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Umstieg auf Symmetrisch

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Autor
Beitrag
pragmatiker
Administrator
#151 erstellt: 18. Jun 2005, 20:50

fabian16 schrieb:


Habt ihr evt. Quellen für die Diff-Stufe? Oder willst du (Henry) onder jemand anderes da etwas zu schreiben? Weil jetzt wo wir grad dabei sind würde ich das auch noch gerne mit besprechen.


Servus Fabian,

wenn Du den Differenzverstärker in die Finger nimmst, betrachte vielleicht vor allen Dingen zunächst einmal das Thema "DC-Offsets" - schließlich ist der ganze Verstärker von vorne bis hinten gleichspannungsgekoppelt....

Gruß

Herbert
wiesonich
Stammgast
#152 erstellt: 19. Jun 2005, 11:42
Moin,

eine kurze Frage noch in Richtung Threat-Titel:

Die unsymmetrischen Cinch-Eingänge meines Selbstbau-Verstärkers sollen über Koax-Kabel (RG58, schon gekauft) an die symmetrischen XLR-Ausgänge meiner DCX-Weiche angeschlossen werden. Beide Geräte sind geerdet, und die Signalmassen hängen im Gehäuse jeweils mit dran.

Alles soll unsymmetrisch betrieben werden; dafür hatte ich eigentlich vor, das Inverssignal im XLR-Stecker in der Luft hängen zu lassen und das eigentliche Signal über den Koax-Mittelleiter zu führen sowie die Signalmasse über den Schirm. Verbindungstechnisch also Standard, abgesehen vom Kabeltyp. Da wie gesagt beide Signalmassen jeweils an Erde hängen im Gehäuse, würde es hier doch keinen Vorteil bringen, statt des Koax-Kabels ein symmetrisches Kalbel, wie es weiter oben im Threat beschrieben wurde, zu verwenden, oder?

Gruß und Dank für ein kurzes Intermezzo
wiesonich


[Beitrag von wiesonich am 19. Jun 2005, 11:44 bearbeitet]
zucker
Inventar
#153 erstellt: 19. Jun 2005, 12:36
Hallo wiesonich,

Deine Frage muß ich überspringen, pelmazo oder pragmatiker werden da mit Sicherheit mehr wissen.

Fabian,

R12 kann nicht 3K haben.


Die 0,6V kommen von der Ube von Q10. Kann ich die 20mA auch hier annehmen? Wenn ja müssten die 3k für R12 stimmen.


Die 0,6V haben erstmal nichts mit der Ube zu tun. Die Ube addiert sich dann mit 0,7V hinzu. Das hängt mit dem öffnen des Q10 zusammen. Dazu kommt aber noch der gesetzte Strom der Diffstufe.
Deine gewünschten 0,6V Abfall über R12 hängen mit der gewünschten Reserve für den Emitterwiderstand zusammen. So weit mir bekannt ist, stellt ein Spannungsabfall von 0,4 bis 0,8V einen guten Wert dar.
Geht man jetz von 0,6V als Spannungsabfall über R12 aus, berechnet er sich wie folgt:

0,6V / 20mA (die von oben) = 30 Ohm.

Herbert schrieb von der DC Kopplung.
Gehen wir mal vom originalen Schaltbild aus.

Der 8,2K R von Ub+ zum Emitter des BSS92 läßt 1,75mA in die Diffstufe fließen. Dieses errechnet sich aus dem Wert der Z-Diode (hier 15V) - der Ube des BSS92 (0,6V) = 14,4V
Diese 14,4V / die 8,2K = 0,00175A (1,75mA)

Dieser Strom soll zu gleichen Teilen durch die beiden Diff-T nach Ub- fließen und dabei Gleichstrommäßig den unteren U-Treiber BD911 (hier nun in Deinem Plan Q10) aufmachen.

Wir wissen, daß am R12 0,6V abfallen sollen.
Wir wissen, daß Q10 eine Ube von 0,7V zum öffnen benötigt.
0,6V + 0,7V = 1,3V

Rb nach Ub- des Q10 (im originalen Plan mit 1,2K bewertet) =
1,3V / 0,000875A (Hälfte des Stromes aus der Konstantstromquelle um den BSS92 mit 8,2K Re) = 1,485K

Im originalen Plan sind dafür 1,2K vorgesehen.
Jetzt gehen wir mal andersrum vor.
0,000875A x 1200R = 1,05V
Über dem 1,2K stehen hier also 1,05V. Zieht man davon 0,7V Ube ab, so erhält man für den Emitterwiderstand des BD911 (bei Dir nun R12), einen Spannungsabfall von etwa 0,35V.
Nimmt man nun diese 0,35V / 10R (das ist der Wert des Emitterwiderstandes des BD911), dann ergibt sich ein Strom von 35mA durch diesen R und den BD911.


[Beitrag von zucker am 19. Jun 2005, 12:54 bearbeitet]
zucker
Inventar
#154 erstellt: 19. Jun 2005, 13:18
Version 4
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zucker
Inventar
#155 erstellt: 19. Jun 2005, 13:22
Hier ist mal Dein Plan zurück. Wundere Dich nicht über die Ruhestromkette, wir haben nur etwa 1,6V, weil es einfache End-T sind.
Es ist nun eine Diffstufe vorgesetzt und der Sinuseingang auf 0V. Damit kannst Du eine Simulation ohne Eingangssignal durchführen und die Stromwerte besser sehen.
Wie die Simulation erfolgt weißt Du?
Auf "Run" drücken und mit der Strommesszange oder dem Voltmeterabgriff an die entsprechenden Bauteiel "fassen"
Der Ruhestrom ist mal mit etwa 28mA angenommen.
fabian16
Stammgast
#156 erstellt: 19. Jun 2005, 13:48
Danke. Ich war gerade dabei den Plan selbst zu machen
Is aber schön dass du es gemacht hast.

Bis auf R20, 21, 22 und C1 ist mir alles klar. Dazu hast du ja auch gut nachvollziehbar die Berechnungen gepostet. R22 hat etwas mit dem Eingangswiderstand zu tun und R20 R21 und C1 sind für die Gegenkopplung zuständig, soviel ist auch klar.

Ich habe die ganze zeit zum Thema DC-Offset gegoogelt aber leider noch nichts gefunden. Es wäre toll wenn du zu diesen dingen bei gelegenheit noch etwas posten könntest.
Jetzt drängt sich mir die Frage auf: Warum sind die Entwickler der orginalschaltung den Weg mit Stromspiegel und Vorspannung über Dioden gegangen? Das ist doch 1. etwas umständlicher und 2. wie bereits geklärt keinesfalls besser. Die einzigen Vorteile sind doch dass man so gut wie nichts einstellen muss und somit auch nichts falsch machen kann. Zudem ist es einfacher verschiedene Betriebsspannungen zu verwenden oder?
zucker
Inventar
#157 erstellt: 19. Jun 2005, 14:40

Bis auf R20, 21, 22 und C1 ist mir alles klar. Dazu hast du ja auch gut nachvollziehbar die Berechnungen gepostet. R22 hat etwas mit dem Eingangswiderstand zu tun und R20 R21 und C1 sind für die Gegenkopplung zuständig, soviel ist auch klar.


R20, R21 und C1 sind die globale Gegenkopplung (GK). Hier sind halt nur die Werte vom Original eingepinselt. Das hat erstmal noch nichts zu sagen.

R22 ist ein Basisableit R, denn irgendwo muß der Basisstrom der 1. Diffstufe hin. Er muß groß gewählt werden, weil er einen Parallelwiderstand zum 1. T darstellt und somit bei geringeren Werten den Eingangswiderstand verringert. An den Eingang müssen noch ein paar Begrenzugsbauteile für eine festgelegte obere Eingangs-bzw. Übertragungsfreq. hin.


Ich habe die ganze zeit zum Thema DC-Offset gegoogelt aber leider noch nichts gefunden. Es wäre toll wenn du zu diesen dingen bei gelegenheit noch etwas posten könntest.


Im Prinzip ist das nix weiter, als eine strom und spannungsstabilisierte R Kette von Ub+ nach Ub- mit einem Mittelabgriff an die Basis des 1. oder 2. T der Diffstufe.
Man stellt damit den Ausgang der Endstufe auf 0mV ein, macht ihn also Gleichspannungsfrei. Ohne Offsetkompensation sollte die Stufe dennoch nicht mehr als um +/- 40mV abweichen, sonst ist was faul.


Jetzt drängt sich mir die Frage auf: Warum sind die Entwickler der orginalschaltung den Weg mit Stromspiegel und Vorspannung über Dioden gegangen? Das ist doch 1. etwas umständlicher und 2. wie bereits geklärt keinesfalls besser. Die einzigen Vorteile sind doch dass man so gut wie nichts einstellen muss und somit auch nichts falsch machen kann. Zudem ist es einfacher verschiedene Betriebsspannungen zu verwenden oder?


In der Tat - der Spiegel ist mir an der Stelle auch suspekt.
Meine Vermutung:
Wir wissen, daß im Leistungsfall der oberen Amplitudenhälfte ein kräftiger Strom durch R13 (2K Vorspannungs R von Ub+) fließen muß. Normalerweise gibt das immer ein Problem. Deshalb setzt man eigentlich eine Bootstrapschaltung dahin. Nun haben sie da für R13 einen T (BD912) eingesetzt. Das ist gut und bringt den erforderlichen Strom, weil der T nach Kräften zieht. Um ihn aber wiederum leitend zu bekommen und stabil im Strom, benötigt er für seine Basis ebenfalls eine U-vor mit Strom um eben den Strom in allen Lagen durch seine CE Strecke im Kennfeld zu bekommen.

Hier teilt sich jetz die Theorie.

Baut man einen asymm Verstärker wie diesen hier, also mit einer Diffstufe, dann wird das Signal unten am Spannungstreiber eingespeist. Für den oberen T kann man eine Konstantstromquelle an seine Basis, in Form der Konstantstromquelle der Diffstufe bringen.

Eine andere Möglichkeit ist eben diese hier. Der Strom der Diffstufe wird gespiegelt nach oben gebracht und möglicherweise wird durch die Amplitudenauslenkung ein Impulsstrom an die Basis des oberen T gebracht. Ich geh jetz sogar mal soweit und schreibe, der obere T wird zum Einspeispunkt und echtem Spannungstreiber gemacht.
Ich kenne diese Art der Schaltung nicht, weil ich immer 2 Diffstufen einbaue.

Womit ich hierbei meine Probleme habe, ist der eigentliche Phasenversatz zwischen Ausgang und Eingang. Wenn der Ausgang + wird, dauert es eine Weile, bis der Spiegel den Impuls über die 2. Diffstufe bekommt und nach oben drückt. Wenn dem so ist, dann wäre es eine Erklärung für das Fehlen sämtlicher Kondensatoren für die Begrenzung der oberen Übertragungsfreq.

Fabian, hier brauchen wir mal einen Fachmann.
wiesonich
Stammgast
#158 erstellt: 19. Jun 2005, 15:29
Skandal!

Ein Mod überspringt eine Frage zum Thema!
Ich such nochmal´n Bisschen. Weitermachen, Jungs!
fabian16
Stammgast
#159 erstellt: 19. Jun 2005, 17:08

Für den oberen T kann man eine Konstantstromquelle an seine Basis, in Form der Konstantstromquelle der Diffstufe bringen.

In unserem Fall haben wir doch jetzt garkeinen oberen T mehr (U-Treiber). Warum war dieser dann in der orginal Schaltung nötig? Oder hat das wiederum was mit der Vorspannung über Dioden zu tun?

Welche vorteile ergeben sich denn effektiv durch eine 2. Diffstufe?

Da wir jetzt durch Q10 nur noch 20mA haben könnte man doch auch einen "besseren" U-Treiber einsetzten, dann den verwendeten BD911 habt ihr ja bereits als "Wuchtbrumme" (oder so ähnlich) bezeichnet.
Nebenbei bemerkt, wird der U-Treiber im reellen betrieb (org. Schaltung) trotz großem Kühlblech extrem warm/heiß.

Ja gut, dann lass mal auf nen Fachmann warten
zucker
Inventar
#160 erstellt: 19. Jun 2005, 19:38

In unserem Fall haben wir doch jetzt garkeinen oberen T mehr (U-Treiber). Warum war dieser dann in der orginal Schaltung nötig? Oder hat das wiederum was mit der Vorspannung über Dioden zu tun?


Richtig Fabian, da ist im Moment keiner drin, sondern ein R. Es ging mir dabei darum, daß Du die Berechnung und den Zusammenhang dieses wichtigen Bauteils erkennst.
Wir wollen (oder sollten) da aber wieder einen T einbinden, damit eben der Strom immer voll lieferbar ist. Wenn das nicht der Fall ist, dann gibt das bei Vollaussteuerung Probleme bei der oberen Halbwelle. Auf dem Oszischrim kann man dann ein abreißen oder "wurschteln" der Kurve sehen.


Welche vorteile ergeben sich denn effektiv durch eine 2. Diffstufe?


Oftmals ergeben sich sogar Nachteile. Es ist nicht ganz einfach, beide Seiten gleich hin zubekommen. Ich hab mich auf 2 Diffstufen "eingeschossen", obwohl der Einsatz einer manchmal gar nicht so schlecht gewesen wäre. Ein Vorteil der 2. Diff-Stufen und der daraus folgenden echten 2 U-treiber ist unbenommen die extreme Stromlieferfähigkeit ohne große Konstantquellen für sie selbst.


Da wir jetzt durch Q10 nur noch 20mA haben könnte man doch auch einen "besseren" U-Treiber einsetzten, dann den verwendeten BD911 habt ihr ja bereits als "Wuchtbrumme" (oder so ähnlich) bezeichnet.
Nebenbei bemerkt, wird der U-Treiber im reellen betrieb (org. Schaltung) trotz großem Kühlblech extrem warm/heiß.


Da sind wir beim nächsten Problem. Zunächst sei gesagt, daß parallel über die Basis und den Kollektor eines jeden U-Treibers ein C gehört. Er sorgt mit Hilfe des Innewiderstandes und der kapazitiven Parasitäten des T für die Begrenzung der zu übertragenden Freq. Man nennt den C auch Millerkapazität. Selbigen Ausdruck gibt es auch für den T selber, man spricht dann eben vom Millerkondensator oder Millereffekt. Das ganze hängt mit der Umladezeit zwischen sperren und leiten eins T zusammen und bedarf eines kräftigen Stroms. Das wiederum im Bezug auf die zu wünschende Übertragungsfreq. ohne Phasenversätze bestimmt den zu liefernden Strom von der Diff-stufe.
Dazu und zur Berechnung später mehr.

Keinesfalls benötigt man als U-Treiber Leistungs-T wie die BD 911/912. Zum einen sind sie viel zu langsam, zum anderem ist ihr Hfe zu gering und außederm haben sie eine viel zu geringe obere Grenzfreq. Gut geeignet sind Video-T`s. Ich verwende gerne die 2SA 1142 / 2SC 2682. Auch die 2N 5401/5551 oder die BC 639/640 sind geeignet. Es ist halt eine Frage des Stromes und der Ptot dieser Stufe. Die Miniplast-T sind schwer kühlbar, die Japaner hingegen durch ihre Bauform (die kleineren als TO 220) passen gut auf kleine Kühler. Dazu kommt aber wiederum, daß jede Kühlflache eine Kapazität aufgrund ihrere Fläche aufweist. Das kann man auch nicht ganz vernachlässigen - obwohl - hier hätte es wahrscheinlich keinen Einfluß.
pelmazo
Hat sich gelöscht
#161 erstellt: 20. Jun 2005, 16:04

Warum sind die Entwickler der orginalschaltung den Weg mit Stromspiegel und Vorspannung über Dioden gegangen?


Das sind zwei voneinander getrennt zu sehende Entwurfsentscheidungen. Man kann ohne weiteres die Dioden durch den Vbe-Multiplizierer ersetzen und den Spiegel behalten. Oder umgekehrt.

Über die Vorspannungserzeugung wurde ja schon diskutiert, sie gehört eigentlich zur Ausgangsstufe. Es kam ja schon zur Sprache daß sich der Verstärker (in aller Regel) in drei Stufen aufgliedert: Differenzverstärker, Spannungsverstärker und Ausgangsstufe (Stromverstärker). Der Stromspiegel gehört zum Spannungsverstärker.

Für jede der drei Stufen gibt's eine Reihe verschiedener Lösungen mit jeweils verschiedenen Eigenschaften und Kompromissen. Wie üblich gehen dabei die Meinungen auseinander was denn in welchem Fall besser ist. Mir geht es gar nicht darum, dem Katalog von Meinungen eine weitere hinzuzufügen, sondern gebe einfach ein paar Gedankenanstöße:

Die einfachste Form der Spannungsverstärkerstufe besteht aus einem Transistor mit einer passiven Last (Widerstand). Das ist der von zucker im letzten Spice-Listing gepostete Fall (Q10/R13). Diese Lösung hat den Vorteil der Einfachheit, aber auch einige Nachteile, wie z.B. begrenzter verfügbarer Strom durch R6, Stromabhängigkeit von der Betriebsspannung, etc.

Ein Schritt zur Verbesserung ist Bootstrapping, da gabs auch mal irgendwo ein Schaltbild dazu, mir ist aber entfallen wo. Man teilt dazu R13 in zwei Teile und benutzt einen Kondensator vom Mittelpunkt zum Verstärkerausgang. Dadurch nähert man sich dem Verhalten einer Konstantstromquelle an.

Oder man ersetzt gleich R13 durch eine Konstantstromquelle (aktive Last).

In allen diesen Arrangements arbeitet die Spannungsverstärkerstufe in Klasse A. Wenn man die Spannungsverstärkerstufe in Push-Pull-Technologie ausführt, dann kann man u.U. auch in AB oder B arbeiten. Eine solche Möglichkeit ergibt sich durch Einsatz des Stromspiegels, wodurch zwei entgegengesetzte Ansteuersignale für den oberen und den unteren Transistor des Spannungsverstärkers zur Verfügung stehen. Man kann jetzt durch entsprechende Auslegung der Widerstandswerte festlegen, in welcher Klasse man arbeiten will. Klasse A ist natürlich immer noch möglich, wenn man dafür sorgt daß in jedem Betriebsfall sowohl oberer als auch unterer Transistor leitend sind. In diesem Fall kann man aber fragen worin dann noch der Vorteil gegenüber dem einfachen Spannungsverstärker mit aktiver Last besteht.

Eine weitere Möglichkeit, die Spannungsverstärkerstufe als Push-Pull-Stufe auszuführen liegt in der Verwendung eines symmetrischen Differenzverstärkers wie von zucker beschrieben. Das spart den Spiegel, verdoppelt aber den Aufwand im Differenzverstärker.

Edit: ich habe irrtümlich von Stromverstärker geschrieben wo Spannungsverstärker gemeint war, das ist jetzt berichtigt.


[Beitrag von pelmazo am 20. Jun 2005, 18:33 bearbeitet]
pragmatiker
Administrator
#162 erstellt: 20. Jun 2005, 17:37

pelmazo schrieb:


Oder man ersetzt gleich R13 durch eine Konstantstromquelle (aktive Last).

In allen diesen Arrangements arbeitet die Spannungsverstärkerstufe in Klasse A. Wenn man die Spannungsverstärkerstufe in Push-Pull-Technologie ausführt, dann kann man u.U. auch in AB oder B arbeiten. Eine solche Möglichkeit ergibt sich durch Einsatz des Stromspiegels, wodurch zwei entgegengesetzte Ansteuersignale für den oberen und den unteren Transistor des Stromverstärkers zur Verfügung stehen. Man kann jetzt durch entsprechende Auslegung der Widerstandswerte festlegen, in welcher Klasse man arbeiten will. Klasse A ist natürlich immer noch möglich, wenn man dafür sorgt daß in jedem Betriebsfall sowohl oberer als auch unterer Transistor leitend sind. In diesem Fall kann man aber fragen worin dann noch der Vorteil gegenüber dem einfachen Spannungsverstärker mit aktiver Last besteht.
.

Eine aktive Last (als Konstantstromquelle) ist aus meiner Sicht gegenüber einer passiven R-Last immer zu bevorzugen - und die (relative) Unabhängigkeit des Quellenstroms von der Versorgungsspannung (und der damit eingergehenden zusätzlichen Brummunterdrückung) ist nur einer der Gründe.

Ich würd' bei den Vorstufen im A-Betrieb bleiben (ggf. mit gleitendem Übergang in den AB-Betrieb bei großer Aussteuerung), solange die Verlustleistungen nicht so groß werden, daß sich das aus Wirkungsgradgründen verbietet. Hierdurch arbeitet man in jedem Fall bei beiden Hälften des Verstärkers mehr oder weniger im "linearen" Bereich der jeweiligen Kennlinien und sollte keine Symmetrieprobleme haben, die sich durch eine mögliche, nichtoptimale Ergänzung der beiden Halbwellen im B-Betrieb im Kleinsignalbereich möglicherweise ergeben können.

Gruß

Herbert
zucker
Inventar
#163 erstellt: 20. Jun 2005, 19:45
Wenn ihr schreibt, daß Push Pull oder die U-Treiber als Gegentakt arbeiten soll, dann plädiere ich für 2 Diffstufe. Wenn der Spiegel den oberen U-Treiber speisen soll und das als B Betrieb, dann muß er den Umweg über die GK nehmen, sonst kommt kein Signal zum oberen U-Treiber und das ist garantiert mit Laufzeitenverzögerungen behaftet. Der Spiegel wird in seiner Amplitude von der Basis des invertierenden T der Diffstufe gesteuert und das ist ein Umweg.
Oder seh ich etwas falsch?
pelmazo
Hat sich gelöscht
#164 erstellt: 20. Jun 2005, 21:19

zucker schrieb:
Wenn ihr schreibt, daß Push Pull oder die U-Treiber als Gegentakt arbeiten soll, dann plädiere ich für 2 Diffstufe. Wenn der Spiegel den oberen U-Treiber speisen soll und das als B Betrieb, dann muß er den Umweg über die GK nehmen, sonst kommt kein Signal zum oberen U-Treiber und das ist garantiert mit Laufzeitenverzögerungen behaftet. Der Spiegel wird in seiner Amplitude von der Basis des invertierenden T der Diffstufe gesteuert und das ist ein Umweg.
Oder seh ich etwas falsch?


Wie meinst Du das: "Umweg über die GK"? Die globale Gegenkopplung des gesamten Verstärkers hat nichts mit dem Stromspiegel zu tun. Oder redest Du von der lokalen GK mittels Emitterwiderstand bei den Transistoren im Spannungsverstärker?
zucker
Inventar
#165 erstellt: 21. Jun 2005, 07:52
Hallo pelmazo,

vergiss das obere, war nicht die Wucht.
Hier hab ich mal den Augenblick des positiven Durchgangs skizziert, so müßte der Fall ablaufen. Die Basis des T2 ist mal bewußt auf 0 gesetzt, damit er nicht ausgleichen kann.


Stimmt?

Also wenn, dann finde ich die Art der Ansteuerung gut, es ist in dem Fall eine richtige Symmetrierung.
Dennoch bleiben Fragen:
Bei 2 Diffstufen geht das Signal direkt auf die U-Treiber, hier muß man für T6 zusätzlich T3 und T4 bemühen. Wieviel Zeit vergeht da?

Warum ist in den Kollektorleitungen des T1 und des T4 vor den Basen des T5 und T6 im Original ein 470R eingesetzt?

Wie sicher sind solche Spiegel bezüglich der tatsächlichen Stromgleichheit und des Stromtransfers?

Die Bibel hat ja einiges an Spiegeln zu bieten, nur der Aufwand ist ja gigantisch.

viele Grüße
pelmazo
Hat sich gelöscht
#166 erstellt: 21. Jun 2005, 08:47

zucker schrieb:
Stimmt?


Ja. Du zeigst den Grenzfall, bei dem der Spannungsverstärker schon im B-Betrieb ist (kein Strom mehr durch T5). Es ist die Frage inwiefern der in der Praxis auftritt, bzw. auftreten soll.


Bei 2 Diffstufen geht das Signal direkt auf die U-Treiber, hier muß man für T6 zusätzlich T3 und T4 bemühen. Wieviel Zeit vergeht da?


Wenig.

Stromspiegel sind recht schnell. Konkrete Werte hängen zwar von den verwendeten Transistoren und den Eigenschaften der Last ab, aber die Verzögerung sollte im unteren Nanosekundenbereich liegen.


Warum ist in den Kollektorleitungen des T1 und des T4 vor den Basen des T5 und T6 im Original ein 470R eingesetzt?


Die Überlegung des Entwicklers kenne ich nicht. Man kann versuchen, die im Ruhezustand auftretende Uce der beiden Transistoren im Differenzverstärker in etwa gleich zu machen. Dadurch werden die Betriebsbedingungen der Transistoren so gut wie möglich zur Übereinstimmung gebracht. Du kannst ja mal nachrechnen ob das bei den verwendeten Widerständen hinhaut. Die am Widerstand abfallende Spannung verringert ja die Uce entsprechend. Als Nebeneffekt sinkt auch die Verlustleistung im Transistor.


Wie sicher sind solche Spiegel bezüglich der tatsächlichen Stromgleichheit und des Stromtransfers?


Kommt drauf an

Genau deswegen gibt's ja verschiedene Schaltungsvarianten.


Die Bibel hat ja einiges an Spiegeln zu bieten, nur der Aufwand ist ja gigantisch.


Du meinst Tietze-Schenk? Finde ich gerade gut daß da so viel drüber drin steht. Stromspiegel sind wichtige und nützliche Schaltungselemente. Welchen Aufwand meinst Du, den zum Lesen? Der einfache Stromspiegel ist ja nicht aufwändig, da findest Du im Tietze-Schenk wesentlich aufwändigere Konstruktionen.

Da drin findest Du auch die Antwort auf Deine Frage nach der Qualität des Stromtransfers. Schlüsselworte sind hier Ausgangswiderstand und Konstanz des Übersetzungsverhältnisses.
zucker
Inventar
#167 erstellt: 21. Jun 2005, 09:03

Welchen Aufwand meinst Du, den zum Lesen?


Du nun wieder.

Ich meinte eher die ganze Problematik Diff-Stufe mit Kaskoden, Spiegel und Konstantstromquellen als Bauteil und Schaltungsaufwand. Mir scheint aber, daß braucht man eher bei Messgeräten. In einer Endstufe dürfte es so wie es hier ist reichen.

Hab Dank.
pelmazo
Hat sich gelöscht
#168 erstellt: 21. Jun 2005, 09:43

zucker schrieb:
Ich meinte eher die ganze Problematik Diff-Stufe mit Kaskoden, Spiegel und Konstantstromquellen als Bauteil und Schaltungsaufwand. Mir scheint aber, daß braucht man eher bei Messgeräten. In einer Endstufe dürfte es so wie es hier ist reichen.


Es ist immer eine gute Idee, mit dem Einfachen anzufangen und das Kompliziertere nur dann zu nehmen wenn man aus einem bestimmten Grund mit dem Einfachen nicht auskommt. Der einfache Stromspiegel ist allein schon deswegen oft ausreichend, weil man durch geschickte Wahl der Emitterwiderstände schon sehr gute Genauigkeit erreichen kann. Transistoren mit hoher Stromverstärkung helfen auch. Kompliziertere Schaltungen braucht man eigentlich bloß bei spezielleren Anforderungen. Soll heißen, Du merkst dann schon wenn der normale Stromspiegel nicht reicht.

Vergiß nicht daß die Diskussion von Stromspiegelschaltungen im Tietze-Schenk streckenweise auf die Verwendung in IC's ausgerichtet ist. Dort herrschen andere Bedingungen als für den Entwickler diskreter Schaltungen. Dort kann man nicht jeden Transistor für den Zweck optimieren, weil alle Transistoren mit dem gleichen Prozeß erzeugt werden. D.h. man kämpft u.U. mit niedrigen Stromverstärkungen, die man durch geeignete Schaltungen wieder kompensieren muß. Außerdem sind Transistoren im IC billiger als Widerstände etc., also ist eine Schaltung mit vielen Transistoren kein Nachteil.
pragmatiker
Administrator
#169 erstellt: 21. Jun 2005, 16:58
@pelmazo
@zucker

Ich verfolg' Eure Stromspiegel-Diskussion mit Interesse...haben wir doch heute eine Schaltung mit einem modifizierten Wilson (2 * BCV61 thermisch gekoppelt) in Betrieb genommen und lassen ihn über Nacht rennen, um zu sehen, wo die ganze Sache morgen früh driftmäßig steht....
Die Anwendung ist hier übrigens umgekehrt zum Verstärker in diesem Thread: Wir bilden hier eine Spannung von ca. 37[V], die auf einem DC-Offset von 24[V] steht, über den Umweg des Stromspiegels in eine massebezogene kleinere Größe ab. Dieser Stromspiegel ist die Aufbereitung des Gegenkopplungssignals für einen recht schnellen Leistungsregler - die Phasengang- und Stabilitätsmessungen dazu sind morgen dran. Ach ja, für High-Power-Audio-Freaks wäre das sicher eine interessante Größe (aber leider ist es in unserem Fall optische Meßtechnik): Die DC-Dauereingangsleistung der Gesamtanordnung liegt so im Bereich um 5 - 6[kW].... wir fahren also mehr oder weniger im "Class-A-Betrieb" (auf die kurze lineare Steuerkennlinie bezogen)... ...Schaltungsfehler melden sich in diesem Fall unmittelbar unter deutlich vernehmbarer Rauch- und Geräuschentwicklung zu Wort....

Ich weiß, das war jetzt "off-topic"...bitte zerknirscht um Nachsicht...aber wegen des Stromspiegelthemas hab' ich das mal einfach angebracht.

Gruß

Herbert

Ach ja, weil ja vielleicht doch nicht alles in der "roten Bibel" steht:

http://www.enee.umd.edu/courses/enee312-1.F2002/312slides2.pdf


[Beitrag von pragmatiker am 21. Jun 2005, 18:03 bearbeitet]
fabian16
Stammgast
#170 erstellt: 22. Jun 2005, 17:39
Hallo,
Also wohl doch eher zwei U-Treiber verwenden.
Doch zu was würdet ihr dann tendieren, bzw. könntet ihr mir empfehlen? Zeit und Aufwand spielen eine eher untergeordnete rolle, weshalb ich auch gerne mehrere arten ausprobiere.

Das passt jetzt zwar nicht ganz, ist mir aber eben eingefallen:
Wäre es nicht auch geschickt den Verstärkungsfaktor ganz am anfang (ich meien da die sym-unsym Vorstufe) schon recht hoch zu zu setzten? Dann hätte man doch schonmal ein stärkeres Signal und es wäre doch auch Störungsunanfälliger oder?

Wenn das totaler Misst ist korrigiert mich
zucker
Inventar
#171 erstellt: 22. Jun 2005, 18:44

Also wohl doch eher zwei U-Treiber verwenden.


Für meinen Teil ein kräftiges "Ja".
Jede Seite soll sich ihr gebrauchtes holen können. Ob es dabei mit dem Spiegel oder 2 Diffstufen oder einer Konstantquelle für den oberen (oder unteren) U-treiber geschieht, ist m.E. Geschmackssache.


Wäre es nicht auch geschickt den Verstärkungsfaktor ganz am anfang (ich meien da die sym-unsym Vorstufe) schon recht hoch zu zu setzten? Dann hätte man doch schonmal ein stärkeres Signal und es wäre doch auch Störungsunanfälliger oder?


Dem Anliegen kann ich jetzt nicht so recht folgen. Setzt Du die Ausgangsspannung der Vorstufe hoch, sagen wir ruhig mal auf 9V eff, dann kann man die globale Gegenkopplung zwar auf vielleicht 3:1 setzen aber das ändert nichts am Stromverstärker.
Allerdings ist ein Heraufsetzen der Eingangsspannung durch die Möglichkeit der strafferen Gegenkopplung nicht ganz verkehrt, weil sich dadurch auch der Dämpfungsfaktor erhöhen wird. Zudem ist auch eine geringere Phasendrehung auf die Basis der Inversstufe der Diff-stufe duch den GK-Kondensator (der im Original nicht vorhanden ist) möglich, weil eben der GK Widerstand geringer ausfallen kann. Das dürfte bei Emitterfolgern eigentlich nicht das Problem sein, weil der High Weg von den Treiberemittoren abgenommen werden kann. Allerdings haben wir hier Darlington in der Endstufe und kommmen daher nicht an diese heran. Ganz problematisch wird dieser Fall bei Compoundstufen, wo also die Stromtreiber und End-T in Emitterschaltung arbeiten.
Dieser C ist aber sehr wichtig, begrenzt er doch die Endstufe nach oben hin und schließt auch die Schleife.
Von daher wäre eine Anhebung des Eingangssignales von den 0db (775mV) auf sagen wir 2Veff schon eine gute Sache. In dem Fall könnte die Globale GK bei den 40V Ub einen Wert von 470R für den GK-R nach Masse (über Elko) und 6,8K für den GK-R vom Ausgang betragen. In dem Fall dürften mehrere Möglichkeiten für den GK-C bestehen. Bei angenommenen 27p läge die anzunehmende einsetzende Abfallfreq. bei etwa 500Khz und hätte möglicherweise bei 800Khz ihren Zweck erfüllt.
Es geht jetzt dabei nicht darum aus dem Teil einen MW Sender zu bauen, sondern um die Phasengleichheit im zu übertagendem Band. Die Endstufe soll vor dem Eingang und mit den Miller-C im allgemeinen bgrenzt werden. Da der GK-C aber ein hocheffizientes Bauteil ist, soltte dieser Weg voll ausgeschöpft werden.
Mögliche Reißer in den Amplitudenflanken können immer noch ohne größere Einflüsse mit C`s vor den Basen der Stromtreiber (hier Darlingtonbasis) gegen Masse oder die jeweilige Ub und / oder Vorwiderständen zu den Basen
beseitigt werden.
pelmazo
Hat sich gelöscht
#172 erstellt: 22. Jun 2005, 19:22

fabian16 schrieb:
Zeit und Aufwand spielen eine eher untergeordnete rolle, weshalb ich auch gerne mehrere arten ausprobiere.


Dann würde ich an Deiner Stelle mehrere Arten ausprobieren (mit LTspice und am besten auch in der Realität).


Wäre es nicht auch geschickt den Verstärkungsfaktor ganz am anfang (ich meien da die sym-unsym Vorstufe) schon recht hoch zu zu setzten? Dann hätte man doch schonmal ein stärkeres Signal und es wäre doch auch Störungsunanfälliger oder?


Das stimmt, wie auch von Zucker schon gesagt. Hohe Pegel und niedrige Widerstände sind meist gut, weil sie störunempfindlicher machen. Leider kosten sie Strom und produzieren Wärme. Folglich läuft's wieder auf einen Kompromiß hinaus.

Wenn Du eine Vorstufe hast, dann spricht nichts dagegen, den Ausgang der Vorstufe so hochpegelig zu machen, daß Vorstufe und Endverstärker ungefähr zugleich in die Begrenzung gehen. Der Endverstärker vielleicht etwas vor der Vorstufe. Wenn zwischen Vor- und Endstufe allerdings noch ein Lautstärkepoti sitzt dann muß man noch drüber nachdenken wann was begrenzen soll wenn das Poti nicht ganz aufgedreht ist.
fabian16
Stammgast
#173 erstellt: 22. Jun 2005, 19:31
Ja, genauso war das gemeint. Jedoch dachte ich zudem, dass wir dann ja schon "am anfang" der ganzen Schaltungen ein sarkes Siganl haben und sich dann ja auch störsignale nicht so stark auswirken...Da ja aber die die wenigsten störungen im Gehäuse auftreten klärt sich die sache von selbst

Wie gehts jetzt weiter? Soll ich mal versuchen was weiter im Plan zu ändern oder habt ihr erst noch vor genauere erklärungen zu bringen? Ich weiß halt nicht ob es sinn macht wenn ich mich jetzt im plan austobe und dann am ende erstmal meine fehler verbessert werden müssen

Offtopic: Gibt es abgeschirmte Platinenverbindungskabel? (die dünnen Kabel mit steckern; ihr wisst sicher was ich meine)

Mit der Vorstufe (sym-unsym) warte ich dann aber erstma bis die endstufe fertig ist.
pelmazo
Hat sich gelöscht
#174 erstellt: 22. Jun 2005, 22:51

fabian16 schrieb:
Wie gehts jetzt weiter? Soll ich mal versuchen was weiter im Plan zu ändern oder habt ihr erst noch vor genauere erklärungen zu bringen?


Ich weiß nicht inwiefern Du bereit bist, auch selber ein paar Berechnungen und theoretische Überlegungen zu machen. Die Meisten haben ja vor den einfachsten Formeln Schiß. Der Eine probiert auch lieber verschiedene Schaltungsvarianten aus während der Andere lieber die Grundlagen lernen will.

Auf der mehr theoretischen Seite (trotzdem nützlich) könntest Du Dich mit der Gegenkopplung beschäftigen, auf der praktischen Seite könntest Du z.B. mal ausprobieren, wie man jede einzelne Stufe für sich, also ohne globale Gegenkopplung, dazu bringt, möglichst kleine Verzerrungen zu produzieren.

Zum Beispiel: Versuche mal zu simulieren (oder sogar aufzubauen) wie der Stromverstärker allein (mit Vorspannungserzeugung, aber ohne Spannungsverstärkerstufe) sich bezüglich Verzerrungen verhält. Welchen Einfluß hat die Vorspannungserzeugung darauf? Welchen Einfluß haben die Emitterwiderstände der Leistungstransistoren darauf?


Offtopic: Gibt es abgeschirmte Platinenverbindungskabel? (die dünnen Kabel mit steckern; ihr wisst sicher was ich meine)


Flachbandkabel? Gibt's abgeschirmt, ist aber teuer. Als billigere Abhilfe nimmt man ein normales unabgeschirmtes Flachbandkabel und verbindet jeden zweiten Draht mit Masse.
pragmatiker
Administrator
#175 erstellt: 23. Jun 2005, 06:47

pelmazo schrieb:


Auf der mehr theoretischen Seite (trotzdem nützlich) könntest Du Dich mit der Gegenkopplung beschäftigen, auf der praktischen Seite könntest Du z.B. mal ausprobieren, wie man jede einzelne Stufe für sich, also ohne globale Gegenkopplung, dazu bringt, möglichst kleine Verzerrungen zu produzieren.


@fabian16:

Ein Vorschlag hierzu: Wie wär's, eine einzelne Kleinsignalspannungsverstärkerstufe in Emitterschaltung durch einen Widerstand im Emitter stromgegenzukoppeln? Schau Dir mal an, wie die Größe dieses Widerstands die Spannungsverstärkung, die Verzerrungen, den Eingangswiderstand und die thermische Stabilität dieser Stufe sowie deren Empfindlichkeit gegen Exemplarstreuungen von Transistor zu Transistor beeinflußt. Wie wirkt sich eine Erhöhung dieses Widerstandswertes auf die Reproduzierbarkeit der Eigenschaften von zwei identisch aufgebauten solchen Stufen aus? Sowas läßt sich recht gut "zu Fuß" rechnen und ist auch schnell mal zusammgelötet, um darin zu messen. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse sind ein ganzes Elektronikerleben lang verwendbar....

Viel Spaß

Herbert


[Beitrag von pragmatiker am 23. Jun 2005, 06:58 bearbeitet]
fabian16
Stammgast
#176 erstellt: 23. Jun 2005, 12:49

Ich weiß nicht inwiefern Du bereit bist, auch selber ein paar Berechnungen und theoretische Überlegungen zu machen. Die Meisten haben ja vor den einfachsten Formeln Schiß. Der Eine probiert auch lieber verschiedene Schaltungsvarianten aus während der Andere lieber die Grundlagen lernen will.


Selbstverständlich würde ich gerne ein paar berechnungen usw. selbst durchführen. Doch leider fehlen mir die Bezugsquellen für dieses Wissen. Wenn ihr mir Tipps geben könnt wo ich mich umschauen kann (ich habe schon oft gesucht aber nichts wirklich brauchbares gefunden), gehe ich den Quellen sehr gerne eigenständig nach.
pragmatiker
Administrator
#177 erstellt: 23. Jun 2005, 12:58

fabian16 schrieb:

Ich weiß nicht inwiefern Du bereit bist, auch selber ein paar Berechnungen und theoretische Überlegungen zu machen. Die Meisten haben ja vor den einfachsten Formeln Schiß. Der Eine probiert auch lieber verschiedene Schaltungsvarianten aus während der Andere lieber die Grundlagen lernen will.


Selbstverständlich würde ich gerne ein paar berechnungen usw. selbst durchführen. Doch leider fehlen mir die Bezugsquellen für dieses Wissen. Wenn ihr mir Tipps geben könnt wo ich mich umschauen kann (ich habe schon oft gesucht aber nichts wirklich brauchbares gefunden), gehe ich den Quellen sehr gerne eigenständig nach.


@fabian16:

Zwei Standardwerke:

- Tietzsche/Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer-Verlag.
- Horowitz/Hill, The Art of Electronics, Cambridge University Press.

Da gibt's sicher noch viele andere, aber die zwei sind mir jetzt gerade eingefallen.

Ach ja, das unerfreuliche daran: Diese beiden Bücher kosten leider richtig Geld.....aber vielleicht saust vom Tietze/Schenk ja eine ältere Ausgabe bei eBay rum - reicht für Deine Zwecke sicher aus.

Grüße

Herbert


[Beitrag von pragmatiker am 23. Jun 2005, 13:00 bearbeitet]
pelmazo
Hat sich gelöscht
#178 erstellt: 23. Jun 2005, 13:31

pragmatiker schrieb:
- Tietzsche/Schenk, Halbleiter-Schaltungstechnik, Springer-Verlag.


Tietze/Schenk

Der hohe Preis ist, wie ich finde, durch die Dicke des Buchs auch gerechtfertigt. Gegenüber dem AoE etwas mathematischer ausgelegt, daher ergänzen sich die Beiden gut.


- Horowitz/Hill, The Art of Electronics, Cambridge University Press.


AoE gibt's auch als zweibändige deutsche Übersetzung beim Elektor-Verlag. Kostet mehr als das Original, ist schlechter gebunden, und Übersetzungen sind in aller Regel schlechter als das Original, weil der Übersetzer nicht unbedingt so viel von der Materie versteht wie der Originalautor. Ich würde auf alle Fälle das Original besorgen, es sei denn Du hast mit dem Englischen Probleme.

Beide Bücher sind eine Anschaffung "für's Leben".
fabian16
Stammgast
#179 erstellt: 23. Jun 2005, 18:51
Kurze Zwischenfrage zum Simulieren mit LT-Spice:
Warum muss ich das Eingangssiganl auf ca. 50kHz setzen um überhaupt eine Sinusschwingung zu bekommen?

Ich bin gerade dabei mal einen Mittelweg zwischen euren Vorschlägen zu testen. Nur: Stromspiegel (wie bekomme ich den einigermaßen gleich) oder 2 Diffamps? Ich bastel das jezt mal da mit rein und ihr könnt ja dann anfangen, zu verbessern


Beide Bücher sind eine Anschaffung "für's Leben".

Ja, aber das ist schon viel Geld, für das ein (noch) Schüler lange arbeiten muss Jedoch kann ich über nen bekannten evt. an Tietze/Schenk rankommen und es mir vll. mal ausleihen.

edit: @pelmazo schrieb im Beitrag #161, dass es wohl das beste wäre die passive Last (R12) durch eine konstantstromquelle zu ersetzen. Wie sähe dass dann genau aus? Wie bei der von Stromquelle für die Diffstufe?


[Beitrag von fabian16 am 23. Jun 2005, 19:06 bearbeitet]
pragmatiker
Administrator
#180 erstellt: 24. Jun 2005, 08:56

fabian16 schrieb:

Ja, aber das ist schon viel Geld, für das ein (noch) Schüler lange arbeiten muss Jedoch kann ich über nen bekannten evt. an Tietze/Schenk rankommen und es mir vll. mal ausleihen.


Laß' Dir die Bücher doch schenken....Eltern etc. sind meiner Erfahrung noch solch sinnvollen Wünschen niemals abgeneigt. Und, pelmazo hat absolut recht: Diese zwei Bücher sind eine Anschaffung für's Leben, und Art of Electronics ist etwas praxisnäher und weniger mathelastig....

Gruß

Herbert
zucker
Inventar
#181 erstellt: 24. Jun 2005, 09:11
Hallo Fabian,

lad Dir doch mal die asc. aus Beitrag 101, das ist nämlich Dein Plan.
Darüber steht auch die Berechnung für den Spiegel, bzw., was passiert wenn die Re nicht gleich sind. (Die 0 hinter der Gleichung sollte nur Gleichheit ausdrücken.)
Wenn Du mit der Modelleinbindung nicht klar kommst (hab ich da oben irgendwo beschrieben), dann nimm T`s aus der Liste oder frag nochmals nach.

Was palmazo meinte, ist eine I-Quelle ala Diffstromquelle mit 2 Dioden oder Z oder Led oder 2Pol oder weiß der Geier. Wenn der Spiegel dazu kommt, wird die Quelle nicht benötigt, weil der Spiegel selber eine ist.

Guck: http://www.speaker.e...3/mod3Spice(sch).gif
Die Sache um V12 mit den Led`s ist so eine Quelle für den oberen Treiber. Der Plan steht hier, wenn es interessiert.
http://www.hifi-foru...rum_id=103&thread=21

viele Grüße


[Beitrag von zucker am 24. Jun 2005, 09:18 bearbeitet]
pragmatiker
Administrator
#182 erstellt: 24. Jun 2005, 18:11

zucker schrieb:


Guck: http://www.speaker.e...3/mod3Spice(sch).gif

viele Grüße


Also zwei Sachen fallen mir beim schnellen Durchsehen (in einer Rasenmähpause) auf:

- die Schaltung ist (anders als der in diesem Thread diskutierte Entwurf) auch DC-mäßig gegengekoppelt.
- Die Offseteinstellung setzt (wenn auch unorthodox) an der richtigen Stelle - nämlich an dem stilisierten Stromspiegel im Differenzverstärker - an.

Gruß

Herbert


[Beitrag von pragmatiker am 24. Jun 2005, 18:14 bearbeitet]
fabian16
Stammgast
#183 erstellt: 24. Jun 2005, 18:32
Ich war etwas voreilig, denn ich weiß leider noch nicht so ganz wie das dann mit der 2. Diffstufe aussehen soll.

Die aktive Last für die U-Treiber ist mir soweit klar. Sie ist auch breists im Plan eingezeichent. Jedoch weiß ich noch nicht so ganz wie ich die Ströme der Diff-Stufe da miteinbeziehe.


[Beitrag von fabian16 am 24. Jun 2005, 18:40 bearbeitet]
zucker
Inventar
#184 erstellt: 25. Jun 2005, 04:44
Hallo Fabian,


Ich war etwas voreilig, denn ich weiß leider noch nicht so ganz wie das dann mit der 2. Diffstufe aussehen soll.


nochmal langsam.
Sieh Dir den Plan hier nochmals an.

http://files.hifi-forum.de/Zucker/Selbstbau/450W/450WPlan2.GIF

Es sind 2 Differenzeingangsstufen eingebaut.
Die eine ist Q10 / Q11 mit ihrer Konstantquelle Q12,
die andere ist Q14 / Q15 mit ihrere Konstantquelle Q13.

Beide Stufen werden mit ein und demselben Eingangssignal gleichzeitig belegt. Im Fall des positiven Halbwellendurchgangs wird Q10 geöffnet und Q14 geschlossen (dort fließt der Strom in dem Moment durch Q15).
Bei einer negativen Halbwelle ist es umgekehrt.

Öffnet Q10, so fließt der Strom zur I-Quelle Q12 durch ihn und bringt ebenfalls Q8 (oberer U-Treiber) zum öffnen. Dieser wiederum gibt die Halbwelle an Q17 weiter. Der Ausdruck "öffnen" ist hier nicht richtig, weil diese T`s durch die DC Vorspannung schon geöffnet sind. Eigentlich müßten wir vom AC Duchsatz, also der Verstärkung sprechen.
Der Gegentransistor einer jeden Diff-Stufe sorgt über die Ankopplung mittels R21 und R20 für einen schnellen ausgleich der Ströme durch die 2 Wege der Diffstufe.
Mit diesen 2 Widerständen kann man bestimmen, wie hoch die Verstärkung in der Diffstufe sein soll, bzw. wie hoch die Gegenkopplung sein soll. Man spricht bei diesen beiden Widerständen von der "Globalen" oder "Über Alles" Gegenkopplung.


Jedoch weiß ich noch nicht so ganz wie ich die Ströme der Diff-Stufe da miteinbeziehe.


Und nun wird es interessant.
Zunächst müssen wir mal festlegen, bis zu welcher Freq. die Endstufe ihre Leistungsbandbreite haben soll.
Wir wollen einen Bereich zwischen 20Hz und 20Khz sauber verstärken. Um die Einflüsse von Phasendrehungen so gering wie möglich zu halten und den Slew Rate (Steiggeschwindigkeit der Amplitude beim durchpressen des Signales durch die Endstufe) dabei sauber hoch zu bekommen, sollte der Übertragungsbereich etwa 4 x über der gewünschten Freq. liegen. Hier wären es dann 80Khz. Man kann durchaus höher gehen, nur wird es dann für die Transistoren schwieriger. Die sind nämlich faul. Außerdem kommen dann andere Dinge wie, Kapazitive Leiterbahneinflüsse, HF, Grenzfrequenzen der Transistoren, Impedanzanpassungsprobleme der Stufen untereinander und lauter solche Sachen als Störfaktoren dazu.

Du siehts in dem Plan C5 und C6. Das sind die sogenannten Millerkondensatoren, die parallel zur BC Kapazität des Transistors liegen. Soll nun ein T sperren oder leiten, benötigt es für den Vorgang einen Strom. Die Höhe dieses Stromes wird von eben dieser Kapazität bestimmt. Ist er zu niedrig, dann sperrt eine Seite und die andere ist noch halboffen. Ist der Strom zu hoch oder fehlt der C, dann kann man zwar bis zum Ende der Grenzfreq. eines T verstärken aber das ist mit Schwingneigungen verbunden. Es wird dann eben alles verstärkt, was irgendwo einstreut.
Ein wichtiger Faktor ist die umzuladende Spannung am U-Treiber. Je höher die Amplitude auslenkt, also je höher die Betriebssapnnung ist, desto höher muß auch der Strom sein.

In der reinen Endstufe kommt man durch diesen Effekt schnell an die Grenzen des Möglichen. Wenn man bedenkt, daß da richtige Ströme mit mehreren Ampere fließen, kann man sich vorstellen, daß es einen Kurzschluß bei 2 halbgeöffneten Transistoren gibt.

Die Berechnung des Stromes für C5 /C6:

I = 2 x pi x F x C x U

I wird der zu liefernde Strom aus der Differenzstufe sein.
F ist die Frequenz, die wir als höchste mit dem vollen Signal zu übertragende annehmen.
C ist der Kondensator (hier C5 oder C6)
U ist die Spannung, die über dem C anliegt und umgeladen werden muß.

F = 80Khz
C = 33p

U = Ub(hier 2 x 70V - oder +) - Ure (R19 oder R18) - Ube (Q9 oder Q8) - Uvor Endstufe (hier 2,1V)
U = 70V - 0,6V - 0,7V - 2,1V = 66,6V
Diese 66,6 V liegen also über dem C5 oder C6, also über der BC Strecke der U-Treiber an. Diese Spannung ist der Spannungshub, den die U-Treiber sauber und ohne Störeinflüsse durchführen müssen.

I = 6,28 x 80.000Hz x 0,000.000.000.033F x 66,6V
I ~ 0,0011A
Das ist der Strom, der vom Differenzverstärker in einem Arm bereitgestellt werden muß.
(Da im Plan die Fog mit 110Khz angenommen wird, ist der Strom durch R31 mit 1,42mA beziffert.)

Versuch es mal auf Deine Endstufe mit 2 x 40V Ub umzurechnen und binde je einen C von 68pF ein.

Herbert schrieb:

Also zwei Sachen fallen mir beim schnellen Durchsehen (in einer Rasenmähpause) auf:

- die Schaltung ist (anders als der in diesem Thread diskutierte Entwurf) auch DC-mäßig gegengekoppelt.
- Die Offseteinstellung setzt (wenn auch unorthodox) an der richtigen Stelle - nämlich an dem stilisierten Stromspiegel im Differenzverstärker - an.

Hallo Herbert,
mir ging es nur um die Konstantquelle um V14 mit den LED als Bsp. Nachbauen sollte Fabian den nicht.
Davon abgesehen, die Millerkillerstufe ist genial. So ähnlich hab ich es in der letzen Endstufe gemacht, allerdings ohne Spiegel sondern mit 2 Diffstufen. Man bekommt das Teil fast bis an die Grenzfr. der End-T. Allerdings wird es ab 800Khz etwas schwierig mit der Übertragung, da ist dann vieles mit bei

Sodala, viele Grüße und wenn jemand etwas fehl scheint - bitte schreiben.
fabian16
Stammgast
#185 erstellt: 25. Jun 2005, 13:48
Dank dir für die ausführliche beschreibung. Das werde ich so schnell wie möglich umsetzten und testen.

Mir sind jedoch noch 2 Dinge aufgefallen:
1.

Soll nun ein T sperren oder leiten, benötigt es für den Vorgang einen Strom.

Das Verstehe ich nicht. Der "Normalzusand" eines Transitors ist doch sperrend. Um ihn zu öffnen (leitend) zu machen muss seine Basis >0,8V sein als der Emitter, soweit is es klar. Aber wieso braucht es einen Strom um ihn nichtleitend zu machen, wenn er das "von Haus aus" ist?

2.
Warum braucht man nicht auch für die Diffstufen-Transistoren je eine Vorspannung, die denen eine Grundleitfähigkeit verpasst?

Berechnung: I = 2 x pi x F x C x U
F = 80Khz
C = 68pF

U = Ub - Ure (R12) - Ube (Q10) - Uvor Endstufe (hier ?)
U = 40V - 0,6V - 0,7V - 1,4V = 37,3V

Was ist die Uvor Endstufe? Sind das die Verluste, die wir durch die Darlingtons haben? Dann wären die 1,4V ja richtig.

I = 6,28 x 80.000Hz x 0,000.000.000.068F x 37,3V
I=0,00127A
pragmatiker
Administrator
#186 erstellt: 25. Jun 2005, 18:18

fabian16 schrieb:

Soll nun ein T sperren oder leiten, benötigt es für den Vorgang einen Strom.

Das Verstehe ich nicht. Der "Normalzusand" eines Transitors ist doch sperrend. Um ihn zu öffnen (leitend) zu machen muss seine Basis >0,8V sein als der Emitter, soweit is es klar. Aber wieso braucht es einen Strom um ihn nichtleitend zu machen, wenn er das "von Haus aus" ist?


Solange man den DC-Fall - also den quasistationären Zustand - betrachtet, ist das durchaus richtig. Bewegt man sich jedoch im dynamischen Gebiet, so ist es im interessierenden Frequenzbereich erforderlich, alles, was die Ansteuerschaltung so an Kapazitäten "sieht", schnellstmöglich umzuladen, und dazu braucht es (wenn auch kurzzeitig) auch beim Übergang in den Sperrzustand Strom. Ob diese Größe relevant ist, hängt selbstverständlich von der Art der Schaltung und von der Frequenz ab. Kann die Ansteuerschaltung diese kurzzeitig benötigten Ströme nicht liefern oder aufnehmen, so sind mehr oder weniger starke Verzerrungen die Folge.

Zu den "> 0.8V": Da handelt es sich dann wohl um einen Leistungstransistor mit entsprechend "dickem" Basisstrom...bei einem Kleinsignalsiliziumtransistor wären >0.8[V] vermutlich das Todesurteil. Da ein BJT ein stromgesteuertes Bauelement ist, wäre vielleicht die Formulierung "...um ihn in den leitenden Zustand zu versetzen, braucht es einen entsprechenden Basistrom..." angemessener.



Warum braucht man nicht auch für die Diffstufen-Transistoren je eine Vorspannung, die denen eine Grundleitfähigkeit verpasst?
.

Über die Stromquellen in den Differenzstufenemittern, die potentialmäßig tiefer liegen als die Basen der Differenztransistoren, werden doch in Zucker's Schaltung Ruheströme durch die Differenzverstärkertransistoren sichergestellt - oder hab' ich da was verpaßt?




Berechnung: I = 2 x pi x F x C x U
F = 80Khz
C = 68pF

I = 6,28 x 80.000Hz x 0,000.000.000.068F x 37,3V
I=0,00127A


Die Schreibweise speziell der Kapazität ist etwas verwirrend. Besser und üblicher wäre es hier, in der Formel entweder alles gleich in den den richtigen Einheiten hinzuschreiben (80[kHz], 68[pF], 1,27[mA]) oder für die Rechnerei die sog. "Engineering"-Schreibweise zu verwenden: 80 * 10³[Hz] usw....die anderen beiden Werte spar' ich mir, weil ich nicht weiß, wie man der Forums-Editorfunktion größere Exponenten-Zahlenwerte als 3 oder negative Exponenten entlocken kann.....

Grüße

Herbert


[Beitrag von pragmatiker am 25. Jun 2005, 20:43 bearbeitet]
fabian16
Stammgast
#187 erstellt: 25. Jun 2005, 23:16
So ich habe jetzt den neuen Plan erstellt.
Das bezieht sich jetzt auf die obigen berechnungen, von denen ich noch nicht weiß ob sie stimmen. Also bitte grad noch schnell OK geben oder eben verbessern.

Berechnung:
R17:
1,3V weil B-Ub+ Strecke von Q10
0,637mA für halben Diffstufenstrom

1,3V/6,37*10^4A=2040ohm
R17=2,05k

R18:
15V (der Z-Diode) – 0,6V (der BE von Q14) = 14,4V Berechnungsspannung für R18
1,274mA (der gesamte Strom durch die Diffstufe)
14,4V/1,274*10^3=11302ohm
R18=11,3k

Aber: Die Simulation sagt was anderes. Die aussteuerung ist zu hoch. Der obere teil ist abgeschnitten (kann man da Aussteuerung sagen? ich weiß jetzt nicht wie ich es sonst ausdrücken soll).
Und: Der Strom durch R18 leigt bei etwa 4,7mA...
Wo stimmt jetzt was nicht mit meiner berechung nicht?

Wie kann ich mir die 1,3V für die BE von Q14 erklären? Das sind doch grundliegende dinge im bezug auf Transistoren oder? Wo kann man nach so etwas in Tietze/Schenk nachlesen? (ich hab mir nämlich das buch ausgeliehen)

So nun der Plan:

Version 4
SHEET 1 1320 1076
WIRE -1552 512 -1552 320
WIRE -1552 624 -1552 592
WIRE -1344 320 -1552 320
WIRE -1344 368 -1344 320
WIRE -1248 320 -1344 320
WIRE -1248 320 -1248 -192
WIRE -1248 736 -1248 320
WIRE -1168 464 -1184 464
WIRE -1072 304 -1072 -336
WIRE -1072 464 -1088 464
WIRE -1072 464 -1072 368
WIRE -1008 736 -1248 736
WIRE -1008 736 -1008 608
WIRE -944 608 -1008 608
WIRE -912 464 -1072 464
WIRE -880 688 -880 656
WIRE -880 704 -880 688
WIRE -880 800 -880 784
WIRE -848 304 -1072 304
WIRE -848 320 -848 304
WIRE -848 416 -848 400
WIRE -848 560 -880 560
WIRE -848 560 -848 512
WIRE -832 -192 -1248 -192
WIRE -816 560 -848 560
WIRE -816 800 -880 800
WIRE -816 800 -816 656
WIRE -768 -336 -1072 -336
WIRE -768 -240 -768 -256
WIRE -720 -144 -768 -144
WIRE -720 -96 -720 -144
WIRE -720 16 -720 0
WIRE -688 -336 -768 -336
WIRE -688 -240 -688 -336
WIRE -688 -144 -720 -144
WIRE -592 -48 -656 -48
WIRE -592 0 -592 -48
WIRE -592 96 -720 96
WIRE -592 96 -592 64
WIRE -592 800 -816 800
WIRE -592 800 -592 96
WIRE -528 -48 -592 -48
WIRE -432 -48 -448 -48
WIRE -368 -192 -624 -192
WIRE -368 224 -368 -192
WIRE -368 608 -752 608
WIRE -368 608 -368 224
WIRE -288 800 -592 800
WIRE -288 864 -288 800
WIRE -288 1008 -288 944
WIRE -272 -480 -272 -560
WIRE -272 -336 -688 -336
WIRE -272 -336 -272 -400
WIRE -272 224 -368 224
WIRE -272 256 -272 224
WIRE -240 -256 -768 -256
WIRE -48 400 -48 384
WIRE -48 688 -880 688
WIRE -16 384 -48 384
WIRE 160 608 112 608
WIRE 224 80 224 -80
WIRE 224 240 224 80
WIRE 224 528 224 336
WIRE 224 560 224 528
WIRE 224 720 224 656
WIRE 368 80 224 80
WIRE 368 112 368 80
WIRE 368 208 368 192
WIRE 368 288 288 288
WIRE 368 448 368 368
WIRE 368 528 224 528
WIRE 464 80 368 80
WIRE 464 528 368 528
WIRE 480 384 64 384
WIRE 480 384 480 288
WIRE 528 -160 224 -160
WIRE 528 32 528 -160
WIRE 528 160 528 128
WIRE 528 288 480 288
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WIRE 528 336 528 288
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WIRE 528 800 224 800
WIRE 528 800 528 576
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LINE Normal 912 0 912 -112
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LINE Normal 896 -16 912 0
zucker
Inventar
#188 erstellt: 26. Jun 2005, 14:08

Berechnung: I = 2 x pi x F x C x U
F = 80Khz
C = 68pF

U = Ub - Ure (R12) - Ube (Q10) - Uvor Endstufe (hier ?)
U = 40V - 0,6V - 0,7V - 1,4V = 37,3V

Was ist die Uvor Endstufe? Sind das die Verluste, die wir durch die Darlingtons haben? Dann wären die 1,4V ja richtig.

I = 6,28 x 80.000Hz x 0,000.000.000.068F x 37,3V
I=0,00127A


Korrekt, wir gehen mal auf 1,3mA.

R17 = 0,6V URe R12 + 0,7V Ube Q10 / 1,3mA
R17 = 1,3V / 1,3mA = 1K

Nicht den Strom halbieren, er wird duch die 2 Arme des Differenzverstärkers halbiert und über die I-Quelle mit Q14 muß der doppelte Strom geliefert werden. Sorry wenn das nicht so rüberkam.

R18 = 15V Uz - 0,6V Ube Q14 = 14,4V
R18 = 14,4V / (2 x 1,3mA) ~ 5,6K (Normwert)

R19 = Ub - Uz (41V - 15V = 26V)
R19 = 26V / 5mA ~ 5,1K (Normwert)
Die 5mA sind ganz gut, weil sich die Z dann absolut in der Kennlinie befindet.
15V x 5mA = 75mW Belastbarkeit der Z Diode (ZPY 15)
26V x 5mA = 130mW Belastbarkeit für R19 (Metallschicht 1/4W)

Trick:
Z Diode mit 9,1V geht fast analog in ihrem Temperaturkoeffizienten mit dem T mit.
Elko 22µ parallel zur Z (Spannung beachten) verringert das Z-rauschen

Trick:
Statt Z eine LED, bleibt konstant in ihrere Kennlinie und rauscht weiniger. Der TK geht mit dem T mit. Uf einer LED etwa 1,9V.
R18 = 1,9VUf LED - 0,6V Ube Q14 = 1,3V
R18 = 1,3V / 2,6mA ~ 510R (Normwert)
R19 = 41VUb - 1,9VUf LED = 39,1V
R19 = 39,1V / 10mA (sicherer Kennlinienbereich der LED) ~ 3,9K (Normwert)
22µ Elko parallel über die LED.

Problem:
39,1V müssen bei 10mA an R19 verbraten werden. Das ergibt eine Belastbarkeit von R19 von 400mW.
Fast die gesamte Ub, abzüglich der U über R18 und der Differenz von 0,6V der Emittoren gegenüber der Basis der Diffstufe, bleiben über Q14 stehen. Das zieht einen doch etwas Leistungsstarken Q14 nach sich.


Aber: Die Simulation sagt was anderes. Die aussteuerung ist zu hoch. Der obere teil ist abgeschnitten (kann man da Aussteuerung sagen? ich weiß jetzt nicht wie ich es sonst ausdrücken soll).
Und: Der Strom durch R18 leigt bei etwa 4,7mA...
Wo stimmt jetzt was nicht mit meiner berechung nicht?


Das ist klar. Du hast die Basen der invertierenden Seite der Diffstufen auf 0 gelegt. Dort muß die Globale Gegenkopplung am Knotenpunkt R20 / R21 eingebunden werden. Der Fall den Du hier gezeichnet hast, ist die offene Schleifenverstärkung.
Du kannst das Eingangssignal mal soweit zurückdrehen, bis die Kurven unter die Begrenzung gehen und als Sinus bleiben. Danach bindest Du die Gegenkopplung ein und erhöhst das Eingangssignal bis kurz unter die Clippgrenze. Dann hast Du das Verhältnis zwischen offener Schleife und geschlossener Schleife.

Du zeichnest 2 Diffstufen ein. Damit muß aber R13 analog der unteren Seite mit einem T versehen werden. Und binde mal alle Bauteile ein.
Wenn Du Bauteile verbindest, lass ein oder zwei Raster Platz zwischen ihnen, sonst kommst Du mit der Spannungsprüfspitze nicht heran.


Wie kann ich mir die 1,3V für die BE von Q14 erklären?

Die Ube für Q14 liegt bei 600mV, wo hast Du 1,3V her? Das wäre bei einem Darlington der Fall aber nicht bei einem Einzel-T.


Das sind doch grundliegende dinge im bezug auf Transistoren oder? Wo kann man nach so etwas in Tietze/Schenk nachlesen? (ich hab mir nämlich das buch ausgeliehen)


Welches, ich hab nur das rote 12. Auflage.
Kapitel 1 behandelt Dioden
Kapitel 2 behandelt Bipolartransistoren
Seite 316/317 gibt es etwas zum Millereffekt
Danach kommen Spiegel und Diff-stufen.
Kapitel 15 behandelt etwas zu NF-Verstärkern

Herbert schrieb:

Die Schreibweise speziell der Kapazität ist etwas verwirrend. Besser und üblicher wäre es hier, in der Formel entweder alles gleich in den den richtigen Einheiten hinzuschreiben (80[kHz], 68[pF], 1,27[mA]) oder für die Rechnerei die sog. "Engineering"-Schreibweise zu verwenden

Oky, kein Problem. Ich wollte hiermit nur sichergehen, daß mit Grundeinheiten gerechnet wird. Ich habe schon erlebt, daß 24V / 1mA = 24Ohm waren.

Sodala, hoffe es hat etwas geholfen.
pragmatiker
Administrator
#189 erstellt: 26. Jun 2005, 14:32

zucker schrieb:

Oky, kein Problem. Ich wollte hiermit nur sichergehen, daß mit Grundeinheiten gerechnet wird. Ich habe schon erlebt, daß 24V / 1mA = 24Ohm waren.


Ach, die Schreibweise stammte von Dir, Henry - ich nehm' alles zurück.... ....ich dachte, das kam von Fabian und wollte ihn mit den Gepflogenheiten der Notation vertraut machen....

Und das mit dem "wir verhauen uns mal eben um den Faktor 1000" kommt leider häufiger vor als man denkt...wir haben hier kürzlich eine Schaltung in Betrieb genommen, in die der Entwickler einen 3.3[Ohm] Widerstand in die Gateleitung eines MOSFET's eindesignt hatte...irgendwie sind dann beim Prototypen 3.3[kOhm] draus geworden....mann, war der MOSFET schnell kaputt (ist ein Switcher)....


Grüße

Herbert
fabian16
Stammgast
#190 erstellt: 26. Jun 2005, 17:52
Ich habe das etwas verwächselt. Ich dachte der berechnete Strom sie der durch die gesamte Diff-Stufe. Aber es ist ja klar, dass das nur der von einem Arm ist. Also auch logisch, dass dann durch R18 der doppelte Stron durch muss.

Also stimmt das mit "Uvor Endstufe"? Mir ist gerade noch ein fehler bei meiner berechnug aufgefallen. Ich habe mit Ub=40V gerechnet aber in wirklichkeit sind es ja 41V. Wenn wir aber eh auf 1,3mA runden, ist es ja egal...

Noch etwas: Du hattest mir für die berechnung 68pF vorgegeben. Könnte man nicht auch umgekehrt vorgehen und einfach einen Strom durch die Diffstufe vorgeben. Und dann den Rest berechnen?

edit:
Die Ube für Q14 liegt bei 600mV, wo hast Du 1,3V her? Das wäre bei einem Darlington der Fall aber nicht bei einem Einzel-T.

Sorry, ich meinte Q10. Aber die Antwort steckt ja in der berechnung von R17 mit drin. Aber ist die Ube eines Einzel-T 0,6 oder 0,7V? Ich weiß das ist eine eher "fließende" Grenze, aber mit was sollt man rechnen?


[Beitrag von fabian16 am 26. Jun 2005, 18:10 bearbeitet]
zucker
Inventar
#191 erstellt: 26. Jun 2005, 18:46

Mir ist gerade noch ein fehler bei meiner berechnug aufgefallen. Ich habe mit Ub=40V gerechnet aber in wirklichkeit sind es ja 41V. Wenn wir aber eh auf 1,3mA runden, ist es ja egal...


Ob 100 oder 101PS - deswegen fährt die Kiste nicht schneller.
Davon abgesehen, um eben diese Unterschiede (bei Vollast bricht die Sache auf etwa 39V zusammen) auszugleichen, ist ja gerade die Stromquelle eingebaut. Der Q14 holt seine Reserven aus dem R18 und damit der das kann, muß ihm ein stabiler Basisstrom angeboten werden (Z oder LED).


Noch etwas: Du hattest mir für die berechnung 68pF vorgegeben. Könnte man nicht auch umgekehrt vorgehen und einfach einen Strom durch die Diffstufe vorgeben. Und dann den Rest berechnen?


Von der Sache her geht das schon, nur, wir haben eine Vorgabe für die Endstufe durch die verfügbare Betriebsspannung.
Merke: Eine Endstufe wird generell von hinten nach vorn berechnet.
Ausnahmen bestehen bei Querverbindungen oder der Einbindung von Zwischenstufen oder einer gesonderten Betriebsspannung für die Vorstufe.

Aber man kann nun anhand der Grobmittelung des Stromes für den oder die U-Treiber folgendes tun:
Wir sind von 0,6V Spannungsabfall an R12 (Re des U-Treibers) ausgegangen. Man kann ihn auch durchaus kleiner oder größer machen, das heißt den U-Treiber stärker oder schwächer Stromgegenkoppeln.

Nehmen wir an, wir benötigen Regelreserven oder einen höheren Strom durch die U-Treiber, so kann man folgendes tun:
Es sollen 20mA durch R12 bei 0,6V Abfall, der R-Wert beträgt 30 Ohm.
Wir wollen nun die Reserve auf 1V erhöhen.
Gesetzt sind 1,3mA von der Diff-Stufe.
1V Re R12 + 0,7V Ube des U-Treibers = 1,7V
1,7V / 1,3mA = 1,3K für R17
1V / 30R R12 = 33mA
1V / 20mA = 50R für R12

oder,

R12 nur 0,4V Abfall
0,4V + 0,7V Ube = 1,1V
1,1V / 1,3mA = 850R für R17
0,4V / 20mA = 20R für R12
0,4R / 30R R12 = 13mA

Du siehst, man kann durch das Wissen des benötigten Stromes nun durch das variiern und jonglieren mit den besagten 2 Widerständen R17 und R12 ein Optimum an lokaler Gegenkopplung für den Spannungstreiber finden.
Aber, was dem Spannungstreiber an Völtern an seinem Re verloren geht, daß kann er nicht als Spannung für den Stromtreiber liefern. Der Kompromiß wird sich bei etwa 0,6V Abfall am Re finden.


Also stimmt das mit "Uvor Endstufe"?


Ja, das ist in Deinem Fall etwa 1,4V, die immer als Potentialunterschied gegenüber 0V bleiben.
pragmatiker
Administrator
#192 erstellt: 26. Jun 2005, 18:47

fabian16 schrieb:

Sorry, ich meinte Q10. Aber die Antwort steckt ja in der berechnung von R17 mit drin. Aber ist die Ube eines Einzel-T 0,6 oder 0,7V? Ich weiß das ist eine eher "fließende" Grenze, aber mit was sollt man rechnen?


U(be) eines bipolaren Transistors ist eine Funktion von I(be) und der Chiptemperatur dieses Transistors (und damit immer recht ungenau definiert). Bei Siliziumkleinsignaltransistoren wird hier üblicherweise mit Faustformelwerten so in der Gegend von ca. 0.6[V] bis ca. 0.7[V] gerechnet. Wenn man's genau machen will, bleibt nichts anderes übrig, als der Blick ins Datenblatt eben dieses Transistors und die Berücksichtigung aller Typ-/Exemplarstreuungen unter allen denkbaren Betriebsbedingungen. Oder man legt die Ansteuerschaltung von Haus aus so aus, daß sie einen bestimmten Steuerstrom immer definiert liefern kann, egal ob die aus diesem Strom resultierende U(be) 0.5[V] oder mehr ist....womit wir wieder irgendwo in der Nähe von Stromquellen oder Stromspiegeln gelandet wären...oder, im Falle von Spannungsansteuerung: Stromgegenkopplung des zu steuernden Transistors mit einem Spannungsabfall von mehreren [V] am Emitterwiderstand - dann geht die U(be) Variation nur noch untergeordnet ins Gesamtergebnis ein....


Gruß

Herbert


[Beitrag von pragmatiker am 26. Jun 2005, 18:51 bearbeitet]
fabian16
Stammgast
#193 erstellt: 26. Jun 2005, 20:44
So eine lezte Frage für heute, die ihr auch mit einem quellenverweis beantwoten dürft


das heißt den U-Treiber stärker oder schwächer Stromgegenkoppeln.


Was bringt mir das, wenn er stärker oder schwächer Stromgegengekoppelt ist?
zucker
Inventar
#194 erstellt: 27. Jun 2005, 09:16
Hallo Fabian,

Du schlauchst ganz schön.
Hier mal eine Skizze des Ausgangskennlinienfeldes eines T in Emitterschaltung. Die Skizze ist nicht Maßstabsgetreu, das hat mit der Grafik nicht ganz geklappt.
Das Bild ist hoffentlich verständlich.





Die Senkrechte Ubmax > Ub0 stellt die zur Verfügung stehende Betriebsspannug dar.
Die Waagerechte stellt den Aussteuerbereich eines Transistors in Emitterschaltung dar.
Der Emitter liegt auf Ub0.
Das rechte Stück Ube ist nicht nutzbar. In dem Bereich ist die Ube Strecke unter 0.7V, der T also gesperrt.
Das Stück UceA (Anfangsspannung) bis Ucesat(Sättigungsspannung) ist nutzbar.
Das Stück Uv ist die verbleibende Restspannung am T und nicht nutzbar. Sie wird vom T als Lohn einbehalten.

Im AB Betrieb muß die Basisvorspannung über Rb1 und Rb2 genau Ub1/2 + 0.7V Ube betragen. Damit rutscht der Arbeitspunkt des T so, daß er die positive und die negative Halbwelle durchlassen kann.
Wie zu erkennen ist, sinkt dabei die Aussteurung einer Halbwelle auf weniger als 1/2 Ub.

Im AB Betrieb wird die Ube mit 0.7V über Rb1 und Rb2 vorgespannt. Damit kann der T nur eine Halbwelle übertragen aber das ohne Ube Knick (Übernahmeverzerrung)

Im B Betrieb wir bis voll sperrend gefahren. Dabei wird zwar das Maximum an Verstärkung, sprich Halbwellenaussteuerung erzielt aber mit Übernahmeverzerrungen. Für uns also nicht geeignet.

Die Widerstände Rc und Re bilden dabei den Verstärkungsfaktor.
Vu = Rc / Re

Zu Deiner Frage betreff des Re.
Die Temperaturabhängikeit des Transistors ist in der Emitterschaltung sehr groß. Wird er warm, steigt der Ic und der Ib weil der T besser leitet. Daraus folgt, daß der Ie auch steigt.
Ie = Ic +Ib

Am Re fällt nun eine Spannung ab. Sie kompensiert die Eingangsspannung und erwirkt somit ein sinken des Basistromes und daraus folgend, ein sinken des Kollektor- und Emitterstromes. Bei Abkühlung des T wird diese Spannung wieder freigegeben. Man spricht nun von einer Stromgegenkopplung.
Diese Spannung des Re fehlt aber dem Transitor für die Verstärkung. Sein gesamtes Potential wird nach oben gerückt.
Ein weiterer Vorteil ist der Anstieg des Eingangswiderstandes und das saubere Ausgangssignal. Der Klirrfaktor sinkt.
Man kann sich durch variieren der Rb1 und Rb2 nun den Arbeitspunkt des T heraussuchen.
Sinnvollerweise wird man den AB Punkt bei Gegentakt so niedrig wie möglich legen, um soviel wie möglich Uce für einen Halbwellendurchgang nutzen zu können.

Bsp. ohne Re:
Vu = (Hfe x Rc) / Rbe (Eingangswiderstand)
Hfe = 100
Rc = 2K

Rbe = 40mV (Temperaturspannung) / Ib
Ib = Ic / Hfe (100)
Ib = 20mA / 100 = 200µA
Rbe = 200R

Vu = (100 x 2K) / 200R
Vu = 1000

Bsp. mit Re:
Vu = Rc / Re
Rc = 2K
Re = 30R
Vc = 2K / 30R = 66,6

30R x 20mA = 0.6V URe

Diese 66,6 reichen als Verstärkungsfaktor allemal. Bei 0.7V Ue wären immerhin noch 46,62V als Amplitudenmaximum möglich und das überschreitet schon die Ub von hier 41V.

Reduzieren wir die URe auf 0.4V, so müßte der Re für 20mA auf 20R gesenkt werden. Damit wäre dann eine Vu von 100 möglich. Hier ist das zuviel, deshalb bleibt es bei 0.6V für den Re.
Diese Spannung reicht als Kompensationsspannung voll auf zu.
Sollte es dennoch einmal zu wenig sein, dann kann man die URe auf 0.8V oder 1V erhöhen und dem Re einen C parallel setzten. Er wirkt bekanntlich im Gleichstromkreis als R unendlich und bei Wechselspannung (die wollen wir verstärken) bildet er in Abhängigkeit zur Frequenz einen Kurzschluß über Re und drückt somit die Vu nach oben.

Noch etwas zum Ib. Wir hatten 20mA als Ic vorgesehen und mit einem Hfe von 100 für den T gerechnet. Demzufolge müßte der Querstrom vor der Basis etwa 10mal höher sein. Wir haben nur 1,3mA als Querstrom festgelegt. Das ergibt ein Verhältnis von 1:6,5 und wird reichen. Bei den BD 911/912 die vormals vorgesehen waren, wird der Querstrom nicht ausreichen, den die haben einen Hfe von nur 15 - 25 (nehm ich an, da es Leistungstransistoren sind).

Übrigens, Rb1 ist in unserem Fall ein Arm der Diffstufe.

Sodala, hoffe es war verständlich und ohne Fehler. Vielleicht schreiben Dir die anderen noch etwas dazu.

viele Grüße - Henry
fabian16
Stammgast
#195 erstellt: 27. Jun 2005, 13:34
Danke für die lange und sehr hilfreiche antwort.

Ich hab jetzt die ganze zeit an der simu gesessen, bis ich gemerkt habe, dass die ja nur richtig laufen kann wenn man die Transistoren auch genau bestimmt (also den typ aus der liste auswählt). Und ich hab mich die ganze zeit gewundert warum nichts richtiges rauskommt

Wo bekomme ich denn weitere Transistormodell für LT-Spice her?

Hier der aktuelle stand als .asc:
Version 4
SHEET 1 1320 1076
WIRE -1552 512 -1552 320
WIRE -1552 624 -1552 592
WIRE -1344 320 -1552 320
WIRE -1344 368 -1344 320
WIRE -1248 320 -1344 320
WIRE -1248 320 -1248 -192
WIRE -1248 736 -1248 320
WIRE -1168 464 -1184 464
WIRE -1072 272 -1072 -368
WIRE -1072 320 -1072 272
WIRE -1072 464 -1088 464
WIRE -1072 464 -1072 384
WIRE -1008 736 -1248 736
WIRE -1008 736 -1008 608
WIRE -976 272 -1072 272
WIRE -976 336 -976 272
WIRE -976 464 -1072 464
WIRE -976 464 -976 400
WIRE -944 608 -1008 608
WIRE -912 464 -976 464
WIRE -880 688 -880 656
WIRE -880 704 -880 688
WIRE -880 800 -880 784
WIRE -848 272 -976 272
WIRE -848 304 -848 272
WIRE -848 416 -848 384
WIRE -848 560 -880 560
WIRE -848 560 -848 512
WIRE -832 -192 -1248 -192
WIRE -816 560 -848 560
WIRE -816 800 -880 800
WIRE -816 800 -816 656
WIRE -768 -368 -1072 -368
WIRE -768 -352 -768 -368
WIRE -768 -256 -768 -272
WIRE -768 -240 -768 -256
WIRE -720 -144 -768 -144
WIRE -720 -96 -720 -144
WIRE -720 32 -720 0
WIRE -720 128 -720 112
WIRE -688 -368 -768 -368
WIRE -688 -240 -688 -368
WIRE -688 -144 -720 -144
WIRE -592 -48 -656 -48
WIRE -592 0 -592 -48
WIRE -592 128 -720 128
WIRE -592 128 -592 64
WIRE -592 800 -816 800
WIRE -592 800 -592 128
WIRE -528 -48 -592 -48
WIRE -528 0 -528 -48
WIRE -528 128 -592 128
WIRE -528 128 -528 64
WIRE -496 -48 -528 -48
WIRE -400 -48 -416 -48
WIRE -368 -192 -624 -192
WIRE -368 224 -368 -192
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WIRE -368 608 -368 224
WIRE -288 800 -592 800
WIRE -288 864 -288 800
WIRE -288 1008 -288 944
WIRE -272 -480 -272 -560
WIRE -272 -368 -688 -368
WIRE -272 -368 -272 -400
WIRE -224 -256 -768 -256
WIRE -224 -208 -224 -256
WIRE -160 688 -880 688
WIRE -160 688 -160 608
WIRE -112 224 -368 224
WIRE -112 240 -112 224
WIRE -80 224 -112 224
WIRE -16 -208 -224 -208
WIRE -16 -128 -16 -208
WIRE 0 608 -160 608
WIRE 0 608 0 528
WIRE 32 -208 -16 -208
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WIRE 64 384 64 224
WIRE 80 608 0 608
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WIRE 96 -128 48 -128
WIRE 96 -128 96 -160
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WIRE 144 704 144 656
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WIRE 144 800 144 784
WIRE 224 -128 96 -128
WIRE 224 128 224 -128
WIRE 224 528 144 528
WIRE 224 528 224 224
WIRE 368 -128 224 -128
WIRE 368 -96 368 -128
WIRE 368 48 368 -16
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WIRE 368 528 224 528
WIRE 368 528 368 496
WIRE 464 -128 368 -128
WIRE 464 528 368 528
WIRE 480 384 64 384
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WIRE 528 -368 96 -368
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WIRE 528 272 528 224
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SYMATTR InstName Q15
SYMATTR Value 2N2222
SYMBOL npn -656 -96 M0
SYMATTR InstName Q16
SYMATTR Value 2N2222
SYMBOL res -784 -368 R0
SYMATTR InstName R23
SYMATTR Value 1k
SYMBOL res -736 16 R0
SYMATTR InstName R24
SYMATTR Value 510
SYMBOL res -400 -64 R90
WINDOW 0 0 56 VBottom 0
WINDOW 3 32 56 VTop 0
SYMATTR InstName R25
SYMATTR Value 3,9k
SYMBOL voltage -272 -384 R180
WINDOW 0 24 104 Left 0
WINDOW 3 24 16 Left 0
WINDOW 123 0 0 Left 0
WINDOW 39 0 0 Left 0
SYMATTR InstName V1
SYMATTR Value 41
SYMBOL voltage -288 848 R0
WINDOW 123 0 0 Left 0
WINDOW 39 0 0 Left 0
SYMATTR InstName V2
SYMATTR Value -41
SYMBOL LED -1088 320 R0
SYMATTR InstName D1
SYMATTR Value QTLP690C
SYMBOL LED -576 64 R180
WINDOW 0 24 72 Left 0
WINDOW 3 24 0 Left 0
SYMATTR InstName D2
SYMATTR Value QTLP690C
SYMBOL cap -992 336 R0
SYMATTR InstName C2
SYMATTR Value 22µ
SYMBOL cap -544 0 R0
SYMATTR InstName C3
SYMATTR Value 22µ
SYMBOL cap 64 512 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 0
WINDOW 3 32 32 VTop 0
SYMATTR InstName C4
SYMATTR Value 68p
SYMBOL pnp 32 -160 M180
SYMATTR InstName Q17
SYMATTR Value 2N2907
SYMBOL res 80 -368 R0
SYMATTR InstName R26
SYMATTR Value 30
SYMBOL cap 48 -144 R90
WINDOW 0 0 32 VBottom 0
WINDOW 3 32 32 VTop 0
SYMATTR InstName C5
SYMATTR Value 68p
TEXT 384 216 Left 0 ;0,5mA
TEXT 136 16 Left 0 ;19,5mA
TEXT 920 -264 Left 0 ;11,78A
TEXT 200 848 Left 0 ;0,6V
TEXT 192 824 Left 0 ;20mA
TEXT -1522 632 Left 0 !.tran 50µ
TEXT -816 264 Left 0 ;1,3V \n2,6mA
TEXT -1168 360 Left 0 ;39,1V \n10mA
TEXT -968 800 Left 0 ;1,3V \n1,3mA
LINE Normal 912 -208 912 -320
LINE Normal 928 -224 912 -208
LINE Normal 896 -224 912 -208
zucker
Inventar
#196 erstellt: 27. Jun 2005, 16:22
Bursche,

ist Dir nicht aufgefallen, daß im Ruhestrom etwas nicht stimmt? Auch der Strom durch die obere Diffstufe ist nicht wie berechnet.
pssst > D2 LED verkehrt eingebaut.

TIP`s hab ich für LT Spice noch nicht gefunden, nur für P-Spice und das kann ich nicht einbinden. Vielleicht kann uns da jemand helfen.
fabian16
Stammgast
#197 erstellt: 27. Jun 2005, 17:08
Hm...Stimmt! Bei D2 hab ich mein Gehirn ausgeschaltet

Der Strom durch die Diffstufe passt ja immer noch nicht genau. Dadurch stimmt ja auch mein U-Abfall über R17 nicht. Soll ich da jetzt die berechnungen hinten anstellen und die Werte so ändern dass es passt? Jetzt ist halt die frage ob das in der realität auch so ist. Zumal ich doch nicht von dem selben U-Abfall über der LED ausgehen kann. Zwischen meiner Verwendeten und der in LT-Spice ist ja so oder os ein unterschied. Was macht man da jetzt? Bauteile besorgen, aufbauen und testen wie sich die Schaltung in der Realität mit den richtigen Bauteilen verhält?
Genauso ist es doch auch mit den unterschiedlichen T's.

Mit dem Ruhestrom muss ich mich noch befassen. Da habe ich noch das Prob, dass ich noch nicht weiß wie ich die nun fehlende passive Last (die ja meine nicht benötigte Sapnnung verbrät) ersetze. Aber sagt dazu mal bitte nichts. Da will ich mich selbst mal dran versuchen (ich habe ja genug anregungen)
zucker
Inventar
#198 erstellt: 27. Jun 2005, 18:20
Dreh die LED um und sieh Dir die Simu an - sie passt.

Praxistip:

Zum Spannungsabfall an der LED und der exakten Einstellung des Konstantstrom R (Re des Konstantstrom T) kann man zu eben diesem R einen Cermetregler in Reihe einbauen und über den Spannungsabfall des Re + Cermet den genauen Strom einstellen. Danach kommt die Kette aus der Schaltung, wird mit dem Ohmmeter vermessen und mit einem Festwiderstand ersetzt. Man kann den Cermet auch drin lassen.

Rote LED`s mit 3mm Durchmesser aus der Bastelkiste haben einen Spannungsverlust von etwa 1.920V. Nimm dazu die Ube mit 770mV an und berechne den U Abfall über dem Re mit 1.15V / 2,6mA = 442R. (430R Normwert) Setze den Wert für den Re ein und miss per Stromzange. Diese Werte entsprechen ziemlich genau der Realität.
fabian16
Stammgast
#199 erstellt: 27. Jun 2005, 20:24
Gut so wird es passend. Aber da kann man je noch etwas an der Schaltung direkt testen.

Ich bin gerade am überlegen welche U-Treiber ich einsetze. Soll ich für die endsprechende Hfe dann auch einen anderen Ic berechnen? Also an den 20mA etwas ändern. Die sind ja bei einem 2N2222 auf ca.16mA abgefallen. Ist das so dragisch?
edit: Nur das Problem: die Hfe ist ja auch nicht immer gleich.
Dann fallen ja immer neue dinge an, die man irgendwie neu berechnen kann...
Weil bei unsere ganzen berechnung haben wir ja nicht auf die verschiedenen Transistortypen geachtet

Der I-Ruhe-T muss auf jeden fall auf den KK oder? weil dann rechne ich das nochmal für den BD135 durch.

edit: Ich habe nochmal darüber nachgedacht: Jetzt kann ich doch, wenn ich in LT-Spice nicht die selben T's wie in der endgültigen schaltung verwende, mit der Simu nichts mehr anfangen. Oder ich müsste dann halt den Plan anders berechnen...dann könnte ich mir die simu aber auch gleich sparen
Und ich habe lange gesucht aber leider keine neuen models gefunden.


[Beitrag von fabian16 am 28. Jun 2005, 16:54 bearbeitet]
zucker
Inventar
#200 erstellt: 28. Jun 2005, 17:31

edit: Ich habe nochmal darüber nachgedacht: Jetzt kann ich doch, wenn ich in LT-Spice nicht die selben T's wie in der endgültigen schaltung verwende, mit der Simu nichts mehr anfangen.


Doch, kannst Du. Die Simulation ist ein Hilfsmittel, keine absolute Maßgabe. Sie soll Dir helfen Deine Gedanken und Berechnungen zu überprüfen und das tut sie.


Der I-Ruhe-T muss auf jeden fall auf den KK oder? weil dann rechne ich das nochmal für den BD135 durch.


Der ist super für den Zweck geeignet, weil er eine thermische Auflagefläche hat (Glimmerscheibe nicht vergessen).
Ein BD 135 bringt es bei 5mA Ic auf einen Mindest-Hfe von 40, bei unseren 20mA dürfte er bei etwa 45 liegen, meist aber erheblich höher. Gehen wir mal von diesem doch relativ kleinem Wert aus, dann müßte sein Ib mit 450µA angesetzt werden. Diesen Strom x 3 als Querstrom durch die R-Kette ergibt 1,4mA und das geht super.


Ich bin gerade am überlegen welche U-Treiber ich einsetze


Dazu hatte ich weiter oben schon mal etwas geschrieben. Man sollte dort Videotransistoren mit etwa 10W Ptot und einer hohen Grenzfrequenz einsetzen. Gute Erfahrungen hab ich mit dem Päärchen 2 SA 1142 / 2 SC 2682 gemacht.
Uce0 = 180V
Ic = 100mA
Ptot = 8W
180Mhz / 200Mhz beim 2682
Hfe = um 200
Das Gehäuse ist wie beim BD 135 und von daher gut auf einem kleinem Kühler (SK 104) zu befestigen. Der 2682 ist voll gekapselt und daher elektrisch isoliert.
Datenblatt des C 2682, vom A 1142 gibt es leider keines, er ist aber der PNP Gegentyp.
http://www.ortodoxism.ro/datasheets/nec/2SC2682.pdf


Und ich habe lange gesucht aber leider keine neuen models gefunden.


Das scheint in der Tat schwierig zu sein. Weiter oben hatte ich ein paar andere eingestellt, ansonsten können wir nur andere bitten, Modelle einzustellen.

Für die Diffstufe inkl. Stromquelle würde ich zu BC 550C / BC 560C tendieren oder gleich 2 SA 872 / 2 SC 1775.
Beim Einsatz der BC Typen muß ein Kollektorwiderstand zwischen den Kollektor des Konstantstrom Transistors und den Emittoren der 2 Diff-T., da die Uce0 der BC sauknapp an die Ub Grenze kommen.
Die Diffstufe solltze ohnehin jeweils einen Emitterwiderstand von 22 Ohm bekommen.
Keinesfalls sollen in die Diffstufe Metallgehäusetransitoren. Das würde eine thermische Verbindung nicht erlauben, weil die Kollektoren meist elektrisch mit dem Gehäuse verbunden sind bzw., weil sie halt durch ihre Rundung eine schlechte Auflagefläche zum thermischen Koppeln bilden.

Generell:
Soll es nun mit 2 Diffstufen oder mit einer Diffstufe und Spiegel werden?
fabian16
Stammgast
#201 erstellt: 28. Jun 2005, 21:33

dann müßte sein Ib mit 450µA angesetzt werden. Diesen Strom x 3 als Querstrom durch die R-Kette ergibt 1,4mA und das geht super

Ich hab gelesen: Iq=3...10xIb
Du schlägst mir ja jetzt vor mit dem 3-fachen zu rechnen. Aber woher weiß ich wann man mit mehr rechnen muss? Steht das im Dateblatt des T?

Bei meinen bisherigen überlegungen bin ich immer vom Ib ausgegangen und dann über die Hfe zum Ic...aber andersrum (so wie du's beschreibst) ist es ja viel einfacher


Dazu hatte ich weiter oben schon mal etwas geschrieben. Man sollte dort Videotransistoren mit etwa 10W Ptot und einer hohen Grenzfrequenz einsetzen. Gute Erfahrungen hab ich mit dem Päärchen 2 SA 1142 / 2 SC 2682 gemacht.

Genau die hatte ich vor zu nehmen. Das Datenblatt ist ja nicht gerade so umfangreich, aber ich hab zu dem garkeins gefunden Die Hfe liegt bei Ic=20mA ja so ungefär bei 250. Also bräuchte ich einen Ib von 80µA. Von der oben zitierten "Regel" ausgehend, bräuchte ich Iq=240µ. Der Iq ist in dem fall doch der Strom durch je einen Arm der Diffstufe oder? Also muss der auch geändert werden? Wenn die Überlegungen jetzt so stimmen, dann hab ich auch verstanden warum man solch eine Schaltung "von hinten nach vorne" berechnent


Die Diffstufe solltze ohnehin jeweils einen Emitterwiderstand von 22 Ohm bekommen.

Soll der wieder für Stabilität sorgen oder welche aufgabe erfüllt der? Über ihm würde ja eine ziemlich kleine Spannung abfallen.

Es soll jetzt bei 2 Diffstufen bleiben, da du dir da soviel mühe gegeben hat die zu erklären und ich sie auch verstanden habe. Ich denke aber wenn diese Schaltung soweit läuft werde ich nocheinmal etws mit Stromspiegel machen.
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