlaufverstärkung ohne die Gegenkopplung zu öffnen?

Ich setze den Widerstand mit Stern (220R) auf 0 (1µR) und mache den 
Reihenkondensator mit 1F schön groß.

von Endstufe (Gast)


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Okay, hier nochmal das Ergebnis, beide Kurven in einem Bild.

LG

von Axel S. (a-za-z0-9)


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Endstufe schrieb:
>> U.a., es gibt da ja nicht so viel Auswahl (insb. im Hinblick auf die
>> +-100V). MPSA42/92 geht auch.
>
> Perfekt! Die hätte ich nämlich da.

Nur daß sie in der Dimensionierung nicht reichen. Die VAS + 
Stromquelle sehen bei +/-70V und 7mA je ca. 0.5W in Ruhe, knapp 1W max. 
Das ist zuviel. Du mußt also mit dem Strom runter.


XL

von ArnoR (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:
> Die VAS +
> Stromquelle sehen bei +/-70V und 7mA je ca. 0.5W in Ruhe, knapp 1W max.
> Das ist zuviel. Du mußt also mit dem Strom runter.

Es sind <6mA. Die Spitzenleistung ist zwar höher, aber bei normaler 
(halbwegs symmetrischer) Austeuerung ist die mittlere Leistung etwa 
wie die Ruheleistung. Man kann auch die SOT223-Gehäuse nehmen die 2-3W 
verheizen können.

von Endstufe (Gast)


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Was hat's denn nun mit dem Phasenrest auf sich? Kann man das jetzt so 
lassen?

LG

von ArnoR (Gast)


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Endstufe schrieb:
> Was hat's denn nun mit dem Phasenrest auf sich?

Die Phasenreserve ist groß genug (etwa 85° bei 600kHz)

> Kann man das jetzt so lassen?

Sehr schlecht ist die Überhöhung bei einigen MHz, aber viel besser wirst 
du es mit den Transistoren nicht hinbekommen. Die Leerlaufverstärkung 
ist zu hoch und die Transistoren zu langsam. Das dynamische Verhalten 
wird besser, wenn die Leerlaufverstärkung abgesenkt wird, aber die 
Verzerrungen nehmen zu. Die Schaltung kann eben nicht alles perfekt, man 
muss wie immer einen Kompromiss machen.

von Ulrich (Gast)


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Es ist nicht unbedingt die Leerlaufverstärkung zu hoch, aber wohl die 
Bandbreite. Die Überhöhung bei knapp 10 MHz liegt halt etwa da wo die 
Endstufentransistoren Schluss machen. Da sollte die open-loop 
Verstärkung schon kleiner sein. Da reicht ein etwa größerer Kondensator 
in der Kompensation.

Die VAS Stufe war mit Emitterfolger und dann Emiterschaltung schon nicht 
so schlecht. Die Kaskode ist ggf. etwas schneller, was aber kaum nötig 
sein sollte - dafür die die Sättigung schwieriger und es geht mehr 
Spannung verloren. Bei der alten Version hilft ggf. einfach eine Diode 
parallel zu C4. Zur Strombegrenzung sollte noch ein Transistor die 
Spannung am Emitterwiderstand R34 auf etwa 0,6 V begrenzen. R34 muss 
dazu ggf. noch etwas kleiner werden.

von Endstufe (Gast)


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Ulrich schrieb:
> Die VAS Stufe war mit Emitterfolger und dann Emiterschaltung schon nicht
> so schlecht.

Der Klirr wurde dadurch auch enorm reduziert. R34 kleiner zu machen ist 
nicht so toll. R5 und R34 (neue Version) sollten gleich groß sein, damit 
auch der VI-Limiter (noch nicht eingezeichnet) einigermaßen symmetrisch 
arbeiten kann. Weniger Strom durch die VAS ist dann doch besser, dann 
bleibt auch der Spannungsabfall über R34 im Rahmen.

LG

von Endstufe (Gast)


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Eine Frage hätte ich da noch: Oft sieht man eine Spule am Ausgang, die 
praktisch in Reihe zum Lautsprecher geschaltet ist. Was hat's damit auf 
sich?

LG

von Ulrich (Gast)


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Die Spule am Ausgang dient dazu den Ausgang HF-mäßig (d.h. so ab etwa 
100 kHz) zu entkoppeln. Damit wird verhindert das der Verstärker bei 
ungünstiger Last (rein Kapazitiv oder ggf. resonant im MHz Bereich) 
eventuell zu schwingen anfängt. In der Regel ist das auch nicht nur eine 
Spule, sondern noch ein Widerstand von vielleicht 2 Ohm parallel und 
dazu das RC Glied nach GND.

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