aktuell beschäftige ich mich mit Verstärkern und bin dabei auf die Topologie der Quasi-Komplementär Endstufe gestoßen. Hier wird mit ja jeweils 2 N-Kanal Fets gearbeitet. Mich würde mal interessieren ob hier jemand schon Erfahrungen damit gehabt hat. Beide FETs arbeiten ja wenn man so will als unterschiedliche Verstärker Schaltungen. Der obere Fet arbeitet als Sourcefollower und der untere der untere als Drainfollower. Bekommt man so eine Schaltung stabil hin?
Wenns nicht gehen würde, würd's keiner bauen. Gibts auch als bipolare Variante (ohne FETs) und stammt wahrscheinlich aus einer Zeit, in der leistungsstarke PNP-Transistoren schwieriger zu bekommen waren als leistungsstarke NPN-Typen.
Ist mir nur mit Bipolartransistoren bekannt. Dabei wird der PNP-Leistungstransistor durch ein Sziklai-Paar ersetzt.
Der obere Fet
arbeitet als Sourcefollower und der untere der untere als Drainfollower.
Bekommt man so eine Schaltung stabil hin?
Wenn man Steuerkreis und Lastkreis voneinander unabhängig macht, dann gibt es eigentlich keinen Sourcefolger mehr. Was ein Drainfolger sein soll ist unbekannt, vermutlich hast du dir eine neue Bezeichnung für die Sourceschaltung ausgedacht.
Diese Schaltungsart ist nichts weiter als eine üble Hilfskrücke. Das entscheidende Problem hast du ja schon selbst genannt, nämlich das vollkommen unterschiedliche Verhalten der beiden Endstufenhälften. Eine Seite ziemlich linear, 1-verstärkend und schnell (Sourcefolger) und die andere Seite ziemlich nichtlinear, langsam und hochverstärkend (Sourceschaltung). Das ist genau das, was man bei einer Audioendstufe nicht gebrauchen kann.
Bekommt man so eine Schaltung stabil hin?
Ja, das geht, aber der Preis dafür ist hoch. Man muss die dominierende Polfrequenz sehr niedrig legen (und/oder mit einer 2-Pol-/Nullstelle-Korrektur arbeiten) und hat deswegen nur rel. geringe Schleifenverstärkung im NF-Bereich zur Verfügung, um die starken Unterschiede der beiden Schaltungshälften zu kaschieren.
Vergiss diese Topologie einfach wieder. Symmetrische Schaltungen sind um Klassen besser und auch kein Problem, da es die nötigen Transistoren gibt.
Ja, es war eine Notlösung aus den 70er-Jahren als Komplementär-Transistoren schlecht erhältlich waren. Würde ich heute keinen Finger für krumm machen, ebenso wie ich keinen Ehrgeiz verspüre ein Kaminfeuer mit Feuerstein zu entfachen.
Wenns nicht gehen würde, würd's keiner bauen. Gibts auch als
bipolare Variante (ohne FETs) und stammt wahrscheinlich aus einer Zeit,
in der leistungsstarke PNP-Transistoren schwieriger zu bekommen waren
als leistungsstarke NPN-Typen.
War das nicht anders herum? Alles war PNP weil NPN schlecht zu bekommen/herstellen?
War das nicht anders herum? Alles war PNP weil NPN schlecht zu
bekommen/herstellen?
Nee, zu Germaniumzeiten hat man das mit Ausgangsübertrager und zweimal PNP in Gegentakt gemacht. Dann kamen NPN-Germanium auf, und man konnte den Übertrager sparen ("eisenlos"). AC128/AC176, AC187/AC188, AD161/162.
Quasi-Komplementär Endstufe gestoßen. Hier wird mit ja jeweils 2 N-Kanal
Fets gearbeitet.
Es gab dazu vor vielen Jahren in den Siemens Schaltbeispiele eine Schaltung zu deren SIPMOS Transistoren. Ich hatte die nachgebaut und die hat gut funktioniert. Den Aufbau habe ich sogar noch irgendwo...
Eventuell war das 1984 aber sehr unsicher. Das Buch habe ich auch noch.
Beide FETs arbeiten ja wenn man so will als unterschiedliche Verstärker
Schaltungen
Wo ?
Quasikomplementär kenne ich als Bipolarverstärker, und vor den beiden Ausgangstransistoren sitzen dabei komplementäre Treibertransistoren als Source-Folger.
Ja, es war eine Notlösung aus den 70er-Jahren als
Komplementär-Transistoren schlecht erhältlich waren
Na ja, auch heute haben P Transistoren andere Eigenschaften als N Transistoren, das liegt schon an der Physik der unterschiedlichen Elektronenbeweglichkeit und damit Grenzfrequenz, bei bipolar und MOSFET derselbe Schlamassel. Eine optimal symmetrische Schaltung bekommt man also nicht mit komplementären Transistoren hin, sondern nur mit gleichartigen, man denke an die übliche push-pull Röhrenendstufe (die andere Nachteile hat).
Ja, das geht, aber der Preis dafür ist hoch. Man muss die dominierende
Polfrequenz sehr niedrig legen (und/oder mit einer
2-Pol-/Nullstelle-Korrektur arbeiten) und hat deswegen nur rel. geringe
Schleifenverstärkung im NF-Bereich zur Verfügung, um die starken
Unterschiede der beiden Schaltungshälften zu kaschieren.
Die Unterschiede sollten doch nicht so hoch sein, es werden ja gleiche Ausgangstransistoren verwendet? Fets sind potentiell schneller als Leistungstransistoren, wenn die Treiberschaltung niederohmig ist.
Gerade wenn man Fets verwendet, hat man eher das umgekehrte Problem, das die Schaltung wegen der schnellen Fets lokale Rückkopplungen in der Ausgangsstufe hat und schwingt, obwohl die globale Schleife stabil ist.
Ich würde eher die Finger davon lassen, weil:
der Ruhestrom nur schwer einstellbar ist, und eigentlich eine "Autobias" Schaltung benötigt (LT16xx oder so), die Fets streuen viel stärker und das Temperaturverhalten moderner Fets ist schlechter als das von Leistungstransistoren.
Die Ansteuerspannung höher sein muss, als die Versorgungsspannung, lineare Fets brauchen >8 Volt V_GS => man braucht eine eigene Versorgung für die Treiber.
Das ganze nur Nachteile bringt im Vergleich zu Transistoren: geringere Steilheit, höhere Nichtlinearität, problematische Verfügbarkeit linearer Fets, aufwändigere Ruhepunktschaltung.
gute lineare Fets richtig teuer sind.
Der einzige Pluspunkt ist das Marketing, da werden Fets seit Jahren gehypt. Meist sind die Schaltungen und Messergebnisse bescheiden.
Die Unterschiede sollten doch nicht so hoch sein, es werden ja gleiche
Ausgangstransistoren verwendet?
Doch, die Unterschiede sind gravierend, die hatte ich doch im Absatz davor beschrieben. Douglas Self hat in seinem Audio Power Amplifier Design Handbook die Übertragungsfunktionen von quasikomplementären Endstufen im Detail gemessen, einfach übelst.
Diese Schaltungsart ist nichts weiter als eine üble Hilfskrücke. Das
entscheidende Problem hast du ja schon selbst genannt, nämlich das
vollkommen unterschiedliche Verhalten der beiden Endstufenhälften. Eine
Seite ziemlich linear, 1-verstärkend und schnell (Sourcefolger) und die
andere Seite ziemlich nichtlinear, langsam und hochverstärkend
(Sourceschaltung). Das ist genau das, was man bei einer Audioendstufe
nicht gebrauchen kann.
Eigentlich eher gerade umgekehrt?
Der linearere Teil ist die Sziklai Schaltung, weil die lokales Feedback zur Linearisierung verwendet. Die braucht auch weniger Headroom, und ist einfacher im Temperaturverhalten.
Der Nachteil ist das die Sziklai Schaltung zu lokalen Schwingungen neigt, und etwas langsamer ist (gerade wenn schlecht ausgelegt). Der Impulsstrom ist auch kleiner, aber es sollte locker reichen um den Lautsprecher zu grillen.
Quasi-Komplementär Endstufe gestoßen. Hier wird mit ja jeweils 2 N-Kanal
Fets gearbeitet.
Es gab dazu vor vielen Jahren in den Siemens Schaltbeispiele eine
Schaltung zu deren SIPMOS Transistoren. Ich hatte die nachgebaut und die
hat gut funktioniert. Den Aufbau habe ich sogar noch irgendwo...
Eventuell war das 1984 aber sehr unsicher. Das Buch habe ich auch noch.
Damit hatte ich derzeit durchweg schlechte Erfahrungen gesammelt.
Hoffentlich merken die angeschlossenen Lautsprecher(boxen)
den Unterschied.
Denen fällt das womöglich noch viel schwerer, als den prizipiell
suboptimal im Stereo/Quadro/Dolby 7.1 usf. -Schallfeld platzierten
Hörern/iNNen ...
Douglas Self hat in seinem Audio Power Amplifier
Design Handbook die Übertragungsfunktionen von quasikomplementären
Endstufen im Detail gemessen, einfach übelst.
Man scheint das wohl besser hinzubekommen wenn man nur will.
Yamaha hat das im RX-V3000 auch so gemacht. Und wenn man bedenkt
das dies damals ihr teuerster und fettester war dann haben sie
wohl Gruende dafuer gehabt. Jedenfalls haetten sie da wohl auch
normal machen koennen wie in ihren preiswerten Endstufen.
Ich hab das Schaltbild einer der Endstufen mal an....
Das passt schon mit der Endstufe. Bei der Dimensionierung muss man nur darauf achten, das die untere Stufe eine etwas niedrigere Verstärkung aufweist. D.h. bei den positiven Halbwellen muss man durchzählen, wieviele Stufen davor man in den Hfe zunehmenden oder abfallenden Bereich liegt.
1
Q14 pos + 105
2
Q12 pos + 110
3
Q52 pos + 110 --> 70
4
Q53C pos + 110 --> 70
5
Q54 pos + 30
6
7
Q14 neg - 95
8
Q12 neg - 90
9
Q57 neg + w 80
10
Q53A pos + w 80
11
Q58 pos + 30
Das wird versucht auszugleichen indem man für Q52/53C nicht zu hohe hfe-Typen nimmt. Im Bereich von 10-25% Aussteuerung sollten die hfe-Produkte bis zum Ausgang für positive und negative Signale nur wenig differieren.
Das passt schon mit der Endstufe. Bei der Dimensionierung muss man nur
Ich war aber auch ueberrascht als ich das Schaltbild gesehen habe.
Es ist schon richtig das die Hochzeit vom Quasikomplementaer wohl
knapp nach dem Roehrenzeitalter war als PNP noch eher schlecht gewesen ist.
Daher verwundert es schon das die das um 2000 rum nochmal gemacht
haben und ausgerechnet in einer Endstufe fuer 3400DM wenn sie
in ihren billigen Kisten fuer 1000DM normale Endstufen verwendet
haben.
Naja, wenn was kaputt geht braucht man halt nur einen Transistor kaufen. :-D
Quasi-Komplementär Endstufe gestoßen. Hier wird mit ja
jeweils 2 N-Kanal Fets gearbeitet.
Quasi-Komplementär mit FETs gibt es nicht. Bei FETs braucht man keine Darlington-Stufen, da kein Basisstrom verstärkt werden muß.
Quasi-Komplementär benutzt 2 Darlington-Stufen, wovon die eine standard und die andere komplementär ist. Der Trick dabei ist, daß der erste Transistor das Verhalten des Darlingtonschaltung bestimmt. Der Hauptunterschied zur konventionellen Darlingtonschaltung besteht darin, daß der komplementär Darlington nur 0,7V Schwellspannung hat, statt 1,4V.
Quasi-Komplementär wird heute nicht mehr verwendet, da es genügend pnp/npn Darlingtons zu kaufen gibt, z.B. MJ11032/MJ11033.
Alles war PNP weil NPN schlecht zu bekommen/herstellen?
Weiß ich gar nicht, bin ich evtl. zu jung für, von Germanium-Transistoren z.B. habe ich nicht mehr viel mitbekommen.
Endstufen mit wenig Leistung kann man mit fast allen Transistortypen bauen, bzw. man findet immer welche, die stark genug sind. Quasikomplementäre Schaltungen habe ich nur gesehen, als Germanium schon etwas aus der Mode war und wenn's um etwas mehr Bumms ging. Da wollte man offenbar den Leistungs-PNP wegrationalisieren.
Bei FETs ist das ja heute auch so, daß die wirklich dicken FETs mit viel Ampere und niedrigem R(ds)on alle N-Kanal-FETs sind. Wenn man einen wirklich leistungsstarken High-Side-Switch braucht weil die Masse nicht geschaltet werden darf oder so, geht auch das Gebastel mit Ladungspumpen los, um irgendwie einen N-Kanal-FET dafür einsetzen zu können, obwohl ein P-Kanal-Typ einfacher zu handhaben wäre.
aktuell beschäftige ich mich mit Verstärkern und bin dabei auf die
Topologie der Quasi-Komplementär Endstufe gestoßen. Hier wird mit ja
jeweils 2 N-Kanal Fets gearbeitet. Mich würde mal interessieren ob hier
jemand schon Erfahrungen damit gehabt hat. Beide FETs arbeiten ja wenn
man so will als unterschiedliche Verstärker Schaltungen. Der obere Fet
arbeitet als Sourcefollower und der untere der untere als Drainfollower.
Bekommt man so eine Schaltung stabil hin?
Wie die beiden gleichen FETs oder auch Transistoren arbeiten, hängt einzig und alleine von ihrer Ansteuerung ab. Meist ist der vermeintliche Sourcefolger gar keiner, sondern eine normale Sourceschaltung, wie auch beim anderen FET/Transistor. Wenn es ein Sourcefolger sein soll, muss er mit einem hohen Signalpegel angesteuert werden (z.B. mit mit einer Bootstrap-Schaltung um den Ausgangspegel angehoben), während der andere FET/Transistor in Source-/Emitterschaltung nur einen geringen Signalpegel zur Ansteuerung benötigt.
[..] muss er mit einem hohen Signalpegel angesteuert werden (z.B. mit
einer Bootstrap-Schaltung um den Ausgangspegel angehoben)
Das ist wohl bei den meisten Gegentakt-Endstufen mit hoher Leistung so. Erst Differenzverstärker, der das ganze Ding steuert, dann Spannungsverstärker und zum Schluss Stromverstärker für den Bumms. Der NPN-Transistor des Stromverstärkers ist im positiven Spannungspfad angeordnet. Manche Designs betreiben die Stufen vor dem Stromverstärker daher mit einer höheren Spannung (meist so 10..15V oberhalb des Stromverstärkers). Kann man sehr schön bei Class-H Endstufen sehen, die die Betriebsspannung des Stromverstärkers dynamisch erst bei hoher Aussteuerung auf die volle Spannung umschalten. Vorher arbeitet der mit einer verminderten Spannung, das reduziert die Verlustleistung.
Gab es auch schon als Germanium noch Mode war,
siehe Schaltplan.
War nur noch nicht die große Verbreitung, die kam mit den fetten Silizium-Endtransistoren auf. Die Ausstattung des HSV900 war der Bauteilsituation in der DDR geschuldet noch Germanium – der 2N3055 ist älter, aber etwas Vergleichbares war zu der Zeit in der DDR noch nicht zu haben. Sein Nachfolger HSV921 konnte dann bereits wenige Jahre später mit tschechischen KD606 arbeiten.
