Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Sinusoszillator an Class-D Amp


von Alexander H. (alexander_h732)


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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
von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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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.

von Hippelhaxe (hippelhaxe)


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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...

von Rainer W. (rawi)


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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?

von Mario M. (thelonging)


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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.

von Alexander H. (alexander_h732)


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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?

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Alexander H. schrieb:
> dass ich den TDA2005 anstelle
> des AD8510 OpAmps einsetze.

Fuer 2.5V Betriebs/Anodenspannung waere wohl eine EL84 aehnlich gut 
geeignet wie ein TDA2005.

scnr,
WK

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


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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.

von Alexander H. (alexander_h732)


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Verdammte Autokorrektur!😂 Natürlich nutze ich hier keinen TDA, sondern 
TPA2005 (class d).

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

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...

Gruss
WK

von Hannes J. (pnuebergang)


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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
von Alexander H. (alexander_h732)


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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?).

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Lustiges Bastelstilzchen.

Okay, mal zur Abwechslung wieder 'ne ernsthafte Frage ...
2,5V hoch auf 25V. Mit wieviel Bumms?

von Fritz G. (fritz65)


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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?

von Alexander H. (alexander_h732)


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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.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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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
von H. H. (hhinz)


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Also von Anfang an eine Schnapsidee.

von Lu (oszi45)


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Alexander H. schrieb:
> Leider bekomme ich nur 0,5Vrms raus.

Abgesehen von dieser Schnapsidee gab es früher NF-Übertrager 1:irgendwas
Berechnung z.B. da: 
https://www.jogis-roehrenbude.de/Verstaerker/AUe-EL84PP/Uebertrager.htm

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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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.

von Mani W. (e-doc)


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Alexander H. schrieb:
> Verdammte Autokorrektur!

Schalte sie aus!

von Mark S. (voltwide)


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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.

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


Angehängte Dateien:

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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.

von Christian S. (roehrenvorheizer)


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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

von Dergute W. (derguteweka)


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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

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Was mir dabei gerade noch einfällt, schon mal was von einem Royer 
Converter gehört? Wenn man keine großartige Regelung der 
Ausgangsspannung braucht, wäre sowas evtl. geeignet.

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


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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.

von Uwe (neuexxer)


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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%.

von Günter L. (Firma: Privat) (guenter_l)


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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

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


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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.

von Lu (oszi45)


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Wahrscheinlich liest er nur Beiträge, die mit seiner Meinung 
übereinstimmen? Da könnt Ihr hier noch lange schreiben ... :-)

von Arno R. (arnor)


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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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