Hallo zusammen,
ich beschäftige mich schon seit mehreren Jahren mit OPVs, mittlerweile
bin ich darin ganz fit. (denke ich)
Jetzt möchte ich mich mit der Paralleldisziplin, den diskreten
Leistungsendstufen beschäftigen. Der Schaltplan im Anhang ist von der
Elektro Crescendo ME, im Netz leicht zu finden. Das schöne an der Stufe,
sie ist schön einfach aufgebaut und der Schaltplan übersichtlich
gezeichnet. Die Funktion der Schaltungsgruppen (Differenzverstärker,
Treiber und Endstufe) verstehe ich, meine Fragen gehen mehr ins Detail.
-> Ich habe mich bis zur Treiberstufe (T7/T9) durchgerechnet, verstehe
aber im Moment nicht was T8 und T10 machen. T7 und T9 entlasten? Warum
nicht gleich einen "fetteren" Transistor nehmen?
-> Mal angenommen das Netzteil wäre ideal, (Ri = 0 Ohm) von was hängt
dann der Innenwiderstand der Stufe ab? Was müsste ich tun um
verzerrungsarm komplexe Lasten treiben zu können? Ich vermute mal es hat
mit der Schleifenverstärkung der GK und R33 parallel R35 zu tun?
-> Wie bestimme ich den minimalen Ruhestrom durch die Endstufe damit die
Übernahmeverzerrungen gering bleiben?
-> Von was hängen die Gesamtverzerrungen der Schaltung ab, von der
"Gleichheit" von T1,2,3 und 4? Macht es Sinn ein Quad Array mit
ausgemessenen Bauteilen an der Stelle einzusetzen?
-> Der Differenzverstärker am Eingang sollte doch wesentlich schneller
sein als Treiberstufe + Endstufe, warum fängt das Gebilde nicht an zu
schwingen?
Danke schonmal!
lg,
Jan
Jan schrieb:> -> Ich habe mich bis zur Treiberstufe (T7/T9) durchgerechnet, verstehe> aber im Moment nicht was T8 und T10 machen. T7 und T9 entlasten? Warum> nicht gleich einen "fetteren" Transistor nehmen?
Kaskodenschaltung.
Jan schrieb:> verstehe> aber im Moment nicht was T8 und T10 machen.
Kaskode-Schaltung mit T7/T9. (wegen Stromverstärkung,
Spannungsfestigkeit, Verlustleistung, Eingangskapazität,
Transitfrequenz).
> T7 und T9 entlasten? Warum> nicht gleich einen "fetteren" Transistor nehmen?
Höhere Stromverstärkung, geringere Eingangskapazität, höhere
Grenzfrequenz (der Fettere arbeitet in Basisschaltung mit
Stromsteuerung, der Kleine in Emitterschaltung mit (fast)
Ausgangskurzschluss).
Jan schrieb:> von was hängt dann der Innenwiderstand der Stufe ab?
Von der Steilheit der Mosfets.
> Ich vermute mal es hat> mit der Schleifenverstärkung der GK und R33 parallel R35 zu tun?
R33 liegt nicht parallel zu R35.
> Wie bestimme ich den minimalen Ruhestrom durch die Endstufe damit die> Übernahmeverzerrungen gering bleiben?
Du bestimmst einfach was für dich tolerabel ist.
> Von was hängen die Gesamtverzerrungen der Schaltung ab, von der> "Gleichheit" von T1,2,3 und 4?
Ja, auch.
> Macht es Sinn ein Quad Array mit> ausgemessenen Bauteilen an der Stelle einzusetzen?
Natürlich ;-)
> Der Differenzverstärker am Eingang sollte doch wesentlich schneller> sein als Treiberstufe + Endstufe, warum fängt das Gebilde nicht an zu> schwingen?
Weil die Schaltung mit R10/C4 bzw. R15/C5 so korrigiert wurde, dass die
Schwingbedingung nicht erfüllt ist.
Wenn alle Stufen gleich schnell wären, hättest du auf jeden Fall einen
Oszillator.
Danke für Deine Antwort ArnoR,
>Von der Steilheit der Mosfets
OK, bei Transistoren wäre es dann die Stromverstärkung richtig? Kann man
den Innenwiderstand berechnen oder ist das was für eine Simulation?
Gegenkopplung hat nichts damit zu tun?
>R33 liegt nicht parallel zu R35.
Ich bin davon ausgegangen das für AC die beiden Versorgungsspannungen
niederohmig zueinander sind, deshalb diese Vermutung.
>Du bestimmst einfach was für dich tolerabel ist.
Sollte erstmal nicht so wichtig sein, mir geht es ja nur um Theorie im
Moment. Es gibt ja die beiden Extreme Klasse B mit den hohen
Verzerrungen und Klasse A, die meisten Verstärker laufen ja aber in AB
nicht schlechter als im A Betrieb. WIe bestimme ich wo der "lineare"
Bereich anfängt?
>Ja, auch.
Kannst du mir sagen von was noch?
>Natürlich ;-)
OK
>Weil die Schaltung mit R10/C4 bzw. R15/C5 so korrigiert wurde, dass die>Schwingbedingung nicht erfüllt ist.>Wenn alle Stufen gleich schnell wären, hättest du auf jeden Fall einen>Oszillator.
In der Praxis, kann man sowas ausrechnen oder ist das ein Thema für die
Simulation oder einen Testaufbau? Woher wusste der Entwickler das die
Schaltungsteile gebraucht werden?
lg,
Jan
Jan schrieb:> Danke für Deine Antwort ArnoR,>>>Von der Steilheit der Mosfets>> OK, bei Transistoren
Wofuer steht eigentlich das "T" in MOSFET?
> wäre es dann die Stromverstärkung richtig?
Ja, unter anderem. Basisbahnwiderstand und Quell-
widerstand der Treiberstufe gehen auch noch ein.
> Kann man den Innenwiderstand berechnen
Ja.
Genaue Formel habe ich nicht parat (Tietze/Schenk hilft
weiter). Ganz grob muesste "Summe aus Ri der Treiberstufe
und Basisbahnwiderstand bilden, dann durch Strom-
verstaerkung teilen" hinkommen.
> Gegenkopplung hat nichts damit zu tun?
Doch, natuerlich.
Formel oben gilt ohne ueber-alles-Gegenkopplung; GK
reduziert den Ausgangswiderstand dann nochmal. (Vorher
kommen jedoch die Emitterwiderstaende noch dazu.)
>>R33 liegt nicht parallel zu R35.>> Ich bin davon ausgegangen das für AC die beiden> Versorgungsspannungen niederohmig zueinander sind,> deshalb diese Vermutung.
Vermutlich ein Tippfehler; Du meinst schaetzungsweise
R34 und R35.
> WIe bestimme ich wo der "lineare" Bereich anfängt?
Willkuer.
Wenn der Ruhestrom so grosz wie der maximale Laststrom
ist, wird die Stufe praktisch linear, weil der Strom
bei Aussteuerung dann nur umverteilt wird.
Wenn Du den Ruhestrom jetzt schrittweise reduzierst,
entsteht um Null herum eine mehr oder weniger grosze
Beule, weil die Verhaeltnisse fuer die Transistoren
bei Aussteuerung staerker schwanken.
Die Beule muss halt klein genug bleiben, dass die
ueber-alles-Gegenkopplung sie ausregeln kann. Das ist
das Kriterium. Wirklich "linear" ist nichts.
> [Gefahr von Schwingungen]> In der Praxis, kann man sowas ausrechnen
Natuerlich.
Mal was von Operationsverstaerkern, dominierendem Pol
und Frequenzkompensation gehoert? Ist hier genau
dasselbe Thema.
Systemtheorie hat den Vorteil, dass sie universell ist.
Jan schrieb:> "Gleichheit" von T1,2,3 und 4? Macht es Sinn ein Quad Array mit> ausgemessenen Bauteilen an der Stelle einzusetzen?
Es ergibt sogar Sinn, dem Differenzverstärker und seiner Beschaltung
ganz besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Die endgültige Qualität der
Gesamtschaltung hängt wesentlich von ihm ab. Die thermische Kopplung ist
ebenfalls wirklich ernst zu nehmen.
Jan schrieb:> Elektro Crescendo ME,
Irgendwie finde ich die Schaltung merkwürdig.
Wenn man R30 und R31 weglässt, fliesst zwangsweise von T8 bis T10
derselbe Strom, der bestimmt wird durch T7 und T9 und damit über die
Spannung über R25 und R27, letztlich also der Spannung über R8 und R13.
Dort wiederum sind 2 long tailed pair Differenzverstärker mit
Konstantstromquelle, die aber niemals auf die Nachkommastelle gleichen
Strom liefern, so daß zwar ähnlicher Strom durch R8 und R13 fliesst,
aber niemals derselbe wie es sein müsste.
Nur durch R30 und R31 sind also die Ungleichheiten der beiden letztlich
gegeneinander arbeitenden Differenzverstärker abzufangen, es ist
glückssache welche eine höhere Spannung liefer die zu mehr Strom führen
würde der dann nicht fliessen kann, sondern bestimmt wird der Ausgang
von der Stufe die durch geringere Spannung weniger Strom liefert.
Würde man eine Differenzverstärkerstufe weglassen zusammen mit ihrer
Konstantstromquelle, z.B. T3, T4, T5 und T9 und T10 einfach zur
Konstantstromsenke umbauen, hätte die Endstufe nicht dieses undefinierte
und nur von leichtesten Abweichungen in der Vorstufe bestimmte
Arbeitspunktproblem. Zur Linearisierung kann der symmetrische Aufbau
nichts beitragen, da zu einer Zeit nur ein Pfad ausgangssignalbestimmend
wirkt, es ist also nicht besser als wenn man nur einen
Differenzverstärker hätte, im Gegenteil, es gibt noch einen
Übernahmepunkt der mitnichten exakt bei 0 liegen muss.
Dafür hat man natürlich einen Überstromschutz zum Kurzschlussschutz
weggelassen.
Also: Irgendwie finde ich die Schaltung merkwürdig.
Michael B. schrieb:> Nur durch R30 und R31 sind also die Ungleichheiten der beiden letztlich> gegeneinander arbeitenden Differenzverstärker abzufangen
Nöö. Falls ein Ungleichgewicht vorliegt (meinetwegen weil der von oben
kommende Strom zu groß ist) dann verschiebt sich die Ausgangsspannung zu
positiven Werten und damit werden die Diffs nachgesteuert (mehr Strom in
T2 und T3, weniger in T1 und T4). R30 und R31 braucht man (dafür) nicht.
Michael B. schrieb:> Zur Linearisierung kann der symmetrische Aufbau> nichts beitragen, da zu einer Zeit nur ein Pfad ausgangssignalbestimmend> wirkt, es ist also nicht besser als wenn man nur einen> Differenzverstärker hätte, im Gegenteil, es gibt noch einen> Übernahmepunkt der mitnichten exakt bei 0 liegen muss.
Das stimmt nicht. Es gibt keinen "Übernahmepunkt", es sind immer beide
Diffs und überhaupt beide Schaltungshälften im Gegentakt aktiv. Man
bekommt so die doppelte Leerlaufverstärkung und eine teilweise
Kompensation der Nichtlinearitäten.
> Irgendwie finde ich die Schaltung merkwürdig.
Ich auch, aber aus anderen Gründen.
ArnoR schrieb:> und überhaupt beide Schaltungshälften im Gegentakt aktiv
meinte: T1...T10, die Endstufe nur solange bis der Ruhestrom
ausgesteuert ist, danach natürlich nur jeweils eine Seite.
Der Hauptnachteil des Crescendo ist die schlechte Aussteuerbarkeit der
Stromverstärkerstufe. Da die FET als Sourcefolger arbeiten, kommen sie
am Ausgang nur auf ca. 10V an die Betriebsspannung heran. Man kriegt
also schlechten Wirkungsgrad respektive muß für die gleiche Leistung
eine höhere Betriebsspannung und fettere MOSFET und bessere Kühlung
vorsehen. Man könnte zwar den Spannungsverstärkerteil (also alles links
von T12/T13) mit einer höheren Spannung versorgen, aber das ist halt
aufwendig.
Deutlich geschickter macht das der HEXFET-MPA (auch eine Elektor-
Schaltung). Das Schaltbild findet man z.B. hier:
http://www.solaris.no/electronics/power_amp/mosfet/mos01.gif
Der ist in ein paar Details abgespeckt; z.B. sind die VAS-Stufen
einfache Emitterschaltungen statt Kaskoden. Der Trick ist aber die
Stromverstärkerstufe mit T10/T11 und T12/T13. Die MOSFET T12/T13 liefern
selber eine Spannungsverstörkung von ca. 3, eingestellt über die lokale
Gegenkopplung mit R30/R31. Die beiden MOSFET können dadurch praktisch
bis an die Betriebsspannung ausgesteuert werden, was einen sehr hohen
Wirkungsgrad bei Vollaussteuerung ergibt.
Auch sonst sind die Eigenschaften dieses Verstärkers exzellent. Ich habe
den mangels Meßmitteln zwar nie durchmessen können, aber andere haben:
http://www.spicelab.de/nf_elektor.htm
Bei mir spielen insgesamt 6 dieser Schätzchen, wobei das erste Paar
jetzt knapp 20 Jahre als ist. Probleme gabs keine. Ruhestrom und
Gleichspannung am Ausgang messe ich alle Jubeljahre mal. Bisher keine
Auffälligkeiten.
ArnoR schrieb:> Nöö. Falls ein Ungleichgewicht vorliegt (meinetwegen weil der von oben> kommende Strom zu groß ist) dann verschiebt sich die Ausgangsspannung zu> positiven Werten und damit werden die Diffs nachgesteuert (mehr Strom in> T2 und T3, weniger in T1 und T4).
Wohin sollte denn unterschiedlicher Strom, ohne R30/R31 ?
Wie geschrieben muss durch die Stufe ZWANGSWEISE derselbe Strom durch T8
wie auch T10.
"Wenn der von oben kommende Strom zu gross ist" kann nicht sein, denn
der 'nach unten abfliessende Strom' ist zwangsweise genau so gross - es
gibt keinen anderen "Abfluss".
ArnoR schrieb:> es sind immer beide Diffs und überhaupt beide Schaltungshälften im Gegentakt
aktiv
Bloss von den folgenden gesteuerten Stromquellen/Stromsenken kann nur
eine aktiv sein.
Es liefert eine gesteuerte Stromquelle den Strom in eine gesteuerte
Stromsenke, in Reihenschaltung, Da kann nur so viel Strom fliessne, wie
die kleinere der Stromquellen erlaubt. Die grössere kann ihren Strom
nicht loswerden, gerät also ausserhalb ihres Betriebspunktes.
>Vermutlich ein Tippfehler; Du meinst schaetzungsweise>R34 und R35.
Genau ;-)
>Natuerlich.>Mal was von Operationsverstaerkern, dominierendem Pol>und Frequenzkompensation gehoert? Ist hier genau>dasselbe Thema.
Ja, prinzipiell schon. Wohl nicht gut genug, ich schlaue mich in der
Richtung auf.
>Es ergibt sogar Sinn, dem Differenzverstärker und seiner Beschaltung>ganz besondere Aufmerksamkeit zu widmen. Die endgültige Qualität der>Gesamtschaltung hängt wesentlich von ihm ab. Die thermische Kopplung ist>ebenfalls wirklich ernst zu nehmen.
OK, da habe ich richtig gedacht gehabt.
>Dafür hat man natürlich einen Überstromschutz zum Kurzschlussschutz>weggelassen.
Welche Endstufe hat das schon?
>Ich auch, aber aus anderen Gründen.
Die Schaltung hatte ich gewählt weil im Grunde ja alle modernen
Endstufen so aufgebaut sind. Wo kann man da noch ansetzen wenns besser
werden soll?
>Der ist in ein paar Details abgespeckt; z.B. sind die VAS-Stufen>einfache Emitterschaltungen statt Kaskoden.
Das erkauft man sich doch dadurch das die Endstufen Mosfets relativ
hochohmig angesteuert werden, (durch die Emitterschaltung) Sprich die
Endstufe wird "langsamer"
lg,
Jan
Michael B. schrieb:> Wohin sollte denn unterschiedlicher Strom, ohne R30/R31 ?>> Wie geschrieben muss durch die Stufe ZWANGSWEISE derselbe Strom durch T8> wie auch T10.
Ja (solange kein Gatestrom fließt, also quasistatisch), und genau das
wird durch die Nachsteuerung der Diffs eingeregelt.
> "Wenn der von oben kommende Strom zu gross ist" kann nicht sein, denn> der 'nach unten abfliessende Strom' ist zwangsweise genau so gross - es> gibt keinen anderen "Abfluss".
Es braucht auch keinen Abfluss, die Schaltung regelt sich immer auf
gleiche Ströme ein. Die Annahme "eines zu großen Stromes von oben" hatte
ich nur gemacht, um die Funktion der Ausregelung zu erklären. Es gibt
keinen Konflikt mit zwei gegeneinander arbeitenden gleichen Strömen.
Wenn ein Strom zu groß ist, führt das zu einer Ausgangsspannungsablage,
die dann die Diffs nachstellt, die Spannungen über R8/R13 im Gegentakt
verändert und somit die Ströme in T8/T10 wieder gleich einregelt.
Ein Problem mit der doppelten Differenzstufe an Eingang ist, dass der
Ruhestrom der VAS Stufe (T7-T10) stark vom Offset der Eingangstufe
abhängt und damit je nach den Transistoren und ggf. mit der Temperatur
schwankt. Da wäre zumindest ein Abgleich des Offsets sinnvoll um so den
BIAS der VAS stufe einstellen zu können. Entsprechend kritisch sind auch
die Stromquellen. Daher auch die thermische Kopplung mit den LEDs.
Gleich Transistoren in der Eingangstufe bringen nur wenig hinsichtlich
THD, aber etwas für weniger Drift / Offset.
Wie gut die thermische Stabilisierung des Ruhestromes funktioniert hängt
vom Glück mit den MOSFETs ab. Wegen der relative großen Schwankungen der
Gate Spannung kann das gut oder auch schlecht funktionieren.
Bei einer MOSFET Endstufe ist man meist im Bereich wo mehr Ruhestrom
weniger THD gibt. Drift beim Ruhestrom ist daher nicht so kritisch wie
bei BJT basierten Endstufen, wo es einen optimalen Ruhestrom gibt für
minimale THD.
Die Kompensation dürfte keine einfache dominant pole Version sein. Da
tragen sowohl C4/C5 als auch die Gate-Kapazitäten der MOSFETs mit bei.
Die oben verlinkte andere Schaltung
http://www.solaris.no/electronics/power_amp/mosfet/mos01.gif
verhält sich mehr wie eine BJT basierte Schaltung, d.h. die Übernahme
Verzerrungen sind eher BJT typisch (eher harter Übergang) und nicht FET
typisch (mit eher weitem Übergang).
Jan schrieb:> Wo kann man da noch ansetzen wenns besser werden soll?
Ich bekomme immer Bauchschmerzen, wenn ich diese Art der
Frequenzgangkorrektur (R10/C4 und R15/C5, analog in der Schaltung von
Axel) sehe. Die Bastelei mit einer Nullstelle ist doch furchtbar. Am
Hochimpedanzknoten entsteht schon natürlicherweise ein Pol, den man sehr
gut zu Frequenzgangkorrektur verwenden kann. Warum nicht den benutzen
und entsprechend einstellen, anstelle eines zusätzlichen, der dann wegen
des Pols am Hochimpedanzknoten wieder aufgehoben werden muss?
Die rechten Diff-Transistoren haben wegen R9/R14 eine erhebliche
Spannungsverstärkung, die deren Basis-Kollektor-Kapazität
(Miller-Effekt) erheblich vergrößert. Die bildet mit dem
Rückkoppelteiler einen zusätzlichen Tiefpass in der Gegenkopplung, der
Phasenreserve kostet und den Verstärker instabil macht. Außerdem das
unsinnige Boucherot-Glied.
Jan schrieb:> Wo kann man da noch ansetzen wenns besser> werden soll?
Ein Offsetsabgleich und damit eine Kontrolle über den Ruhestrom der VAS
Stufe ist schon fast Pflicht, damit es zuverlässig geht.
Die Transistoren in der Eingangsstufe sehen mit ca. 1 mA und 50 V schon
einen nennenswerte Leistung. Mit einer Kaskodenschaltung könnte man da
die Verlustleistung (und damit ggf. die DC Drift) reduzieren. Mit
weniger Spannung hätte man es auch leichter rauscharme Typen zu finden.
Die Spannung für die Endstufentransistoren darf etwas niedriger sein -
das reduziert die Verlustleistung.
Ein Kurzschlussschutz wäre ggf. eine gute Idee.
Schnellere Endstufentransistoren und ggf. eine niederohmigere
Treiberstufe für die Gates wäre ggf. auch nicht schlecht.
Die doppelte Differenzstufe an Eingang ist nicht mein Geschmack: das ist
von den Offsets her kritisch und macht eine starke Gegenkopplung
schwierig. Sinnvoll wäre da ggf. eine extra Regelschleife, die den
Ruhestrom der VAS Stufe stabilisiert.
Wenn man das System mit Verstärker und Lautsprecher betrachtet, wäre
eine Aktivbox mit Weiche vor den Verstärkern wohl der bessere Weg. Die
Endstufen dürfen dann der Einfachheit halber auch ICs sein.
ArnoR schrieb:>> Ich bekomme immer Bauchschmerzen, wenn ich diese Art der> Frequenzgangkorrektur (R10/C4 und R15/C5, analog in der Schaltung von> Axel) sehe. Die Bastelei mit einer Nullstelle ist doch furchtbar.
Da machst du einen Punkt. Die Stabilität dieser Schaltung könnte in der
Tat besser sein. Ich habe sie damals mit anderen Transistoren aufgebaut
(IIRC SF818/SF828 für T8/T9) und mußte C3/C4 deutlich vergrößern, um den
Verstärker stabil zu bekommen.
> Am> Hochimpedanzknoten entsteht schon natürlicherweise ein Pol, den man sehr> gut zu Frequenzgangkorrektur verwenden kann. Warum nicht den benutzen> und entsprechend einstellen, anstelle eines zusätzlichen, der dann wegen> des Pols am Hochimpedanzknoten wieder aufgehoben werden muss?
Das verstehe ich nicht :(
Ich nehme an, du willst ganz konventionell mit einer Miller-Kapazität an
der VAS-Stufe kompensieren?
> Die rechten Diff-Transistoren haben wegen R9/R14 eine erhebliche> Spannungsverstärkung, die deren Basis-Kollektor-Kapazität> (Miller-Effekt) erheblich vergrößert. Die bildet mit dem> Rückkoppelteiler einen zusätzlichen Tiefpass in der Gegenkopplung
Deswegen C5. Der soll den Spannungsteiler kapazitiv kompensieren.
Die klassische Kompensation per Miller-kondensator und dann ggf. je ein
Kondensator parallel zu R9 und R14 sollte funktionieren und einfacher
abzugleichen sein. Ggf. könnten R9 und R14 dann auch ganz entfallen (bei
40 V sollte es auf 1 V mehr nicht ankommen).
C5 reduziert das Problem mit der Kapazität von T4 etwas, vermeidet es
aber nicht ganz. Die Basis-Kollektor Kapazität von T4 macht die
Differenzverstärkerstufe schon noch langsamer. C5 hilft da etwas, weil
die Verstärkung für hohe Frequenzen um etwa den Faktor 6 reduziert wird.
Axel S. schrieb:> Ich nehme an, du willst ganz konventionell mit einer Miller-Kapazität an> der VAS-Stufe kompensieren?
Das wäre eine Möglichkeit. Dabei verschiebt man den sich an der VAS
eingangsseitig ergebenden Pol als dominierenden Pol nach unten. Der
ausgangsseitige (am Hochimpedanzknoten, also an den GatesT12/T13 bzw.
Kollektoren T8/T10)) wird nach oben verschoben. Was aber bei direktem
Anschluß der Mosfets an T8/T10 seine Grenzen hat, ihre Kapazitäten sind
zu groß.
Man das aber auch ausnutzen und die Pole lassen wo sie sind, wenn man
sie durch entsprechende Dimensionierung/Bauteilewahl so gelegt bekommt,
dass es passt. Die Stabilisierung macht man dann durch passendes
Einstellen der Leerlaufverstärkung mittels lokaler Gegenkopplung. Dann
kommt man ganz ohne Kondensator aus. So wie hier z.B.:
Beitrag "Re: Endstufe: Phasengang korrigieren"
Axel S. schrieb:> Deswegen C5. Der soll den Spannungsteiler kapazitiv kompensieren.
Ja, das ist klar, nur fehlt der in der hier diskutierten Schaltung des
TO. Und es wäre besser, die rechten Diff-Transistoren nicht verstärken
zu lassen, also die Kollektoren direkt an die Versorgung zu legen.
ArnoR schrieb:> Axel S. schrieb:>> Ich nehme an, du willst ganz konventionell mit einer Miller-Kapazität an>> der VAS-Stufe kompensieren?>> Das wäre eine Möglichkeit. Dabei verschiebt man den sich an der VAS> eingangsseitig ergebenden Pol als dominierenden Pol nach unten. Der> ausgangsseitige (am Hochimpedanzknoten, also an den GatesT12/T13 bzw.> Kollektoren T8/T10)) wird nach oben verschoben. Was aber bei direktem> Anschluß der Mosfets an T8/T10 seine Grenzen hat, ihre Kapazitäten sind> zu groß.
Ach so. Du warst noch beim Crescendo. Ich habe auf den MPA geschaut und
mich gefragt, wo du da einen Hochimpedanzknoten siehst.
Die MPA Schaltung hat auch einen "Hochimpedanzkonoten" - der Teil um T7,
auch wenn die Impedanz DC mäßig nicht ganz so hoch ist.
Hier dürfte bereits die Transistor intern Miller Kapazität der VAS Stufe
deutlich zur Kompensation beitragen.
Die Crescendo Scaltplan ist vermutlich nich ganz original, weil dei
Kompensations-Kapazitäten fehlen und ohne sie wird es sofort anfangen zu
schwigen und alle Transistoren werden sich in Rauch auflösen.
Ausserdem kann es schwierig sein den selbstgebauten Verstärker stabil zu
bekommen, weil es auch von dem Layout abhängt. Es kann in der Simulation
ganz gut sein, aber in echtem Leben nicht funktionieren weil da
verschieden Faktoren ungünstig zusammentreffen wie parasitäre
kapazitäten und Induktivitäten, schlecht Transistoren und so weiter.
> Ausserdem kann es schwierig sein den selbstgebauten Verstärker stabil zu> bekommen, weil es auch von dem Layout abhängt.
Wenn das stark vom Layout abhängt, ist die Schaltung sowieso kritisch.
Die angeschlossene Last, Leitung + Lautsprecher(box), ist bekanntlich
alles andere als ein idealer ohmscher Widerstand.
So sehr kritisch sollte bei der Schaltung das Layout noch nicht sein.
Eher kann man Problem mit der parasitären Induktivität der
Source-Widerstände und ggf. den Elkos bekommen. Grob falsch machen kann
man das Layout natürlich immer noch. Durch die Induktivität am Ausgang
ist der Verstärker eigentlich schon recht gut von einer schwierigen Last
Entkoppelt.
Kritisch ist ggf. die thermische Kopplung und auch Streuungen beim
Gate-threshold haben einen Einfluss auf die thermische Drift. So einfach
es aussieht, ist die Kompensation der Temperaturdrift mit dem MOSFET als
abgleichbarer, temperaturabhängiger Spannungsabfall nicht so zwingend
wie es mit dem V_BE Multiplier bei den BJTs ist. Das kann eventuell
hinkommen, muss es aber nicht.
Der andere Punkt ist ggf. Offset in der Eingangsstufe: wenn man da Pech
hat, ist der Ruhestrom der VAS Stufe zu hoch oder zu niedrig. Ohne
Abgleich sollten T1-T4 schon 2 ausgesuchte Pärchen sein.
Mal anders gefragt, wenn diese Stufe so viele "unschöne" Stellen in der
Frequenzgangkorrektur und Ruhestromregelung hat, habt Ihr einen
Schaltplan für eine Endstufe bei der dies alles beachtet und richtig
gemacht wurde? Für mich ist das Momentan noch zu schwer zu verstehen,
wenn ich versuche an einer technisch nicht ausgereiften Schaltung etwas
zu verstehen bringe ich es mir nur falsch bei.
Danke!
lg,
Jan
Jan schrieb:> Mal anders gefragt, wenn diese Stufe so viele "unschöne" Stellen in der> Frequenzgangkorrektur und Ruhestromregelung hat, habt Ihr einen> Schaltplan für eine Endstufe bei der dies alles beachtet und richtig> gemacht wurde?
Die Ruhestromeinstellung ist eigentlich bei jedem Verstärker unschön.
(Außer Class-C aufwärts - weil eben nicht vorhanden.)
Die einzige unproblematische Ruhestromeinstellung kenne ich nur aus den
Ur-Crescendos, bei denen die Toshiba-FETs mit zunehmender Temperatur
immer mehr zu machten. Also genau umgekehrt zum normalen Verhalten.
Leider bekommt man sie schon lange nicht mehr.
Michael B. schrieb:> Irgendwie finde ich die Schaltung merkwürdig.>> Wenn man [...]
... funktioniert aber so ;-)
Axel S. schrieb:> Der Hauptnachteil des Crescendo ist die schlechte Aussteuerbarkeit der> Stromverstärkerstufe.
[...]
> Man könnte zwar den Spannungsverstärkerteil (also alles links> von T12/T13) mit einer höheren Spannung versorgen, aber das ist halt> aufwendig.
So wird's dann im Gigant (auch Elektor) und auch im Gigant 2000 gemacht.
ArnoR schrieb:> Ich bekomme immer Bauchschmerzen, wenn ich diese Art der> Frequenzgangkorrektur (R10/C4 und R15/C5, analog in der Schaltung von> Axel) sehe.
Die gesamte Schaltung ist sehr verwand mit dem Ur-Mini-Crescendo. Dort
sind sie allerdings nicht vorhanden. Dort ist gar nichts dieser Art
enthalten! Keine Kondensatoren im Signalweg. Nur zur Entkopplung, TP am
Eingang, DC-Entkopplung in der Gegenkopplung, Snubber am Ausgang.
... ich hänge den mal an. **scäääääään*
Gruß
Jobst
Jobst M. schrieb:> Ur-Mini-Crescendo
Gefällt mir schon besser. Aber ich würde dennoch einiges ändern.
> Dort ist gar nichts dieser Art enthalten!
Ja, ich sagte oben schon, dass sowas geht. Und ich mache es (wenn irgend
möglich) immer so.
Jobst M. schrieb:> ArnoR schrieb:>> Ich bekomme immer Bauchschmerzen, wenn ich diese Art der>> Frequenzgangkorrektur (R10/C4 und R15/C5, analog in der Schaltung von>> Axel) sehe.>> Die gesamte Schaltung ist sehr verwand mit dem Ur-Mini-Crescendo. Dort> sind sie allerdings nicht vorhanden. Dort ist gar nichts dieser Art> enthalten! Keine Kondensatoren im Signalweg. Nur zur Entkopplung, TP am> Eingang, DC-Entkopplung in der Gegenkopplung, Snubber am Ausgang.> ... ich hänge den mal an. **scäääääään*
Err... was mich hier verwirrt, sind C12 und C13. Die ergeben an dieser
Stelle so gar keinen Sinn. Die Basisspannungen von T8 und T10 sollen ja
konstant bezüglich der Betriebsspannungen sein und werden dazu mit D1/D2
stabilisiert und mit C8/C9 gesiebt.
Explizite Bauteile zur Frequenzkompensation sehe ich auch keine (außer
dem Boucherot-Glied), aber R23/R24 ergeben mit den Eingangskapazitäten
der MOSFET einen Tiefpaß.
Axel S. schrieb:> Err... was mich hier verwirrt, sind C12 und C13. Die ergeben an dieser> Stelle so gar keinen Sinn.
Sie machen den unwesentlichen Unterschied zwischen Verstärker und
Oszillator aus ;)
Axel S. schrieb:> was mich hier verwirrt, sind C12 und C13. Die ergeben an dieser> Stelle so gar keinen Sinn.
In der Tat ... :-/
Hmmm. Das einzige was ich mir erraten könnte, wäre, dass man damit
irgendwelche HF von der Betriebsspannung, welche über die BC-Kapazität
von T8/10 zur Endstufe gelangen könnte, abblockt. Aber wirklich glauben
mag ich das auch nicht.
Wenn ich die Nächsten am Wickel habe, werde ich mal schauen, was ohne
passiert. Kannnnn aber noch etwas dauern.
Gruß
Jobst
Bastler schrieb:> So wie ich das vestehe fehlen da noch zwei kondesatoren zer> kompensation.
Nein. Die Dinger arbeiten so, wie sie auf meinem Plan sind!
Machen hier gerade Lärm! :-)
Gruß
Jobst
Jupp schrieb:> Jobst M. schrieb:>> Toshiba-FETs>> Hitachi.> Ansonsten FACK.
Verdammt, dabei steht's doch drauf! :-D
Danke für die Korrektur.
Gruß
Jobst
Jobst M. schrieb:> Nein. Die Dinger arbeiten so, wie sie auf meinem Plan sind!> Machen hier gerade Lärm! :-)
Mag sein, dass sie Arbeiten, weil es in dieser Schaltung auch ohn sie
geht, aber trotzdem ist es mit diesen Kondensatoren sicherer. Das kannst
du in der Fachliteratur nachlesen. Jeder Verstärker hat sie.
Bastler schrieb:> aber trotzdem ist es mit diesen Kondensatoren sicherer.
Was wird dadurch sicherer, wenn es auch ohne sicher ist?
> Das kannst du in der Fachliteratur nachlesen. Jeder Verstärker hat sie.
Ich baue seit ~40 Jahren (unter anderem) Verstärker. Ich habe einige
Crescendos gebaut. Auch bei anderen Verstärkern habe ich schon Konzepte
in den Fingern gehabt, die ohne arbeiteten. Ich könnte ein Buch darüber
schreiben (= Fachliteratur - und nu?)
Abgesehen davon wird einer der Vorteile der Kaskode damit zunichte
gemacht: Geschwindigkeit. Ich kenne auch nur eine Hand voll Verstärker
mit Kaskode - die ganzen Crescendo-Derivate mal außen vor.
Nur weil das in einigen schlechten Verstärkern so gelöst ist, muss das
nicht so sein. Auch wenn es 'Fach'-Literatur gibt, in der das so steht.
Also: Die Kondensatoren gehören beim Crescendo hier nicht rein. Basta.
Das einzige was bei den normalen Crescendos anfangen kann zu schwingen,
sind die beiden parallelen N-Kanal-FETs, die sich gegenseitig über die
Induktivitäten der Source-Widerstände aufschaukeln. Dafür gibt es einen
Fix mit einem 1nF Kondensator zwischen beiden Source-Anschlüssen.
Gruß
Jobst
Bastler schrieb:> Jeder hat seine Meinung. Mach wie du willst, aber es ist unsicher. An> einem schönen Tag könnte es zu Schwingungen kommen.
Da sollte man eh nach draussen gehen und nicht vor den Boxen hocken :=)
Bastler schrieb:> An einem schönen Tag könnte es zu Schwingungen kommen.
Den Tag erlebe ich wohl nicht mehr.
Diese Mini-Crescendos leben seit 30 Jahren und sind eigentlich ständig
an. Da passiert vorher irgend etwas anderes.
Und eigentlich ist mir selbst das egal.
Natürlich darfst Du bei Deinen Projekten gerne diese Kondensatoren
einsetzen. Aber bei fertigen, mehrfach gut funktionierenden Schaltungen,
muss man doch nicht herumfummeln.
Gruß
Jobst
Ich kann Dir auch andere Schaltungen von Sony zeigen, wo man die Hände
über dem Kopf zusammen schlägt. Das ist also keine Aussage.
Natürlich gibt es Schaltungen auch von kommerziellen Herstellern die
diese Kondensatoren benötigen. Das ist für mich kein Beweis.
Es bringt den TO auch gerade nicht weiter, was wir hier machen.
Daher werde ich nicht mehr weiter darauf eingehen.
Gruß
Jobst
Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Frequenzkompensation. Die vom
Baster eingefügten / vorgeschlagenen sind die klassische Variante. Die
hier gezeigte MiniCrescendo Version nutzt die Gate Kapazitäten der FETs
als Frequenz bestimmendes Glied. Das ist allerdings nicht so sehr ein
Tiefpass mit R23 bzw. R24 und den Gate-Kapazitäten, sondern vor allem
mit dem hohen Ausgangswiderstand der Kaskode.
Die Eingangsstufe arbeitet mit weniger Verstärkung, so dass wohl die
Kompensation an der Differenzstufe entfallen kann (C4 / C5 im ersten
Plan). Dafür Fehlen die beiden Widerstände nach Masse, so dass die VAS
Stufe noch mehr Verstärkung bei niedrigen Frequenzen hat.
Die Ruhestromeinstellung könnte bei der Schaltung schon etwas kritisch
werden: Offset an der Eingangsstufe überträgt sich auf den Ruhestrom der
VAS Stufe und damit auf den Ruhestrom der Endstufe. Das kann gut gehen
oder auch schief gehen, je nach thermischem Aufbau. Vor allem mit
anderen FETs kann sich das ganze stark verschieben. Die alten (?
lateralen) Typen scheinen mit sehr wenig Gate-Spannung auszukommen. Bei
höherer Spannung dürfte die Einstellung einfach per Widerstand eher
nicht gut gehen. Die Einstellung per FET ist da weniger empfindlich auf
den Ruhestrom der VAS.
Ohne gepaarte Transistoren am Eingang würde ich wenigstens einen Poti
etwa bei R6/R7 vorsehen um dort den Offset einstellen zu können. Durch
weniger Gain hier ist es aber schon weniger kritisch als in der ersten
Schaltung.
Über ein niedrigeres Limit (D3/D4) bei der Gate Spannung könnte der
Verstärker ggf. sogar einen kurzzeitigen Kurzschluss überleben.
Das Problem mit dem Millereffect an T2 und T4 hat man hier auch. R12 und
R14 würde ich eher weglassen. Bei so hoher Spannung kommt es auch die 2
V kaum noch an.
Hallo,
spielen beim Aufbau des Hexfet-MPA die "krummen"
Metallschicht-Widerstandswerte eine entscheidende Rolle oder könnte man
auch 1,2 kOhm, 1,5 kOhm, 22 Ohm, 66 Ohm 1,5kOhm und 470 Ohm anstelle 499
Ohm verwenden? Ist die Differenzverstärkerstufe mit den 2,4 mA genau auf
das Rauschminimum eingestellt?
Mit freundlichem Gruß
Lurchi schrieb:> Die Ruhestromeinstellung könnte bei der Schaltung schon etwas kritisch> werden: Offset an der Eingangsstufe überträgt sich auf den Ruhestrom der> VAS Stufe und damit auf den Ruhestrom der Endstufe. Das kann gut gehen> oder auch schief gehen, je nach thermischem Aufbau.
Das ist ja das schöne an diesen Transistoren: Sie können thermisch nicht
durchgehen, da sie mit zunehmender Wärme immer weniger leiten. Hatte ich
oben schon geschrieben. Deshalb ist das Poti völlig ausreichend, die
Transistoren haben ihre eigene thermische Gegenkopplung.
Gruß
Jobst
Das Problem bei der Schaltung mit der doppelten Eingangsstufe ist, dass
auch die Temperatur der anderen Transistoren eine Rückwirkung auf den
Ruhestrom hat. Zum Teil kompensiert sich das, wenn die Transistoren
thermisch gekoppelt sind, zum Teil aber auch nicht, oder abhängig von
den Teilen.
Beim MiniCrescendo geht der Ruhstrom hoch wenn
T1,T3,T7,T9,T5,T6 warm werden. Bei T2,T4,D1 und D2 geht er mit der
Temperatur runter, genau wie wohl mit den alten Typen für T11 und T12.
Von der Tendenz müssen da T11 und T12 schon einiges vom Rest
stabilisieren.
Wie gut sich das da kompensiert wenn alles heiß wird, hängt vom Aufbau
und dem Gate threashold von T11, T12 ab. Wenn man für T11 und T12 dann
moderne vertikale MOSFETs nutzt geht es vermutlich gar nicht mehr - da
sollte man dann P1 wohl durch einen VBE multiplier oder ähnliches
ersetzen.
Weil für die Kompensation hier auch die Kapazitäten der FETs eingehen,
ist der Ersatz der FETs sowieso ein Problem, und die aus dem Plan sind
kaum noch zu bekommen.
Bei der MPA Schaltung wird wie bei den anderen hier der Ruhestrom der
VAS auch vom Strom der Differenzverstärker beeinflusst. Bei den
Widerstandswerten kann man leicht andere Werte nutzen - der Ruhestrom
sollte aber trotzdem passen. Eine Möglichkeit zum einstellen wäre ggf.
auch nicht so verkehrt. Die 499 Ohm gelten z.B. zusammen mit den dazu
passenden LEDs. 2,4 mA sind schon recht viel Strom für die BC550/BC560,
eher höher als das Optimum für 1 K Widerstand am Eingang und dann noch
eine Quellimpedanz im KOhm Bereich. Vor dem Aufbau wäre eine Simulation
eine gute Idee - ggf. auch um zu sehen ob nicht eine Kompensation
klassisch mit Kondensatoren an T8 und T9 nicht passender wäre.
Axel S. schrieb:> Err... was mich hier verwirrt, sind C12 und C13. Die ergeben> an dieser Stelle so gar keinen Sinn. Die Basisspannungen von> T8 und T10 sollen ja konstant bezüglich der Betriebsspannungen> sein und werden dazu mit D1/D2 stabilisiert und mit C8/C9> gesiebt.
Ja - aber C8 und C9 gehen gegen Plus bzw. Minus; Bezugs-
potenzial ist aber Masse.
Bei niedrigen Frequenzen und einem anstaendigen Netzteil
ist das wurscht, aber bei hoeheren Frequenzen muss das
nicht mehr so sein.
Eine zusaetzliche Abblockung gegen GND kommt mir schon
nicht unsinnig vor.
Possetitjel schrieb:> Axel S. schrieb:>>> Err... was mich hier verwirrt, sind C12 und C13. Die ergeben>> an dieser Stelle so gar keinen Sinn. Die Basisspannungen von>> T8 und T10 sollen ja konstant bezüglich der Betriebsspannungen>> sein und werden dazu mit D1/D2 stabilisiert und mit C8/C9>> gesiebt.>> Ja - aber C8 und C9 gehen gegen Plus bzw. Minus; Bezugs-> potenzial ist aber Masse.
Nicht an dieser Stelle. Da der "Emitter" der Kaskode an der jeweiligen
Betriebsspannung liegt, ist diese das Bezugspotential. Deswegen ja auch
die Z-Diode gegen die Betriebsspannung. C12/C13 bilden am Ende mit C8/C9
je einen kapazitiven Spannungsteiler und koppeln so Brummen von der
Betriebsspannung an den Referenzpunkt, der vorher mit C8/C9 brummfrei
gemacht werden sollte. Wenn man überhaupt C12/C13 vorsieht, dann sollten
sie parallel zu C8/C9 liegen.
Elektor ist ja einigermaßen berüchtigt dafür, daß ihre Schaltungen den
einen oder anderen Zeichenfehler enthalten. Aber da das im Crescendo
genauso ist und auch die Platine zum Stromlaufplan paßt ...
Man kann sicher beim Verstärkerbau aufgrund mangelnder Erfahrung viele
Fehler einbauen.
Zu kleine Leiterquerschnitte, Endtransistoren an langen Drähten auf
Kühler montiert.
Zu kleiner Kühler.
Elkos zu weit weg von der Schaltung.
Ungünstige Masseführung.
Ungünstig angebrachtes Dämpfungsglied am Ausgang.
Bauteile beim Einlöten vorgeschädigt.
Zu schwacher Netztrafo.
Widerstände mit unzureichender Beladtbarkeit eingebaut.
Fehler im Elektor-Schaltbild nicht korrigiert aufgrund der Korrektur in
der nächsten Ausgabe.
Bastler schrieb:> Habe im Inet gelesen, dass viele Leute Probleme mit diesem Verstärker> haben.
Habe im Inet gelesen, dass viele Leute Probleme mit diesem Bastler
haben.
Bastler schrieb:> http://www.diyaudio.com/forums/elektor/27423-updat...
Großartig!
Dort geht es vor allem um den normalen Crescendo, ME oder Nachbauten
dessen.
Bei den Vorschlägen sind ausgerechnet Deine Lieblingskondensatoren als
Störungsbeseitigung nicht dabei.
Probleme werden dort vor allem auch von den Nachfolge-Crescendos
berichtet.
Oder dass sie Probleme bei Betrieb ausserhalb gewisser Parameter
bekommen. (z.B. zu hoher Ruhestrom)
Oder Brummprobleme ...
Gruß
Jobst
Nein, nicht für die Ur-Crescendos.
Wenn doch, zeig drauf.
Für mich ist das aber nun langsam zu blöd, soll jemand anderes weiter
machen.
Ich habe Erfahrungen mit den Dingern und kann behaupten, dass die, wenn
man alles richtig macht, völlig unkritisch laufen.
Adios
Jobst
So wie es aussieht hat die Schaltung eine gewisse Neigung zum
hochfrequenten schwingen. Mehr / schnellere Gegenkopplung gibt weniger
THD, aber wenn man es zu hoch ansetzt auch die Schwingungen. Einfach in
einem Aufbau das Feedback bis an die Grenze hoch setzen führt halt dazu
das es mit schlechterem Layout oder Teilen oder Last ggf. schon
schwingt.
Es gibt da schon ein paar Punkte die zu Unterschieden je nach Layout und
den benutzten Teilen führen kann:
1) Parasitäre Induktivität der Source-Widerstände
2) Eigenschaften der MOSFETs - ggf. andere Typen, neuerer Ersatz, Fakes
3) HF Eigenschaften der MFE340/350 - ggf. je nach Hersteller
unterschiedlich
4) Bias der VAS stufe ist von Transistoren, Zenerdioden/LED abhängig.
5) ggf. parasitäre Kapazität in Feedback wichtig. Auch ein paar pF
können da einen Unterschied machen. Weder zu viel noch sehr wenig ist
optimal.
Jobst M. schrieb:> Ich habe Erfahrungen mit den Dingern und kann behaupten, dass die, wenn> man alles richtig macht, völlig unkritisch laufen.
Es ist halt so bei den selbsgebauten Verstärkern, bein einigen laufen
sie und bei anderen nicht. Du hast vermutlich Glück gehabt.
So ein Verstärker ist ein sehr kompliziertes elektronisches Gerät.Und es
muss alles sehr genau berechnet werden, Feedback, Phase margin,
Kompensation und so weiter. Das ist sozusagen die hohe Kunst der
Elektronik.
Es gibt Schaltungen, die relativ unkritisch sind und welche die
empfindlich auf kleine Abweichungen in den Teilen bzw. Layout reagieren.
Ein guter Entwurf sollte wenn möglich eher unkritisch sein, d.h.
Reserven vorsehen und ggf. kritische Punkte klar benennen. Das scheint
bei den hier gezeigten Verstärkern eher nicht der Fall zu sein.
Tonmeister schrieb:> Was gibt es den für Alternativen zum Crescendo?
Ich könnte da jetzt auf die 550W-MOSFET-PA in der ELRAD verweisen (war
mein Baby) - aber das wird Dir nicht viel nützen. Die Blütezeit dieser
Technik war in den 80ern - und heute wird es sehr schwierig, die
Bauteile passend zu besorgen.
Tonmeister schrieb:> Was gibt es den für Alternativen zum Crescendo?
Alternativen gibt's wie Sand am Meer. Es gibt ganze Bücher zum Thema.
Z.B "High-Power Audio Amplifier Construction Manual: 50 to 500 Watts for
the Audio Perfectionist"
Lurchi (Gast) schrieb:
> Es ist halt so bei den selbsgebauten Verstärkern, bein einigen laufen> sie und bei anderen nicht.
Es gibt da Schaltungen, die nicht sehr kritisch sind.
Sogar eine von Elektor ...
Es gibt da noch den "blameless amplfier" von Douglas Self.
http://douglas-self.com/ampins/dipa/dipa.htm#6
Der Verstärker ist in vieler Hinsicht anders, und sollte nicht so sehr
von Transistor Parametern abhängen. Einen Kurzschluss-Schutz sollte man
ggf. noch hinzufügen, ist aber relativ einfach.
Ja, das ist der klasische Verstärker. Alerdings hat er eine darlington
VAS und nach meiner Erfahrung ist eine solche VAS weniger stabil als z.B
Kaskode VAS. Das ist Vermutlich der Grund dafür, dass es so wenig
kommerziele Verstärker mit Darlington VAS gibt, die meisten haben eine
Kaskode VAS oder ganz einfache. Ich bevorzuge auch Kaskode, weil damit
weniger Probleme zu erwarten sind.
Ob die VAS-Stufe als "Darlington" (ist kein echter Darlington, sondern
ein Emitterfolger davor) oder mit Kaskode aufgebaut wir, macht angeblich
keinen so großen Unterschied für die Stabilität oder Verzerrungen. Es
hält einen aber keiner davon ab da auch noch eine Kaskode daraus zu
machen, angeblich ist der Vorteil aber nur minimal und lohnt eher nicht.
Ich persönlich würde eher eine Kaskode bei der Eingangsstufe bevorzugen
- vor allem bei höherer Spannung. Wenn man es auf die Spitze treiben
will, ggf. auch bootstrapping statt einer Kaskode bei der Eingangsstufe
- dann dürfte auch der Eingangspegel höher und die Verstärkung der
Endstufe geringer werden. Das gäbe weniger Rauschen und ggf. noch
weniger THD trotz höherem Eingangspegel.
Die Variante mit dem Emitterfolger davor hat 2 kleine Vorteile:
1. Die Eingangsspannung liegt etwas höher und passt damit besser zum
Stromspiegel mit Emitter-widerständen. Damit entfällt die kleine
Spannung als Argument gegen einen Stromspiegel.
2. Der Aussteuerungsbereich ist etwas größer, d.h. es geht weniger
Spannung verloren.
Douglas Self nennt es die Beta enhanced VAS. Die VAS bedeutet "Voltage
amplification Stage" und sie soll die Spannung Verstärken. Und die Beta
von einem Transistor oder seine Spannungsverstärkung ist nicht besonder
hoch, deswegen erschient es logisch hier sowas wie ein Darlington
eizusetzen, denn beim Darlington ist die Beta viel höher. Aber so ein
Verstärker braucht mehr Kompensation und hat weniger
Stabilitäts-Reserven. Deswegen lohnt sich das nicht.
https://de.wikipedia.org/wiki/Darlington-Schaltung
Ich habe geschrieben, dass es logisch erschient eine Darlington
Schaltung in der VAS einzusetzen, aber jetzt denke ich anders. Diese
Schaltung verstärkt Strom sehr gut und nicht die Spannung, was sollen
dann die Vorteile in der VAS sein?
Die extra Emitterfolger stufe hat vor allem 2 Vorteile:
1) Der "Darlington" Eingang zieht weniger Strom, und der Basisstrom
schwankt fast nicht mit der Last an der VAS. Bei einer BJT Endstufe muss
die VAS Stufe etwas Strom liefern, und der ist ggf. nichtlinear von der
Spannung abhängig. Dies kann zu etwas THD führen - nicht viel, aber ggf.
sichtbar.
2) Die Basis-Kollektor Kapazität des Transistors in der VAS wirkt nicht
mehr so stark. Die BC Kapazität ist von der Spannung abhängig und damit
eine potentielle Quelle von Nichtlinearität. Die Kaskode hat das gleiche
Ziel, nur halt auf anderem Weg, indem die Kollektorspannung konstant
gehalten wird. In gewisser Weise ist der Emitterfolger ein Ersatz für
die Kaskoden Schaltung.
Bei der Eingangsstufe mit Stromspiegel hat man dort einen sehr hohen
Ausgangswiderstand. Die Eingangsstufe hat halt wirklich einen Strom als
Ausgangssignal. Entsprechend stört dort auch schon der kleine
Basisstrom.
Die VAS Stufe wirkt mehr oder weniger als Strom-gesteuerter Integrator.
Beim Crescendo hat die Eingangsstufe mit dem Widerstand zur Versorgung
dagegen eher einen Spannungsausgang, aber auch eine recht geringe
Verstärkung. Entsprechend braucht man dort auch den Emitterwiderstand an
der VAS für eine gute Linearität. Die VAS Stufe wirkt mehr als
spannungsgesteuerte Stromquelle und wird entsprechend über die
Gate-Kapazität der MOSFETs kompensiert. Einen nennenswerten Strom sollte
die Stufe so auch nicht treiben. Die MPA Variante ist in der Hinsicht
nicht gut, auch wenn der Strom durch die BJT Stufe eher konstant ist.
Ob es mit einem kleinen zusätzlichen Kondensator zu klassischen
Kompensation per Millerkapazität funktioniert ist da nicht so klar, das
kann auch schief gehen. Rein vom Gefühlt her sehe ich die Gefahr, dass
ein Zwischenweg nicht geht, sondern schwingt. Auch die Kondensatoren an
der Eingangsstufe müssen ggf. gut auf den Rest abgestimmt sein. Anders
als sonst bei einer einfachen Kompensation mit einem dominanten Pol kann
man da nicht den Kondensator einfach vergrößern bis es stabil wird,
sondern es gibt einen optimalen Wert (für C4=C5 und R10=R15 im ersten
Post), den es einigermaßen zu treffen gilt.
Je mehr ich den Crescendo verstehe, desto weniger gefällt mir die
Schaltung.
Lurchi schrieb:> e mehr ich den Crescendo verstehe, desto weniger gefällt mir die> Schaltung.
Das ist meistens mit allem so, je mehr man versteht desto besser sieht
man die Fehler der anderen. Nichts ist perfekt.
Douglas Self meint, dass eine Kaskode VAS einen zusätzlichen Buffer
braucht um genauso gut zu sein wie die Emitterfolger VAS. Im Crescendo
gibt's kein Buffer, aber sie treibt MOSFET's und die brauchen nicht so
viel Strom.
Trotzdem wäre es mit einem Buffer vermutlich besser. Und die
Stromspiegel in der Eingangsstufe wären auch gut. So würde ich den
Crescendo verbessern.
Durch die doppelte Eingangsstufe ist eine hohe Verstärkung in den
Eingangsstufen ein Problem, weil dann der Ruhestrom der VAS nicht mehr
klar definiert ist. Mit Stromspiegel bräuchte man also eine zusätzliche
Stabilisierung für den VAS Strom oder man reduziert künstlich die DC
Verstärkung, etwa durch einen Lastwiderstand.
Die VAS vom Crescendo und dem normalen Verstärker nach Douglas Self sind
auch grundverschieden:
Einmal Spannungs-gesteuerte Stromquelle mit Kompensation am Ausgang der
VAS.
Der andere mit Strom-gesteuerter Spannungsquelle mit Kompensation am
Eingang der VAS.
Auch die MOSFETs brauchen zum Teil einen nennenswerten Strom zum Umladen
des Gates. Das ist aber nur dynamisch. Wenn man nicht aufpasst, hat man
aber eine deutlich begrenzte Slew rate. Beim Crescendo wird die Gate
Kapazität zur Kompensation genutzt und stört daher nicht so. Kritisch
für die Geschwindigkeit des Feedbacks ist ja der 2. langsamste Teil.
Das ist alles Theorie, ich habe vor einiger Zeit einen Verstärker selbst
gebaut und habe dabei verschiedene Versionen ausprobiert. Und er war
auch komplett symetrisch aufgebaut.Ich habe keine besondere Probleme
gehabt, es kann manchmal pasieren ,dass der Ruhestrom der VAS nicht klar
definiert ist, aber dann muss man halt andere Transistoren in der
Eingangsstufe versuchen. So schwierig is es nicht.
Ich dachte eher ich höre von drei Profis fünf Lieblingsschaltungen und
darf mir dann eine aussuchen. ArnoR hat einen guten Vorschlag mit
komplementären JFETs in class-A gepostet.
Mann kan es einfach machen, aber es dann nicht gut. Douglas Self hat es
ganz genau erklärt warum es so ist. Er hat verschiedene Möglichkeiten
ausprobiert und zum Schluss gekommen, dass es mit minimalem Aufwand kein
guter Verstärker zu bauen ist. Das kann ich auch bestätigen.
Der symasym dürfte noch Potential für Verbesserungen haben:
Die Eingangsstufe hat keine Widerstände für einen vergrößerten linearen
Bereich. Damit ist die slew rate im Vergleich zur Bandbreite eher
niedrig.
Die Kompensation ist ähnlich wie beim Crescendo mit Kondensatoren am
Ausgang der VAS. Für eine BJT basierte Endstufe könnte das ein Problem
sein, weil der Basisstrom nicht unbedingt zu vernachlässigen ist.
Die Verstärkung ist mit einem Faktor von etwa 44 recht hoch - d.h. eher
gut für die Linearität, aber dafür eher etwas mehr Rauschen.
So grob überschlagen sieht es nach einer großen Loop Bandbreite aus.
D.h. die Schaltung ist ggf. empfindlich auf parasitäre Effekte wie
Induktivität von Widerständen oder ESR /ESL der Elkos in Netzteil.
SumSumBienchen schrieb:> Können die Experten noch ein Wort zum viel gehypten? symasym verlieren?
Du hast das Zauberwort schon genannt: Hype. Mehr ist es nicht. Genau wie
vor einigen Jahren "Chipamps" total angesagt waren und in höchste
Gefilde der High-End-Szene aufstiegen. Nicht das Symasym und Chipamps
grottenschlecht wären, aber es ist eben Standardkost ohne besondere
Eigenschaften.
Lurchi schrieb:> D.h. die Schaltung ist ggf. empfindlich auf parasitäre Effekte wie> Induktivität von Widerständen oder ESR /ESL der Elkos in Netzteil.
An einer Kappa versagt er kläglich, an einer Titan MK IV "klingt" er
sehr sehr kraftlos. Das hat er aber mit so einigen Amps gemein.
Netzteil-Variationen helfen nicht.
Lurchi schrieb:> Damit ist die slew rate im Vergleich zur Bandbreite eher> niedrig
Der Umstand dürfte für ein gewisses Klangbild sorgen. Ist das vielleicht
einer der Gründe warum die Leute ihn mögen?
Der SymAsym hat eine ziemlich schlechte Linearität. Die Simu der
DC-Übertragungsfunktion zeigt die krumme Kennlinie, die sich
entsprechend auch im Klirrfaktor wiederfindet. Der Leerlaufklirrfaktor
(also ohne äußere Gegenkopplung) ist mit ~5% (bei Ua=60Vpp, 1kHz) eher
schlecht, obwohl da noch nicht mal die Endstufe dran hängt und die Last
mit 20k wohl auch noch zu leicht ist. Ein guter Verstärker schafft etwa
1% Leerlaufklirrfaktor, der gesamte Verstärker.
Die Leerlaufverstärkung von ~20V/1mV=20.000 (86dB) wird also auch
gebraucht, um die Verzerrungen auf ein akzeptables Maß zu bringen.
Dynamisches Verhalten/Frequenzgang habe ich mir nicht angeschaut.
Ich bin der Meinung, dass wenn mann schon einen Verstärker selber baut,
dann sollte es das Beste vom besten sein, weil sonst kann man alles
kaufen. Aber ein guter Verstärker kostet viel Geld und den kann nicht
jeder kaufen.
Eventuell kann man Service manuals von teuren verstärkern finden und
dort nachschauen wie die aufgebaut sind. Da gibt's solche Marken wie
Rotel, Luxman, Accuphase und so weiter.
Nachschauen reicht leider nicht, da man die relevanten Strukturen nur
dann in fertigen Schaltungen erkennt wenn man sie bereits kennt (und
einschätzen kann). Naja, das ist auf jedem Fachgebiet so. Man brauch
Jahre, wenn nicht Jahrzehnte Erfahrung. Ich finde es köstlich wie
Douglas Self durch diese Probleme in seinem Buch durchfliegt.
Ich habe bei einigen hochpreisigen Verstärkern nachgeschaut und die
haben meistens komplett symetrischen Aufbau. Manch Leute meinen, dass es
Probleme damit gibt, offensichtlich sind die Probleme nicht so gross und
lösbar.
Bastler schrieb:> Ich habe bei einigen hochpreisigen Verstärkern nachgeschaut und die> haben meistens komplett symetrischen Aufbau.
Ich habe bei einigen hochpreisigen PKW-Herstellern nachgeschaut und die
haben meistens vier Räder.
Will sagen: Symetrischer Aufbau ist schon laaaange üblich. Auf das "Wie"
kommt es an, im Zweifel zählt jedes noch so unscheinbare Detail.
Bastler schrieb:> Ich habe bei einigen hochpreisigen Verstärkern nachgeschaut und die> haben meistens komplett symetrischen Aufbau. Manch Leute meinen, dass es> Probleme damit gibt, offensichtlich sind die Probleme nicht so gross und> lösbar.
Genau. Manche hier vorgetragene "Probleme" gibt es auch gar nicht, siehe
auch weiter oben. Symmetrische Schaltungen sind mMn viel besser als die
unsymmetrischen, eine so krumme Kennlinie wie beim SymAsym geht damit
gar nicht.
Die Variante mit 2 Differenzverstärkern reduziert einige der
Nichtlinearitäten durch addieren der beiden Polaritäten: Zum einen die
exponentielle Kurve für Strom VS BE Spannung beim Transistor und
zusätzlich den Early effekt (d.h. die Abhängigkeit von der CE Spannung).
Die Schwierigkeit ist dabei aber die beiden Signal, die jeweils auf die
positive und negative Spannung bezogen sind irgendwie zusammen zu
bekommen: Beim Crescendo sieht das auf dem ersten Blick elegant aus:
einfach die VAS symmetrisch als push pull stufe. Wegen möglicher Offsets
der Eingangsstufe darf allerdings der Gain der Eingangsstufe vor dem
zusammenführen nicht besonders groß sein - sonst würde der Ruhestrom der
VAS zu schlecht kontrolliert. Entsprechend muss die Frequenzkompensation
fast zwangsläufig auf der Ausgangsseite der VAS erfolgen. Insgesamt ist
dadurch auch die Schleifenverstärkung eher gering.
Immerhin bleibt bei einer MOSFET Endstufe der Strom durch die kritischen
Transistoren der Eingangsstufe gleich, auch wenn die NPN / PNP paare
ggf. schon deutlich auseinander driften können. Im Idealfall setzt das
Transistorpärchen voraus - das sollte man beim Plan aber besser mit zu
schreiben. Da die Kompensation erst hinter dem VAS kommt, geht auch eine
ggf. vorhandene Nichtlinearität der VAS Transistoren mit ein.
Entsprechend wichtig kann die Kaskode sein. Auch der Crescendo folgt
ausgehen von der doppelten Eingangsstufe also einer gewissen Logic -
auch wenn das Ergebnis ein ganz anderes ist.
Die Eingangsstufen mit nur eine Differenzverstärker können die
exponentielle Kurve für Strom VS BE Spannung mit dem Stromspiegel genau
so (Signal vom steigenden und fallendem Strom wird addiert) korrigieren.
Der Early effekt wird so allerdings nicht kompensiert. In der Regel ist
der auch kein so großes Problem weil die CE Spannung eher hoch ist.
Möglich wäre eine Korrektur (dann sogar besser) über eine Art
Bootstrapping in der Eingangsstufe.
Dadurch, dass die Frequenz-Kompensation bei der Version mit Stromspiegel
in der Regel am Eingang der VAS Stufe erfolgt, geht eine ggf. vorhandene
DC Nichtlinearität der VAS praktisch nicht ein. Dort hat man über den
Kompensationskondensator eine lokale, kapazitive Gegenkopplung. AC mäßig
ist die VAS dann sehr linear, selbst ohne einen Emitter-Widerstand in
der VAS und als unsymmetrische Klasse A Stufe. Die Schwachstelle beim
"blameless" Verstärker ist eher die Ruhestromeinstellung: die BJT
Ausgangsstufe wird bei falsch eingestelltem Ruhestrom deutlich weniger
Linear. Die Thermische Kompensation ist nicht ganz trivial und kann z.B.
von Details der Kühlkörper abhängen. D.h. die guten Werte mit optimal
eingestelltem Strom gelten ggf. nicht bei jeder Temperatur des
Verstärkers.
Die DC Kurve zum Verstärker im open loop Fall ist nicht unbedingt so
aussagekräftig, ggf. erfolgt eine Linearisierung auch nur AC mäßig. Beim
SymAsym ist das aber nicht der Fall. Der Vergleich sollte aber schon
auch die Endstufentransistoren mit einschließen. Da ist dann der
Unterschied nicht mehr so auffällig: je nach Amplitude dürften die
Ausgangsstufe weniger Linear sein.
Insgesamt sind die Classe AB Verstärker aber unabhängig vom Aufbau in
der Regel nicht die Schwachstelle, sondern eher eines der besten Glieder
in der Signalkette. Bevor man da versucht von unhörbaren < 0.1 % THD auf
unmessbare Werte zu kommen, sollte man bei Verzerrungen bei der
Frequenzweiche und ggf. den Lautsprechern ansetzen. Auch die
Energieeffizienz ist heute auch eine ggf. wichtige Eigenschaft.
Auch wenn der Thread schon etwas älter ist, will ich mich kurz äußern.
Der Schaltplan erinnert mich stark an die Alps-Endstufen, die vor 30
Jahren noch vertrieben wurden. Vom Prinzip her waren diese identisch.
Als Alternative möchte ich auf einen Artikel in der Elrad hinweisen, die
in den 80ern eine 20 Watt Class-A-Mosfet Endstufe vorgestellt haben, die
vom Prinzip identisch ist, aber konsequenter aufgebaut war. Ich habe
diese Endstufe damals gebaut und gehört. Klanglich unbedingt
überzeugend! Dann habe ich irgendwann die Spannungen erhöht und den
Ruhestrom verringert. Mit neuem Layout und Schutzschaltung laufen diese
heute noch. Einen klanglichen Unterschied konnte ich nach dem Umbau
nicht feststellen.
Hier werden die Vor- und Treiberstufen mit einer separaten,
stabilisierten Doppelspannung betrieben, die etwa 6 Volt höher ist, als
die der Mosfets. Weiterhin wird die "Referenzspannung" der Kaskode gegen
Masse stabilisiert und nicht wie bei der Crescendo gegen die
Betriebsspannung.
Gruß Martin
Martin schrieb:> Weiterhin wird die "Referenzspannung" der Kaskode gegen> Masse stabilisiert und nicht wie bei der Crescendo gegen die> Betriebsspannung.
Die Stabilisierung gegen die jeweilige Versorgung ist aber richtig,
siehe:
Beitrag "Re: Audio Endstufe, Verständnissfragen"Martin schrieb:> Als Alternative möchte ich auf einen Artikel in der Elrad hinweisen, die> in den 80ern eine 20 Watt Class-A-Mosfet Endstufe vorgestellt haben
Wenn du die bzw. deine Version in die Diskussion bringst, solltest du
die auch zeigen.
Hallo Martin,
ArnoR schrieb:> Wenn du die bzw. deine Version in die Diskussion bringst, solltest du> die auch zeigen.
Ja, bitte. Ich schließe mich Arno an, mich würde die Schaltung auch
interessieren.
rhf
Hallo Jungs,
bin zwar nicht der TO, aber mit Vergnügen reiche ich die Schaltung ein.
Meinen Nicknamen habe ich zur Ehre von
Elektor-Hexfetamp Schaltung gewählt, da ich einige diesen Amps zur
großen
"Kundenzufriedenheit" nachgebaut habe. (Sprich; Bekanntenkreis,
Musikliebhaber)....
MfG
Csaba K. schrieb:> Hallo Jungs, bin zwar nicht der TO, aber mit Vergnügen reiche ich die> Schaltung ein.
Da ist keine Schaltung! Der Text lässt aber auf die (leider!) nicht mehr
erhältlichen, oben bereits erwähnten Hitachis schließen.
Hardy F. schrieb:> Hast du mal das PDF geöffnet ???
Ja, während du geschrieben hast. Bin auf Smartphone, sorry. Hitachi.
Wobei in Klasse A mit den großen Source-Widerständen wird das auch mit
aktuellen Feld-Wald-Wiesen-IRFs halbwegs stabil laufen, oder?
