Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Audio Eingang vor Überspannung schützen


von Jan (Gast)


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Hallo zusammen,

ich habe vor einer Weile für einen Bekannten einen Bausatz für einen 
Phono-Vorverstärker mit Röhren aufgebaut, die Schaltung hat mich damals 
ziemlich beeindruckt weil sie für eine Röhrenschaltung sehr "modern" 
ist. Die hohe Verstärkung macht eine Kaskode, in der Stromquelle sitzt 
eine Triode die auf einen rauscharmen Halbleiter arbeitet. Die Röhren 
sind Spanngitterröhren, damit ist rauschen und Mikrofonie überhaupt kein 
Thema. Außerdem sitzen die Bauteile in einem Metallgehäuse (mit 
Lüftungsschlitzen, man sieht die Bauteile trotzdem auf der Platine) was 
aus EMV Sicht ja auch Vorteile hat, ich kann mein Handy drauflegen ohne 
das viel passiert. Dank der guten Schaltung hat die Kiste praktisch 
keinen Eigenklang, genau das gefiel dam Bekannten aber nicht. ("Klingt 
ja garnicht nach Röhre")
Ich hatte nun die Gelegenheit und habe ihm das Teil abgekauft, bin sehr 
zufrieden damit. (Außerdem gefällt mir das glimmen der Röhren zugegeben 
schon etwas)

Nun wird in der Letzten Stufe mit einem (Wima) Folienkondensator von der 
Anode ausgekoppelt, an der Anode liegen ca. 140V an. Beim Einschalten 
wird der Ausgang per Relais kurzgeschlossen und nach 2 Minuten 
freigegeben, damit ist im Normalfall garantiert das der angeschlossene 
Verstärker keine Schädliche Gleichspannung abbekommt. (der FoKo ist dann 
auf jeden Fall geladen)

Wenn man sich überlegt das die verbauten Röhren gut 50-60 Jahre alt sind 
und die hohen Spannungen bedenkt macht mir das ganze aber noch ein wenig 
Sorgen, beispielsweise ein Wackelkontakt am Sockel könnte dazu führen 
das die nachgeschaltete (Transistor) Vorstufe beschädigt wird, die 
verträgt nur 2,5Veff am Eingang. Ich suche deshalb gerade nach einer 
Lösung den Eingang im Fehlerfall zu schützen.

Eine Supressor / Z-Diode im Signalweg führt meiner Erinnerung nach zu 
erhöhten Verzerrungen, meine beste Idee ist bisher eine Klemmschaltung 
mit 2 1N4148 Dioden wie Ti es in manchen Datenblättern vorschlägt:

https://e2e.ti.com/cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/14/6102.INA163-circuit.PNG

Man könnte ein kleines Kästchen basteln in dem Sich ein Trafo und 2 
veränderbare V-Regler (317/337) befinden dann lässt sich die 
Klemmspannung einigermaßen sauber einstellen. Ist aber ein relativ hoher 
Aufwand. Hat vielleicht jemand eine bessere Idee?

Danke!

Gruß,
Jan

von Klaus R. (klara)


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Jan schrieb:
> ... ein Wackelkontakt am Sockel könnte dazu führen
> das die nachgeschaltete (Transistor) Vorstufe beschädigt wird, die
> verträgt nur 2,5Veff am Eingang.

Wie kommst Du denn darauf? Zeig mal die Schaltung.

Mich würde da eher der daraus folgende Impuls stören, der ggf. den oder 
die Lautsprecher killt.

Etwas für den Überspannungsschutz. Schützt ab 3,6V.
http://www.alldatasheet.com/datasheet-pdf/pdf/442519/TI1/TPD2EUSB30A.html

mfg klaus

: Bearbeitet durch User
von Jan (Gast)


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Hallo Klaus,

>Wie kommst Du denn darauf? Zeig mal die Schaltung.

Darf ich leider nicht, das Gerät wird ja gewerblich vertrieben!

>Mich würde da eher der daraus folgende Impuls stören, der ggf. den oder
>die Lautsprecher killt.

Ich denke wir meinen das gleiche.

>Etwas für den Überspannungsschutz. Schützt ab 3,6V.

Das sieht schon sehr gut aus, danke! Ich nehme an auf die Verzerrungen 
hat so eine Schaltung keinen Einfluss solange man nicht an die 
Durchlassspannung der Dioden kommt? Die Kennlinie der Diode ist ja nicht 
unendlich steil, ein keiner Reststrom wird ja trotzdem durch fliesen, um 
so mehr je näher man der Durchlassspannung kommt.

Gruß,
Jan

von Klaus R. (klara)


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Jan schrieb:
> Ich nehme an auf die Verzerrungen
> hat so eine Schaltung keinen Einfluss solange man nicht an die
> Durchlassspannung der Dioden kommt? Die Kennlinie der Diode ist ja nicht
> unendlich steil, ein keiner Reststrom wird ja trotzdem durch fliesen, um
> so mehr je näher man der Durchlassspannung kommt.

Ich habe dieses Teil als Schutz der Muxereingänge zur Messung von PT1000 
Sensoren verwendet. Der zumessende Spannungsbereich bewegt sich maximal 
zwischen 0,95 und 1,3V. Bei 2,5V gibt das Datenblatt einen Ableitstrom 
von typisch 10µA bis maximal 100µA an. In meinem Fall wird die 
Meßgenauigkeit praktisch nur unwesentlich beeinflusst.
mfg klaus

von Peter D. (peda)


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Jan schrieb:
> Eine Supressor / Z-Diode im Signalweg führt meiner Erinnerung nach zu
> erhöhten Verzerrungen

Die kommt ja auch nicht in den Signalweg, sondern parallel zum 
Ausgangswiderstand hinter dem Koppelkondensator, z.B. ne SMBJ6.0CA.
Natürlich muß der Ausgang niederohmig genug sein, um die Kapazität 
(<3nF) bei 12kHz noch treiben zu können.

von Jan (Gast)


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>Ich habe dieses Teil als Schutz der Muxereingänge zur Messung von PT1000
>Sensoren verwendet. Der zumessende Spannungsbereich bewegt sich maximal
>zwischen 0,95 und 1,3V. Bei 2,5V gibt das Datenblatt einen Ableitstrom
>von typisch 10µA bis maximal 100µA an. In meinem Fall wird die
>Meßgenauigkeit praktisch nur unwesentlich beeinflusst.
>mfg klaus

Mein Fall ist doch ein ganz anderer, in Deiner Anwendung sind 
Verzerrungen in form von Klirr/THD vermutlich relativ egal.

>Die kommt ja auch nicht in den Signalweg, sondern parallel zum
>Ausgangswiderstand hinter dem Koppelkondensator, z.B. ne SMBJ6.0CA.
>Natürlich muß der Ausgang niederohmig genug sein, um die Kapazität
>(<3nF) bei 12kHz noch treiben zu können.

Ob jetzt in Serie oder Parallel zum Ausgang im Signalweg liegt die doch 
trotzdem.

Bei 6V ist der Eingang schon kaputt, der OPV wird mit +-5V versorgt. 
(PGA2311) Supressordioden scheinen nicht wirklich steil zu sein?

Gruß,
Jan

von Klaus R. (klara)


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Jan schrieb:
> 
https://e2e.ti.com/cfs-file/__key/communityserver-discussions-components-files/14/6102.INA163-circuit.PNG

Etwas kann ich noch bieten. Damit kannst Du Deine Schaltung verbessern. 
Nimm anstelle der 1N4148 die BAT60A. Die hat eine sehr niedrige 
Flussspannung. Bei 10mA liegt sie nur bei 0,2V. Schau Dir mal das 
Datenblatt an.

http://pdf1.alldatasheet.com/datasheet-pdf/view/44192/SIEMENS/BAT60A.html
mfg klaus

von Peter D. (peda)


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Klaus R. schrieb:
> Nimm anstelle der 1N4148 die BAT60A.

Du machst Witze.
Eine 10V Schottky mit wahnsinnigen 18mA Sperrstrom an 30V.
Röhren dürfen glühen, aber Dioden nicht.

von Hans (Gast)


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Vllt steht in diesem Thread noch was wissenswertes für dich drin:
Beitrag "Analoge Audioeingänge vor Überspannung schützen - Dioden?"

von Klaus R. (klara)


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Peter D. schrieb:
> Du machst Witze.
> Eine 10V Schottky mit wahnsinnigen 18mA Sperrstrom an 30V.
> Röhren dürfen glühen, aber Dioden nicht.

Eigentlich wollte ich keinen Witz machen, sondern einen guten Tipp 
geben.

Jan schrieb:
> Bei 6V ist der Eingang schon kaputt, der OPV wird mit +-5V versorgt.
> (PGA2311) Supressordioden scheinen nicht wirklich steil zu sein?

Ich gehe davon aus das ein PGA2311 geschützt werden soll. Dieser wird 
wohl mit +/-5,0V betrieben. Viele dieser IC halten dann noch +/- 0,5V 
mehr aus. Dann wird es aber für das IC kritisch. Eine 1N4148 ist da echt 
grenzwertig. Mit einer BAT30A bis Du auf der sicheren Seite.
mfg klaus

von Jan (Gast)


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Danke nochmals an alle!
Werde die Schaltung mit den Schottkys übernehmen, im Notfall ist mir 
lieber die gehen kaputt als meine Vorstufe :)

Der OPV vor dem PGA soll geschützt werden, der PGA braucht einen 
niederohmigen Treiber am Eingang. Ist alles intern in der Vorstufe, an 
der kann ich aber nicht basteln weil sie fertig gekauft ist (wegen 
Garantie etc.)

Gruß,
Jan

von Peter D. (peda)


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Jan schrieb:
> Werde die Schaltung mit den Schottkys übernehmen

Warum grundlos erhebliche Störströme einkoppeln. Schottkys in 
NF-Signalen habe ich noch nie gesehen.

von Jobst M. (jobstens-de)


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       +---+---o GND

Alle 4 Dioden normale Si-(Leistungs)dioden (0,7V)
Zieht bis ca. ±1V so gut wie keinen Strom.
Die Spannung kann durch Reihenschaltung mehrere Dioden auf der unteren 
Seite herauf gesetzt werden.


Gruß

Jobst

von Audiohans (Gast)


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Man muss aber ein wenig aufpassen, dass die Quelle nicht zu niederohmig 
ist und dann durch den Strom defekt geht.

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