Grundeinstellung für Endstufen

Hallo,

der allgemein als "Ruhestrom" bezeichnete Strom einer Endstufe durch die Endtransistoren dient den End-Transistoren zum gleichstrommäßigen Vorspannen ihrer Ube Strecke.
Ein Bipolarer Si T öffnet sich erst, wenn die Spannungsdifferenz zwischen seinem Emitter und seiner Basis etwa 700mV erreicht. Bei Kleinsignaltransistoren kann das später, bei Leistungstransistoren eher geschehen. Das hängt mit dem Stromfluß zusammen.
Durch Streuungen in der Fertigungstechnik lässt sich leider dieser Punkt nicht genau bestimmen. Im Allgemeinen wird man über eine Widerstandskombination oder eine Konstantstromquelle eine Vorspannung von etwa 600mV pro T (die Treiber Ube Strecken zählen mit) erzeugen. Um aber dann den Arbeitspunkt möglichst Punktgenau zu treffen, wird über einen regelbaren Spannungsteiler die Vorspannung für die BE-Strecken manuel nachgeregelt. Geschieht dieses nicht, so entstehen Übernahmeverzerrungen.
In dem Fall würde der Transistor also noch nicht leiten, obwohl er es müßte.

bildlich sieht so etwas so aus:



Die grüne Kurve ist die obere Halbwelle (positive), die rote die untere (negative). Man kann nun erkennen, daß beide Halbwellen nicht fließend ineinander übergehen. Genau dort ist der Punkt, an dem die Ube zu gering zum öffnen der T ist. Es fehlt also ein Stück Amplitude.
Zum öffnen benutz der Transistor also kurzerhand ein Stück von der Amplitude selbst.

So sieht eine Vorgespannte Amplitude aus:



Die Übergänge sind also fließend.

Die Ruhestromregelung:



Vorgespannt wird über R5 und R6 mit jeweils 1.4V. Jeder T eines Zweiges benötigt 0.7V Ube.

Hier hat es 4 Dioden als Ruhestromeinstellung. Man nutz nun den PN Übergang der Dioden, weil sie Spannungsmäßig der BE Strecke eins T entsprechen. Es sind 4 T in der reinen Endstufe (Stromverstärker) und die werden nun über die 4 Dioden leitend gemacht. Man kann dabei unschwer erkennen, daß die 4 Diodenstrecken passen müssen. Eine Abstufung erhält man nun nur durch das variieren zwischen 3, 4 oder 5 Dioden.
Wenn man so will, wird durch die Dioden die Ube Strecke der T "aufgedrückt"

Man könnte statt der Dioden auch normale Widerstände verwenden. Allerdings haben die einen anderen Temperaturgang als ein T. Wird ein T warm, so leitet er schon bei einer geringeren Ube.
Die Dioden tun das ebenfalls und wenn sie in thermischen Kontakt zu den Transistoren stehen, dann leiten sie bei Wärme auch besser und lassen mehr Strom durch sich selber hindurch und nehmen diesen wiederum den Transistoren weg. Der Ruhstrom sinkt also proportional zur Temperatur und lässt die Transistoren immer im gewünschten Vorspannungsbereich verweilen.

Eine besser Lösung als die mit den Dioden, ist der Einsatz eines Ruhestromtransistors. Zum einen kann man nun die gewünschte Vorspannung stufenlos einstellen, zum anderen ist der Temperaturgang mit den Endstufentransistoren fast identisch.
Der Ruheströmling muß immer in thermischen Kontakt zu den Treibern / End-T stehen. Man erreicht hier nicht nur eine Steurung, sondern eine Regelung.

Ein Bild:



Vorgespannt wird wieder über R5 und R6. Der T wird nun mittels der Kette R7 / P / R8 an seiner Basis vorgespannt und mehr oder minder geöffnet. Dadurch fließt entweder mehr oder weniger Strom durch ihn selbst und der Rest, der nicht durch ihn hinduch kann, fließt somit über die Treiber und End-T. Damit wird ihnen also eine höhere Ube angeboten und ihr Arbeitspunkt stabilisiert.

Der Arbeitspunkt:



Auf der X Achse ist die mögliche Aussteuerung eines Transistors dargestellt. Ganz rechts liegt der Bereich der Ube mit 0.7V. Dort kann der T nicht arbeiten und ist geschlossen.
In der Mitte ist mit Uce der Bereich angegeben, in dem der T arbeiten kann. Ganz links ist der Sättigungsbereich angegeben. In diesem Bereich kann der T ebenfalls nicht mehr arbeiten. Dieser Bereich ist die so genannte Restspannung oder Verlustspannung (Uv) eines T und liegt bei etwa 1V.

Die Y Achse zeigt links den möglichen Bereich des Basisteilers aus 2 Widerständen. Durch diese beiden R wird nun der Arbeitspunkt des T festgelegt. Man kann mit ihnen also den Betriebspunkt verschieben. Sind beide R gleich groß, dann schiebt sich der Arbeitspunkt auf Ub 1/2 und der T arbeitet im A Betrieb. Je größer Rb1 und kleiner Rb2 wird, desto weiter schiebt sich der Arbeitspunkt in den AB Bereich bis zum B Betrieb.

Der B-Betrieb ist etwas schwieriger zu beschreiben.
Dabei wird nur der Treiber auf seine Ube vorgespannt und über die Amplitude selbst und dem dazugehörigen Strom, wird über die Dimensionierung der Widerstände R3 und R4 (obiges Schaltbild) der End-T aufgedrückt. Das kann nun wahlweise bei 600mV oder bspw. 300mV geschehen. Zu diesem Zeitpunkt fließt dann schon ein ordentlicher Strom durch R3 und R4, der die Last, also den LS, zu einem Teil selber treibt.

Die Y Achse zeigt rechts weiterhin den Re. Schiebt man ihn gedanklich nach oben kann man erkennen, daß dadurch ebenfalls der Arbeitspunkt nach oben verschoben wird. In dem Moment muß also der Rb1 und Rb2 angepasst werden. Die Verstärkung sinkt, der Aussteuerbereich ist eingeschränkt.
Der Rc ist im Moment uninteressant, weil in der Kollektorschaltung unserer Treiber und End-T keine vorhanden sind. Man könnte für ihn aber auch die Verlustspannung Uv gedanklich einsetzen.
Der Rc hat bei einer Emitterschaltung einen Einfluss auf die Verstärkung. Das wird im Spannungstreiber, der Vorstufe des Stromtreibers oder Differenzverstärker interessant.

Ein Ruhestrom ist also im A oder AB Betrieb für jeden Transistor erforderlich, nur kann man den in einer Endstufe nicht einstellen. Diese sind berechnet, getestet und fest.

Da die Treiber und End-T für die Verzerrungen ein neuralgischer Punkt sind, wird dort eben mittels des einstellbaren Ruhestromes gearbeitet.

So denn, hoffe es hat geholfen,
viele Grüße

Vielen Dank für die ausführliche Erklärung.Das
hat mir schon sehr geholfen.