Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Fragen zu BD139/140 für Audio


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von Wetterabhängig (Gast)


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Hallo Leute,

zunächst möchte ich mich für meine ggf triviale Frage entschuldigen, 
aber ich kann mir die Antwort als Anfänger leider nicht selber 
herleiten.

Ich möchte gerne kleine Audioverstärker (z.B. für Kopfhörer) selber 
bauen.
Jetzt habe ich schon hier im Forum gesehen, das ganz gerne BC550/560 als 
Kleinstleistungsverstärker wegen ihrem geringen Rauschen benutzt werden. 
Noch dazu ist er anfängerfreundlich günstig :-)
[Ich nehme gerne auch andere Empfehlungen entgegen!]
[[Im englischen Umfeld werden anscheinend auch gerne 2N5551/5401 benutzt 
- ohne das diese als besonders rauscharm deklariert sind..]]

Jetzt aber zur eigentlichen Frage:
die BD139/140 gibt es u.A. von ST Endungslos oder mit 10 bzw. 16 
selektiert. mit dieser Selektierung kann man ganz grob den hfe einstufen 
- das ist mir bekannt und klar. - Aber welcher ist der geeignetste für 
Audio? Mit kleiner, mittlerer oder hoher hfe? Meine Vermutung wäre, das 
es der kleinste sein kann, da man ja typischerweise einen Treiber (eben 
aus BC550/560) vorsieht. Gibt es auch Rauschunterschiede bei den 
unterschiedlichen Selektierungen?

Kleine Nebenfrage: Was wäre denn ein "gut und günstig" Transistor aus 
einer Leistungsklasse höher? TIP31/32 vielleicht? Gibt es vielleicht 
irgendwo eine Tabelle o.Ä. wo man solche Transistoren im vergleich hat?

Vielen Dank und einen guten Rutsch :-)

von THOR (Gast)


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Wenn du ne Class AB Endstufe baust: Die muss nicht rauscharm sein.

In einem Verstärker mit mehreren Verstärkungsgliedern in Reihe bestimmt 
der allererste Verstärker fast im Alleingang das Gesamtrauschen.

Da du bei nem Class AB in der Endstufe Kollektorschaltung hast, brauchst 
du nen Class A Verstärker (zur Spannungsanhebung) vorn am Eingang. Nur 
der muss rauscharm sein.

Ein NE5532 bietet sich da an.

Zu den Transistoren: Wenn ein Transistor mehr hfe hat, verstärkt der 
auch sein eigenes Rauschen stärker mit. Die Elektronenbewegungen im 
Silizium, das sind ja alles statistische Effekte. Ein Elektron hat ja 
nur ne gewisse Wahrscheinlichkeit, sich zu bewegen. Wenn hfe größer ist, 
kann der Eingangswiderstand der Schaltung kleiner werden, aber dieses 
Funkelrauschen durch die Verstärkung wird (relativ gesehen) größer.

Ergo grobe Auslegung:
- hfe der Class AB Endstufe eher hoch
- hfe der Class A Pegelwandlerstufe eher niedrig
- Eingangswiderstand so niedrig wie vertretbar wählen

Am meisten wirst du eh mit Verzerrungen zu tun haben und nicht mit 
Rauschen. Rauschen kann man rausintegrieren.

von Wolle R. (Gast)


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Wetterabhängig schrieb:
> Kleine Nebenfrage: Was wäre denn ein "gut und günstig" Transistor aus
> einer Leistungsklasse höher? TIP31/32 vielleicht? Gibt es vielleicht
> irgendwo eine Tabelle o.Ä. wo man solche Transistoren im vergleich hat?
>
> Vielen Dank und einen guten Rutsch :-)

Danke dir auch!

Die TIP31/32 sind schon ok, auch wenn es eigentlich Schalttransistoren 
sind, zumindest der Bezeichnung nach. Ist aber bei weitem nicht so 
kritisch wie bei MosFETs, wo es Typen gibt, die Linearbetrieb echt nicht 
abkönnen.

Aber wie gesagt, die TIPs gehen gut. Alternativ BD243/244 oder 
BD809/810.

Ich weiß nicht, ob es heute noch aktuell ist. Als ich angefangen habe 
mit den Transistorverstärkern, war Rauschen noch ein großes Thema, insb. 
bei den Germaniumtypen. Bis heute richte ich mich grob nach dem Schema, 
dass damals die besonders rauscharmen Transistoren eine "9" oder ein "r" 
am Ende hatten:

Bsp: AC151*r*, später dann BC109, dann BC149, und bis heute BC549
oder man geht gleich mit nem OPV auf die Endstransistoren, dann aber 
lieber die Typen mit hoher Stromverstärkung.

Tabellen gibt es kaum, am ehesten selber Datenblätter vergleichen. Oder 
hier im Forum, da gibt es auch einige, die noch diskrete Verstärker 
aufbauen können.

Gruß, Wolle
(dessen erster Verstärker mit Halbleitern (brrr) noch Quasikomlementäre 
AD149 in der Endstufe und Zwischenübertrager). Aber der hat viele 
Silvesterfeiern gut beschallt, um wieder zum Thema zu kommen.

von Thomas S. (thom45)


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Hallo THOR,

THOR schrieb:
> Da du bei nem Class AB in der Endstufe Kollektorschaltung hast, brauchst
> du nen Class A Verstärker (zur Spannungsanhebung) vorn am Eingang. Nur
> der muss rauscharm sein.
>
> Ein NE5532 bietet sich da an.

Vorausgesetzt die Quelle ist niederohmig etwa im unteren 
100-Ohm-Bereich.

Der Grund ist folgender. Die äquivamente Rauschspannung am Eingang mit 5 
nV/root(Hz) ist zwar schön niedrig, jedoch nicht gerade der Rauschstrom 
mit 700 nA/root(Hz). Dieser erzeugt am Quellwiderstand eine zusätzliche 
Rauschspannung, die um so grösser ist, je höher der Quellwiderstand ist.

Darum, wenn die Audioquelle ein Widerstandswert hat im Bereich von 
10-kOhm, ist es angezeigt anstelle eines BJT-Opamp, ein JFET- oder 
MOSFET-Opamp zu benutzen, der einen Rauschstrom aufweist, der um 
Grössenordnungen geringer ist.

Verwendet man an Stelle des NE5532 (oder NE5534) ein hundsgewöhnlicher 
TL072 (oder TL071), dann beträgt der Rauschstrom gerade noch 10 
nA/root(Hz). Das sind 70 mal weniger als beim NE5532, dafür ist die 
Rauschspannung mit 18 nV/root(Hz) 3.6 mal höher.

Die Rausschwerte beziehen sich auf 1 kHz.

Gruss
Thomas

von ArnoR (Gast)


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Wetterabhängig schrieb:
> Aber welcher ist der geeignetste für
> Audio? Mit kleiner, mittlerer oder hoher hfe?

Wenn die Stromverstärkung der Endstufe kein ist, dann muss der Treiber 
einen größeren Stromhub machen, um die gewünschte Aussteuerung 
(Ausgangsstrom) zu erreichen. Das kann zu erhöhten Verzerrungen führen, 
weil sich dann die Stromverstärkung über den Stromhub stärker ändert. 
Andererseits ist normalerweise die Stromverstärkung bei Transistoren mit 
geringem Beta weniger stark stromabhängig. Es ist also wie immer der 
beste Kompromiss zu finden.

Auch in der VAS-Stufe verwendet man sinnvollerweise Transistoren mit 
hoher Stromverstärkung:

Beitrag "Re: class ab - verstärker"

> Gibt es auch Rauschunterschiede bei den
> unterschiedlichen Selektierungen?

Transistoren haben 3 Rauschquellen: das Rauschen des 
Basisbahnwiderstandes und das Schrotrauschen von Basis- bzw. 
Kollektorstrom. Transistoren mit hoher Stromverstärkung haben einen 
kleinen Basisstrom und etwas weniger Rauschen, als Transistoren mit 
geringer Stromverstärkung.

von Lurchi (Gast)


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In Audioschaltung will man in der Regel eher die Transistoren mit 
höherem Gain. Eine Ausnahme wären ggf. Schaltungen wo es auf einen 
geringen Early Effekt ankommt - da sind eher die Typen mit kleiner 
Verstärkung besser.

In der Regel sind nur einige wenige Transistoren (meist am Eingang) in 
einer Verstärkerschaltung wirklich kritisch vom Rauschen.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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Hallo,

so einen Kopfhörerverstärker mit BD139 BD140 habe ich mal vor etlichen 
Jahren gebaut. Mit NE5532 und +- 15 V Versorgung und 7815 und 7915 zur 
Spannungsstabilisierung. Der OPV treibt im Prinzip direkt die 
Ausgangsstufe, die aus 2 Dioden zwischen den Basen besteht und den 
beiden Widerständen zu + und zu -. Eine spezielle hfe-Klasse war da 
nicht relevant. Nimm besser diejenigen mit der höheren Verstärkung.

Die 2N.... sind für Spannungen über 100V. Die braucht ein dynamischer 
Kopfhörer nicht.

Die Wiedergabe war am Luxuskopfhörer immer perfekt, kein Rauschen und 
Brummen war wahrnehmbar, das nicht schon in der Quelle vorhanden gewesen 
wäre. Am teuren Kopfhörer sind auch bessere Kabel dran, damit die 
gewunschte Wiedergabequalität überhaupt ankommt.

Die sonstigen genannten großeren Leistungstransistoren machen für einen 
Kopfhörerverstärker wenig sinn, da überdimensioniert und sie zusätzlich 
eine niedrigere Transitfrequenz haben.

Für Elektrostaten sieht der Verstärker wieder anders aus.

Mit freundlichem Gruß

: Bearbeitet durch User
von THOR (Gast)


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Thomas S. schrieb:
> Hallo THOR,
>
> THOR schrieb:
>> Da du bei nem Class AB in der Endstufe Kollektorschaltung hast, brauchst
>> du nen Class A Verstärker (zur Spannungsanhebung) vorn am Eingang. Nur
>> der muss rauscharm sein.
>>
>> Ein NE5532 bietet sich da an.
>
> Vorausgesetzt die Quelle ist niederohmig etwa im unteren
> 100-Ohm-Bereich.
>
> Der Grund ist folgender. Die äquivamente Rauschspannung am Eingang mit 5
> nV/root(Hz) ist zwar schön niedrig, jedoch nicht gerade der Rauschstrom
> mit 700 nA/root(Hz). Dieser erzeugt am Quellwiderstand eine zusätzliche
> Rauschspannung, die um so grösser ist, je höher der Quellwiderstand ist.

Rein interessehalber, da ich grad mit nem NE5532 nen kleinen 
Audioverstärker aufbaue: Im DB stehen wenige pA Rauschstrom. Wo kommen 
die 700nA her? Ist das der input bias current? Wenn ja: Ist der im Bezug 
auf Rauschen wichtig? Das Wärmerauschen der Widerstände ist ja vom Strom 
unabhängig (und von einer Erwärmung gehen wir mal nicht aus).

Meine Messungen sagen zwar dass es da ein leichtes Rauschen gibt, es ist 
aber auch bei 5k Eingangswiderstand komplett vernachlässigbar.

von ArnoR (Gast)


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THOR schrieb:
> Im DB stehen wenige pA Rauschstrom. Wo kommen die 700nA her?

Da hat sich der Thomas wohl um ein paar Dekaden vertan. Sonst wäre ja 
der Rauschstrom bei nur 1Hz Bandbreite größer als der Biasstrom des OPV.

THOR schrieb:
> Meine Messungen sagen zwar dass es da ein leichtes Rauschen gibt, es ist
> aber auch bei 5k Eingangswiderstand komplett vernachlässigbar.

Die Rauschstromdichte des NE5532 ergibt an 5k etwa 0,5µV 
Eingangsrauschspannung bei 20kHz Bandbreite.

von Lurchi (Gast)


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Man kann das Stromrauschen am OP Eingang als Schwankungen im Bias Strom 
interpretieren. In der Regel Skaliert das Stromrauschen auch mit dem 
Bias Strom bei einfachen BJT basierten Verstärkern. OPs mit hohem Bias 
haben also auch ein starkes Stromrauschen. Es gibt allerdings auch OPs 
wo ein Großteil des Bias-stromes intern kompensiert wird. Dies reduziert 
den Bias Strom vergrößert aber das Stromrauschen aber sogar noch etwas.

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