Sinusoszillator an Class-D Amp

#7974794
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Hallo Leute,

für einen kleinen Gegentaktwandler mit TPA2005/PAM8302/SSM2305 (ca. 30KHz, ungeregelt), suche ich nach einer Sinusoszillatorschaltung. Getestet habe ich bereits diese Schaltung hier: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/80206653AN580.pdf

Leider bekomme ich nur 0,5Vrms raus. Meine Versorgungsspannung beträgt 2,5V, falls das wichtig ist. Welche Möglichkeiten gibt es noch, einen halbwegs sauberen Sinus an einem Class-D Amp mit einstellbarer Frequenz und Amplitude zu erzeugen?

Viele Grüße Alexander

: Verschoben durch Moderator
(Firma: Funkenflug Industries) #7974826
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Mir ist leider nicht ganz klar was das werden soll... Also was soll das Endprodukt sein?

Falls Du probieren willst, den Gegentaktwandler mit einem Sinussignal zu füttern: lass es. Dafür nimmt man besser ein Rechtecksignal und Du findest im Internet auch gefühlte Millionen an Schaltungsvorschlägen.

2,5V Eingangsspannung sind aber verdammt wenig. Wie gesagt, ich müsste genauer wissen, was Du da vor hast.

Gast #7974827
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Ben B. schrieb:

Mir ist leider nicht ganz klar was das werden soll... Also was soll das Endprodukt sein?

Ist doch völlig wurscht; das ist doch das Problem des TO.

Nur ist die Frage des TO völlig idiotisch: Wenn das Signal, das aus einem Oszillator herauskommt, für den geplanten Zweck zu wenig Amplitude hat, dann schaltet man -- TADAAAHH! -- einen VERSTÄRKER nach. Seltene Ausnahmen ("Küchenradar") bestätigen diese allgemeine Regel...

#7974838
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Alexander H. schrieb:

Getestet habe ich bereits diese Schaltung hier: https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/80206653AN580.pdf Leider bekomme ich nur 0,5Vrms raus.

Das ist eine analoge Oszillatorschaltung. Ein Mikrocontroller oder irgendwelche andere digitale Elektronik ist dort nicht zu entdecken.

Vielleicht wäre ein Frequenzgenerator mit DDS für dich geeignet?

#7974982
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Mario M. schrieb:

Alexander H. schrieb:

Leider bekomme ich nur 0,5Vrms raus.

Das spielt doch keine Rolle, da zumindest beim TPA2005 die Verstärkung über die Widerstände am Eingang einstellbar ist.

Mist, ich hab noch vergessen zu erwähnen, dass ich den TDA2005 anstelle des AD8510 OpAmps einsetze. Wahrscheinlich ergibt sich dann ein Verstärkungsfaktor, der nicht mehr Ausgangspegel zulässt?

#7974993
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Alexander H. schrieb:

Mario M. schrieb:

Alexander H. schrieb:

Leider bekomme ich nur 0,5Vrms raus.

Das spielt doch keine Rolle, da zumindest beim TPA2005 die Verstärkung über die Widerstände am Eingang einstellbar ist.

Mist, ich hab noch vergessen zu erwähnen, dass ich den TDA2005 anstelle des AD8510 OpAmps einsetze.

Albern. Bei nur 2.5V Versorgungsspannung kannst du mit 0.5V Ausgangsspannung sehr zufrieden sein. Vs_min ist mit 8V angegeben!

Und apropos, weil das sicher wieder für deine VFD-Experimente gedacht ist: einen ungeregelten Gegentaktwandler baut man selbstschwingend. Und dabei kommt ein Rechteck raus. Für einen geregelten Gegentaktwandler nimmt man ein passendes PWM-IC, z.B. den SG3525. Geht aber auch erst ab 8V aufwärts.

#7975019
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Also, du verwendest zwei fully-differential Class-D Verstärker TPA2005 anstelle der zwei AD8510 OpAmps aus der Application Note?

Rest der Schaltung aus der AN sonst "irgendwie" unverändert?

Schaltung, besonders wegen der fully-differential Class-D Verstärker, ist streng geheim?

Du weißt schon dass heute noch nicht Freitag ist?

: Bearbeitet durch User
#7975146
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Genau, ich verwende die Schaltung exakt wie in der AN. Danach kommt ein kleiner Trafo (1uF Koppel-Cs) und ein Brückengleichrichter, (2,5V auf 25V). Ich hab zuerst die Schaltung aus dem Datenblatt des LM9022 (Rechteckoszillator) getestet, die funktioniert problemlos. Jetzt würde ich gerne einen Sinus im Vergleich dazu testen.

Alternativ hatte ich noch überlegt, einen 32kHz Sinus per Quarzoszillator (Uhrenquarz) auf den Eingang des TPA zu geben, aber die ersten Versuche sind misslungen (die meisten Oszillatorschaltungen sind wohl sehr hochohmig?).

#7975193
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Alexander H. schrieb:

Leider bekomme ich nur 0,5Vrms raus. Meine Versorgungsspannung beträgt 2,5V, falls das wichtig ist.

Mehr als 2.5V/(2*sqrt(2)) = 0.88V rms kannst Du schon rein rechnerisch nicht herausbekommen. Bei Belastung bricht die Spannung natürlich noch weiter ein.

Mit einer Vollbrücke (aus 2 gegenphasigen Opamps) könnte man die Spannung in etwa verdoppeln. Würde das reichen?

#7975204
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Danke, Fritz, für den Hinweis! Der Effektivwert vom Sinus ist natürlich geringer als der vom Rechteck bei gleicher Spannung.

Stimmt es, dass ein Trafo mit Sinusansteuerung theoretisch ein bisschen effizienter gegenüber der Ansteuerung mit Rechteck ist (ca. 5-10%?) In meiner konkreten Anwendung benötige ich 2,0Vrms Heizspannung, das geht dann nur mit Rechteckoszillator.

(Firma: Funkenflug Industries) #7975220
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Stimmt es, dass ein Trafo mit Sinusansteuerung theoretisch ein bisschen effizienter gegenüber der Ansteuerung mit Rechteck ist (ca. 5-10%?)

Nein, schon gar nicht wenn die nötige Sinusmodulation den Vorteil wieder wegknabbert. Das einzige was ich glauben würde, mit einem Sinus hätte man weniger Störungen, aber das ist durch die Class-D Endstufen schon wieder hinfällig.

(2,5V auf 25V).

...

benötige ich 2,0Vrms Heizspannung

... ja was denn nun?

: Bearbeitet durch User
(Firma: Privat) #7975306
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von Alexander H. schrieb:

Leider bekomme ich nur 0,5Vrms raus. Meine Versorgungsspannung beträgt 2,5V, falls das wichtig ist.

Und du erwartest das 2,5V Sinus rauskommt? Das ist unmöglich, selbst wenn du Rail to Rail OP benutzt kommt immer weniger als halbe Betriebsspannung raus. Das gilt auch für Verstärker, falls du noch einen nachschalten willst.

#7975341
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Dergute W. schrieb:

Ich wuesste nicht, was dagegen sprechen wuerde, um einen D-Class Verstaerker herum irgendwas z.b. Wienbrueckenartiges aufzubauen, auf dass er froehlich anfaengt sinusartig zu schwingen...

Damit das auch wirklich ein Sinus wird, kommst Du um eine Amplitudenregelung oder ähnliches (Trickschaltungen mit nichtlinearen Elementen) nicht herum. Ist also nicht so ganz einfach.

(Firma: Privat) #7975347
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von Mark S. schrieb:

Damit das auch wirklich ein Sinus wird, kommst Du um eine Amplitudenregelung oder ähnliches (Trickschaltungen mit nichtlinearen Elementen) nicht herum.

Dazu dient D1 D2 und R2b im nachfolgenden Beispiel.

https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/application-notes/80206653AN580.pdf

Oder mit einen FET, siehe Anhang.

Angehängte Dateien:
#7975348
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Alexander H. schrieb:

Getestet habe ich bereits diese Schaltung hier:

Hallo, Die Schaltung im verlinkten PDF arbeitet mit symmetrischer Versorgungsspannung von + 2,5 V und -2,5 V, falls dies ein kleiner aber unscheinbarer Unterschied ist zu

Alexander H. schrieb:

Meine Versorgungsspannung beträgt 2,5V, falls das wichtig ist.

Alexander H. schrieb:

aber die ersten Versuche sind misslungen (die meisten Oszillatorschaltungen sind wohl sehr hochohmig?).

Ich empfehle, zuallerst mal etliche Oszillatorschaltungen aufzubauen und Erfahrungen damit zu sammeln, sonst wird das nichts.

Man könnte natürlich sich von der Einschränkung 2,5 V Betriebsspannung trennen und irgend einen Oszillator auf deutlich höherer Spannung auslegen. Dann könnten auch digitale Oszillatoren z.B. auch mit Mitrocontrollern in Frage kommen. Oder digitaler Oszillator mit nachgeschaltetem Tiefpass. Die Ausgangsspannung herunter zu teilen ist dann trivial. Möglichkeiten gibt es ganz viele, von Mischung wollen wir gar nicht erst reden.

Bei mir funktioniert ein Sinusoszillator mit LM324 an 5 Volt unsymmetrischer Betriebsspannung für einfache Zwecke, der weniger als 1 kHz erzeugen soll umschaltbar.

Alexander H. schrieb:

Alternativ hatte ich noch überlegt, einen 32kHz Sinus per Quarzoszillator (Uhrenquarz)

Auch das wäre eine Möglichkeit, mit nachgeschaltetem Tiefpass versteht sich.

mfg

#7975367
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Mark S. schrieb:

Damit das auch wirklich ein Sinus wird, kommst Du um eine Amplitudenregelung oder ähnliches (Trickschaltungen mit nichtlinearen Elementen) nicht herum. Ist also nicht so ganz einfach.

Ja, natuerlich. Wie bei allen anderen Wienbrueckenschaltungen halt auch. Natuerlich ist es nicht so gaaaanz einfach. Aber doch so simpel, dass es schon viele vorher geschafft haben, und sogar grosse Firmen aus so einer Schaltung entstanden sind. Und wenn man sich mal mit sich selbst auf eine vernuenftige Sinusfrequenz geeinigt hat, die Endstufe ordentlich Strom liefern kann, und nur noch der Pegel ein paar dB zu niedrig ist, dann waere es eigentlich auch nicht voelliges Hexenwerk, das mittels einer Spule und eines Kondensators passend hinzutransformieren, wodurch sogar der Sinus noch si-nussiger werden wuerde. Aber wenns halt am Notwendigen fehlt, und die Schaltungen per Autokorrektur dimensioniert werden, dann gehts halt nicht...

Gruss WK

#7975403
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Alexander H. schrieb:

Stimmt es, dass ein Trafo mit Sinusansteuerung theoretisch ein bisschen effizienter gegenüber der Ansteuerung mit Rechteck ist (ca. 5-10%?)

Nein. Und selbst wenn er es wäre, der Verstärker der den Trafo ansteuert, hat für Sinus einen bestmöglichen (theoretischen) Wirkungsgrad von 78%. Real eher 60-70%. In deiner Anwendung (geringe Betriebsspannung) eher 10%. Also zumindest wenn es ein Sinus bleiben soll. Wenn man massiv übersteuert wird es natürlich mehr. Aber das Signal wird dann immer rechteckiger.

Wenn du einen Gegentaktwandler mit sinusförmigem Ausgangssignal willst, dann bau einen Royer Converter.

#7975530
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Und selbst wenn er es wäre, der Verstärker der den Trafo ansteuert, hat für Sinus einen bestmöglichen (theoretischen) Wirkungsgrad von 78%.

Das gilt für einen (analogen) B-Gegentaktverstärker an rein ohmscher Last. Ein "Class-D"-Verstärker hat (theoretisch) immer 100%.

(Firma: Privat) #7975601
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von Alexander H. schrieb:

Genau, ich verwende die Schaltung exakt wie in der AN. Danach kommt ein kleiner Trafo (1uF Koppel-Cs) und ein Brückengleichrichter, (2,5V auf 25V).

Falls mit den 25V ein VFD-Display betrieben werden soll, geht das am einfachsten mit einen Sperrschwinger. Da braucht man nur ein einzigen Transistor und ein Ferritübertrager. Die Ausgangsspannung mit einer Z-Diode begrenzen, damit sie nicht zu hoch läuft. Wurde früher in vielen Taschenrechner so gemacht.

https://de.wikipedia.org/wiki/Sperrwandler

http://schmidt-walter-schaltnetzteile.de/snt/snt_deu/sntdeu3b.pdf

https://www.youtube.com/watch?v=TXfsBimvamU

#7975656
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Günter L. schrieb:

von Alexander H. schrieb:

Genau, ich verwende die Schaltung exakt wie in der AN. Danach kommt ein kleiner Trafo (1uF Koppel-Cs) und ein Brückengleichrichter, (2,5V auf 25V).

Falls mit den 25V ein VFD-Display betrieben werden soll, geht das am einfachsten mit einen Sperrschwinger.

Das habe wir dem TO alles schon mehrfach haarklein erklärt. Z.B. im Beitrag "LM9022 - VFD Ghosting" oder im Beitrag "VFD Heizung vor Durchbrennen schützen".

Keine Anhung, warum er die Antworten nicht liest. Wahrscheinlich gefallen sie ihm bloß nicht.

#7975896
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Axel S. schrieb:

Das habe wir dem TO alles schon mehrfach haarklein erklärt. Z.B. im Beitrag "LM9022 - VFD Ghosting" oder im Beitrag "VFD Heizung vor Durchbrennen schützen".

Und hier hat er sogar eine fertige Schaltung nach seinen Wünschen bekommen: Beitrag "Re: Effizienter Aufwärtswandler 5V > -30V (DC)"

Natürlich keine Rückmeldung, von mit gibt´s daher nichts mehr.

Axel S. schrieb:

Keine Anhung, warum er die Antworten nicht liest. Wahrscheinlich gefallen sie ihm bloß nicht.

Oder: Wat man nich kapiert, dat wird ignoriert.

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