Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leistungsoperationsverstärker positve verstärkung ohne Funktion.


von Jan R. (Gast)


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Hi,

habe einen Operationsverstärker LM358 an eine Gegentaktendstufe aus 
einem BD250 und einem BD249 (NPN und PNP) Die Negative 
Spannungsverstärkung, die durch den PNP Transistor gesteuert wird, geht 
einwandfrei. Die obere allerdings, lässt sich nur bis ca. 100mA 
belasten, dann ist schluss, jetzt rauscht es nurnoch. In LTSpice, hat 
das in Zusammenarbeit mit irgendeinem OP von Linear auch super 
Funktioniert.

Die Transistoren sind geprüft. funktionieren einwandfrei. Was kann das 
problem sein, wenn es garnicht gehen würde, ok. aber nur die vom NPN 
gesteuerten Ströme nich fließen komisch.

Was könnte das problem sein? Warum das hier muckt?

Danke.

von MaWin (Gast)


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Jan R. schrieb:
> Was könnte das problem sein?

Dein LM358 hat keine Versorgungsspannung.

Ausserdem liefert er maximal 20mA und das auch nur bis 12V,
das reicht mit der Stromverstärkung des BD250 von 25 gerade mal für 
250mA.

Desweiteren fehlt in deiner Schaltung zwischen blau und gelb ein 
Widerstand von ca. 100 Ohm, der den OpAmp-Ausagng mit dem Lastwiderstand 
und damit Feedback verbindet, wenn nur ganz wenig Strom zu liefern ist. 
Ohne den gibt es einen Totbereich in dem der OpAmp immmer hin und 
herschwingt.

Für mehr Ausgangsstrom sollte man Darlingtons verwenden.

> In LTSpice, hat das in Zusammenarbeit mit irgendeinem OP
> von Linear auch super Funktioniert.

Simulationen sind unrealistsich, da raucht nichts ab.

von Amateur (Gast)


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Wo hängt der OP, betriebsspannungsmäßig, rum?

Abgesehen von den "üblichen" Problemen einer Gegenaktendstufe, rund um 
den Nullpunkt, sollte der Ansatz gehen. Da könnte sich bei einer so 
einfachen Schaltung ein recht eigenartiges Verhalten 
herauskristallisieren.

von Jan R. (Gast)


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MaWin schrieb:
> Jan R. schrieb:
>> Was könnte das problem sein?
>
> Dein LM358 hat keine Versorgungsspannung.
>
> Ausserdem liefert er maximal 20mA und das auch nur bis 12V,
> das reicht mit der Stromverstärkung des BD250 von 25 gerade mal für
> 250mA.
Warum ist der Negative bereich dann ohne probleme ansteuerbar?
>
> Desweiteren fehlt in deiner Schaltung zwischen blau und gelb ein
> Widerstand von ca. 100 Ohm, der den OpAmp-Ausagng mit dem Lastwiderstand
> und damit Feedback verbindet, wenn nur ganz wenig Strom zu liefern ist.
> Ohne den gibt es einen Totbereich in dem der OpAmp immmer hin und
> herschwingt.
Wo soll dieser widerstand genau herein und nein schwingen tut auf meinem 
Oszillogramm nichts. Meinst du so ähnlich wie auf dem von mir hier 
gerade angehängten bild?

von Jan R. (Gast)


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Amateur schrieb:
> Wo hängt der OP, betriebsspannungsmäßig, rum?
PC Netzteil +/- 12V
> Abgesehen von den "üblichen" Problemen einer Gegenaktendstufe, rund um
> den Nullpunkt, sollte der Ansatz gehen. Da könnte sich bei einer so
> einfachen Schaltung ein recht eigenartiges Verhalten
> herauskristallisieren.

Nunja, der OPV macht das nichlineare verhalten um den Nullpunk herum 
wider wett. Wie soll man die Schaltung den aufwändiger machen?

von Amateur (Gast)


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Spiel doch mal mit den Darlingtons aus der BD- oder TIP-Serie herum.
Die TIPs (120/125) haben eine Stromverstärkung oberhalb von 200.
Da bekommt Dein OP (wg. Ia) keine dicken Backen.
Geht aber etwas (wg. Ube) auf die max. Ausgangsspannung.
Auch für Anwendungen, die es etwas eiliger (Frequenz) haben, gibt’s 
passende Typen.

von Amateur (Gast)


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Ich seh's jetzt erst.

Die wenigsten OP's können am Ausgang mehr, als die Spannungsversorgung 
hergibt.

+/-12V Versorgung des OP sorgt für ein Ua von weniger als +/-12V.

Davon geht dann noch die Basisspannung Ube ab. Bei Darlingtons auch mehr 
als 1,5V.

Damit bist Du um einiges von Deinen +/-15V weg.

Aber gehen sollte es in beide Richtungen. Kenne aber den OP nicht.

von Max H. (hartl192)


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Welche Frequenz willst du verstärken?
Nur so als Beispiel: Bei 20Vss @ 20kHz brauchst du eine Slew Rat von 
2.51V/µs und ohne die Dioden um den Nullpunk herum noch viel mehr. Der 
LM358 hat eine Slew Rate von Typ 0.6V/µs @ Vcc=15V, Rl=2kΩ, Cl=100pF.

Amateur schrieb:
> Aber gehen sollte es in beide Richtungen. Kenne aber den OP nicht.
Der LM358 hat eine max. Ausgansspannung von typ. 27V @ Ucc=30V, Rl=2kΩ 
und einem min. Ausgansspannung von typ. 5mV @ Rl=10kΩ

: Bearbeitet durch User
von Jan R. (Gast)


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Das habe ich mir auch schon überlegt, wenn ich hier eine gescheide 
Schaltung aufbauen möchte, ist mit so einem Billigen OP an der falschen 
stelle gespart.

von Jan R. (Gast)


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Amateur schrieb:
> Ich seh's jetzt erst.
>
> Die wenigsten OP's können am Ausgang mehr, als die Spannungsversorgung
> hergibt.
>
> +/-12V Versorgung des OP sorgt für ein Ua von weniger als +/-12V.
>
> Davon geht dann noch die Basisspannung Ube ab. Bei Darlingtons auch mehr
> als 1,5V.
>
> Damit bist Du um einiges von Deinen +/-15V weg.
>
> Aber gehen sollte es in beide Richtungen. Kenne aber den OP nicht.

genau das wumdert mich.

von Max H. (hartl192)


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Max H. schrieb:
> Bei 20Vss @ 20kHz brauchst du eine Slew Rat von
> 2.51V/µs und ohne die Dioden
Habe vergessen, das gilt für Sinus.

Mit deinen +/-12V wird es nicht leicht werden ein Ausgangssignal von mit 
Vss 30V zu erzeigen. Du brauchst einen Aufwärtswandler oder ein anderes 
Netzteil.

Liefert dein PC-Netzteil genug Strom auf der -12V Schiene?
Ein be quiet BN108 (730W) liefert 0.3A auf den -12V

Schau dir mal den LM675 an: Das ist ein OPV mit einer Ausgansleistung 
von 20W @ Rl=8Ω, 1kHz

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Jan R. schrieb:
> PC Netzteil +/- 12V

Und woher kommen dann die +/-15V ? Sind Masse der beiden 
Spannungsquellen verbunden ?

Der Widerstand kommt zwischen Ausgang des OpAmps und Last, übrrbrückt 
also Basis nach Emitter der Transistoren.

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


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Jan R. schrieb:
>> Ausserdem liefert er maximal 20mA und das auch nur bis 12V,
>> das reicht mit der Stromverstärkung des BD250 von 25 gerade mal für
>> 250mA.
> Warum ist der Negative bereich dann ohne probleme ansteuerbar?

Weil die Ausgangsstufe des LM358 asymmetrisch ist. Datenblatt besorgen, 
Innenschaltung anschauen.

Jan R. schrieb:
>> Desweiteren fehlt in deiner Schaltung zwischen blau und gelb ein
>> Widerstand von ca. 100 Ohm, der den OpAmp-Ausagng mit dem Lastwiderstand
>> und damit Feedback verbindet, wenn nur ganz wenig Strom zu liefern ist.
>> Ohne den gibt es einen Totbereich in dem der OpAmp immmer hin und
>> herschwingt.
> Wo soll dieser widerstand genau herein und nein schwingen tut auf meinem
> Oszillogramm nichts.

Das mit dem Lesen mußt du noch üben. Schau dir einfach die Simulation 
für 10mV Signal an. Dann zappelt (schwingt) der OPV-Ausgang um +/- 0.7V 
um den Nullpunkt, um den Totbereich der beiden U_be zu überwinden. Und 
das Ausgangssignal ist gar gräßlich verzerrt.

Es hat schon seinen Grund, warum man Gegentaktendstufen für Audio im 
AB-Betrieb, also mit Ruhestrom betreibt. Es hat ferner auch einen Grund, 
warum ernstgemeinte NF-Verstärker keinen OPV verwenden. Und es hat 
schließlich auch einen guten Grund, warum NF-Verstärker so oft eine 
Bootstrap-Schaltung verwenden, um die Aussteuerbarkeit in der positiven 
Halbwelle zu gewährleisten. Und zu guter Letzt hat es auch einen guten 
Grund, warum man zwischen Prinzipschaltungen und richtigen Schaltungen 
unterscheidet.


XL

von Stefan F. (Gast)


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So pimpt man den Ausgang mit Transistoren richtig - ohne Rauschen:
http://www.mikrocontroller.net/attachment/81852/Unbenannt.png

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


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Stefan us schrieb:
> So pimpt man den Ausgang mit Transistoren richtig

Oder man läßt es ganz. Für den Betriebsspannungsbereich den OPV 
vertragen, gibt es auch komplette Endstufen-IC. Die sind dann nicht nur 
kompakter und preiswerter als das OPV-Transistor-Konglomerat, sondern 
haben auch die besseren technischen Daten und vor allem: funktionierende 
Schutzschaltungen!


XL

von Jan R. (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:



> Es hat schon seinen Grund, warum man Gegentaktendstufen für Audio im
> AB-Betrieb, also mit Ruhestrom betreibt.

Ich weiß, dann bräuchte ich aber auch wieder einen Hochpass am Ausgang.

> Es hat ferner auch einen Grund,
> warum ernstgemeinte NF-Verstärker keinen OPV verwenden.

Nicht als explizites Bauteil. Aufbau, ist aber auch ähnlich.
Hatte mir auch überlegt den Verstärker diskret aufzubauen, sprich ohne 
OPV
habe dafür aber momentan keine Zeit, weshalb ich auf die schlechtere 
Methode mit OPV zurückgegriffen habe.

>  Und es hat
> schließlich auch einen guten Grund, warum NF-Verstärker so oft eine
> Bootstrap-Schaltung verwenden, um die Aussteuerbarkeit in der positiven
> Halbwelle zu gewährleisten.

Diese habe ich heute mal auf einer extraplatine aufgebaut, und werde sie 
wohl noch integrieren.

> Und zu guter Letzt hat es auch einen guten
> Grund, warum man zwischen Prinzipschaltungen und richtigen Schaltungen
> unterscheidet.

Natürlich hat die von mir aufgebaute Schaltung ein paar mehr Bauteile, 
als die hier Simulierte. Doch sind diese Bauteile in einer Simulation 
unwichtig, da sie nur zur Kompensation der Dreckeffekte dienen, und 
somit der Simulation am Hintern vorbei gehen.


Mir ist aber noch was recht interessantes aufgefallen. Habe zum Test 
eines Transistors mal eine Kollektorstufe aufgebaut, und diese mit einem 
Labornetzgerät versorgt und mit einem anderen zwischen Basis und Masse 
den zu verstärkenden Strom. Die Oszillogramme, zeigen, wenn man keinen 
Basiswiderstand verwendet Schwingungen mit eine Grundfrequenz von 
10,5MHz darauf liegen noch starke Oberschwingungen der Doppelten und 
vierfachen Frequenz. Was ist der Verursacher dieser Schwingung. Es ist 
ein BD681 Darlington NPN Transistor, mit einem 150Ohm Widerstand 
zwischen Basis und Masse.

Oszillogramme schiebe ich morgen nach, habe gerade gemerkt, dass der 
verwendete USB stick den Löffel abgegeben hat..

Mfg

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


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Jan R. schrieb:
> Axel Schwenke schrieb:
>
>> Es hat schon seinen Grund, warum man Gegentaktendstufen für Audio im
>> AB-Betrieb, also mit Ruhestrom betreibt.
>
> Ich weiß, dann bräuchte ich aber auch wieder einen Hochpass am Ausgang.

<seufz> Das hast du also auch nicht verstanden.

> Hatte mir auch überlegt den Verstärker diskret aufzubauen, sprich ohne
> OPV
> habe dafür aber momentan keine Zeit, weshalb ich auf die schlechtere
> Methode mit OPV zurückgegriffen habe.

Die Methode der Wahl wäre in diesem Fall ein Endstufen-IC gewesen.

>> Und es hat
>> schließlich auch einen guten Grund, warum NF-Verstärker so oft eine
>> Bootstrap-Schaltung verwenden, um die Aussteuerbarkeit in der positiven
>> Halbwelle zu gewährleisten.
>
> Diese habe ich heute mal auf einer extraplatine aufgebaut, und werde sie
> wohl noch integrieren.

Und noch was, das du nicht verstanden hast. Wie willst du denn die 
Endstufe bootstrappen, wenn der Treiber ein OPV ist?


XL

von Jan R. (Gast)


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Axel Schwenke schrieb:
> Jan R. schrieb:
>> Axel Schwenke schrieb:
>>
>>> Es hat schon seinen Grund, warum man Gegentaktendstufen für Audio im
>>> AB-Betrieb, also mit Ruhestrom betreibt.
>>
>> Ich weiß, dann bräuchte ich aber auch wieder einen Hochpass am Ausgang.
>
> <seufz> Das hast du also auch nicht verstanden.

2 Möglichkeiten, kann sein, das ich was anderes meinte als du, meinst du 
das?
http://www.mikrocontroller.net/attachment/9773/endstuf2.gif
da fließt dann kein Strom am Ausgang also kein Hochpass nötig.

Diese Schaltung habe ich aber oben schon aufgezeigt und natürlich, 
befindet sich dies auch in meiner Schaltung.

Deshalb dachte ich du meinst mit ruhestrom einen Offset, der bei 
Gegentaktstufen mit einfacher Versorgungsspannung auftreten, und mit dem 
Hochpass entkoppelt wird.

Du musst also noch Lernen Bilder genau anzuschauen. (Nur um deine nicht 
ganz nette Ausdrucksweise auf dich zu reflektieren....)


>>> Und es hat
>>> schließlich auch einen guten Grund, warum NF-Verstärker so oft eine
>>> Bootstrap-Schaltung verwenden, um die Aussteuerbarkeit in der positiven
>>> Halbwelle zu gewährleisten.
>>
>> Diese habe ich heute mal auf einer extraplatine aufgebaut, und werde sie
>> wohl noch integrieren.
>
> Und noch was, das du nicht verstanden hast. Wie willst du denn die
> Endstufe bootstrappen, wenn der Treiber ein OPV ist?

Natürlich nicht mit OPV. War aber auch erstmal nur ein kleines 
Experiment auf dem Steckbrett.

Habe das problem aber gelöst Verstärker geht, natürlich ist die 
Schaltung jetzt einfacher, funktioniert, aber dafür das du meinst es 
wäre nicht ernstgemeint sehr gut...

> XL

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