Brauche Hilfe für Schulprojekt

bitte nach "do it yourself" verschieben. danke !

Hi,

hab deinen Thread mal verschoben und bitte gewöhn dir an, sinnvolle Threadtitel zu nutzen! Dieser hier ist...

HIIIIIIIIIILLLLLLLLLFFFFFFFFFFFFEEEEEEEEEEEE!!!!

Harry

Wenn man nun wüsste, was Du genau willst, wäre HIIIIILLFE möglich.
Also, Du hast einen Lautsprecher mit 8 Ohm (Was?, Gleichstromwiderstand, Impedanz?) und 0,2H (nicht mH?)

Da kannst Du einfach mal eine Impedanzkurve aufnehmen oder zeichnen. Du hast ja die Induktivität. Und diese ergibt einen induktiven Widerstand XL. Und XL kannst Du ja für jede Frequenz berechnen. Also brauchst Du ein Excel-Tabellenblatt auf welchem Du einmal die Frequenz aufträgst. Ich empfehle jeweils die E12 Reihe (wie bei Widerständen. Das gibt 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82, 100 usw.
Jetzt kommt da die Formel hin für XL:
XL = 2 Pi*F*L Das ist eine Excel-Übung.
Und jetzt musst Du noch R, dazu addieren, allerdings nicht linear, sondern quadratisch.
Nehmen wir mal 10 Hz als F. Und wir haben 0,2H als L. Das ergibt ein XL von 2 * 3,1416 * 10 * 0,2 = ca. 12,6 Ohm als XL. Das Quadrst ist 157,91.
Und das Quadra von 8 ist 64. Also ist Z die Wurzel aus der Summe beider Quadrate, also 14,897 Ohm. Das ist Z bei 10 Hz.
So, jetzt gibt das eine Tabelle.

Was jetzt weiter geschehen soll, ist rätselhaft.
Soll jetzt der Lautsprecher von einem Verstärker angetrieben werden, der in Leistungsanpassung läuft? Das wäre ein Verstärker mit dem selben Ri wie das Z des Lautsprechers. Das wäre Leistungsanpassung (Ri = Ra).
Da interessiert mich aber der Eingangswiderstand von 10k nicht. Das ist eine andere Baustelle.
Oder soll der Lautsprecher als Mikrofon dienen und einen Verstärker speisen, der eine Eingangsimpedanz von 10k hat? Dann ergibt sich irgendwann (bei etwa 8kHz) ein Höhenabfall von 3dB, weil Z des Lautsprechers (fast rein induktiv, also 90 Grad) dem Re von 10k entspricht? Dann haben wir nichts mit Leistungsanpassung zu tun, denn Re ist reell und somit fest. Die Leistungsanpassung wäre dann bei besagten 8kHz gegeben.
Und was bitte hat das alles mit Darlington-Transistoren zu tun?

Also, um Dir helfen zu können, müssten die Dinge etwas genauer aufgelistet sein. Ich schlage vor, Du veröffentlichst hier genau den Wortlaut der gestellten Aufgabe. Entweder kann man Dir dann helfen oder Du kannst dem Lehrer die Frage zwecks inteligenter Formulierung nochmals zurück geben (um die Ohren...)

also an alle erstmal SORRY - aber bin noch neuling hier!!

richi44 schrieb:

Also, Du hast einen Lautsprecher mit 8 Ohm (Was?, Gleichstromwiderstand, Impedanz?) und 0,2H (nicht mH?)

also die 8ohm sind Gleichstromwiderstand u die 0,2H sind ganz sicher

dann danke mal für den tipp mit der exeltabelle - ist schon fertig!

also hier ist die aufgabenstellung etwas exakter (blöd v mir dass ichs nicht gleich genau beschrieben hab *SORRRRYY*):

eine kollektorschaltung (aufgebaut mit einem darlington) die als endlast einen lautsprecher versorgt/steuert mit eben den angaben (0,2H/8ohm). die kollektorschaltung soll leistungsangepasst ein (die gr.verluste sind egal). der eingangswiderstand der kollektorschaltung beträgt 10k. u bei einer leistungsanpassung Remitter=Rlautsprecher muss ich, damit ich 10k am eingang hab (bei 8ohm ausgang) eine riesige verstärkung haben (dehalb den darlington) -->soweit bin ich schon einmal.
wir haben den ganzen spaß mit protheus (Sagt dir was??) einmal simuliert (versorgung: 0-30V)

ich hoffe das war jetzt halbwegs verständlich...
meine Fragen:
1. wie soll das optimierte signal ausschauen am ausgang- welche eigenschaften (ich hab v lautsprechern keine Ahnung..*leider*)

2.er(profess.) hat gemeint wir sollen die schaltung einmal mit 0-30V versorgung u einmal mit -15/+15V u ich kapier echt nicht
a) den sinn v -15/+15V was macht das für einen unterschied??
b) muss ich anders rechnen/wie??
c) was hat diese versorgung für auswirkungen auf den ausgang (besser/schlechter -warum?)?


nagut das wars erstmal!!

ein RIESIGES DANKE schön an richi44!!!! ich hoff ich kann das irgendwie einmal gutmachen - (ich glaub das können auch mehrere im forum sagen )

glg christina (astufe)

Gut, fangen wir mal mit dem Lautsprecher an.
Der hat einen Dauermagneten, eine Spule und eine Membran. Die Membran befindet sich im Ruhefall in der Mitte zwischen den beiden Punkten maximaler Auslenkung, sie kann also gleich weit nach innen wie nach aussen auslenken.Wenn man einen Strom durch die Spule schickt entsteht ein Magnetfeld, das mit jenem des Dauermagneten reagiert und die Membran je nach Polarität nach aussen oder innen bewegt. Jetzt nehmen wir mal Deine Aufgabe. Du sollst mit dem Darlington den Lautsprecher antreiben. Wenn Du einfach den Lautsprecher mit dem Transistor antreibst, ohne weitere Bauteile, fliesst der Ruhestrom (idealerweise der halbe Maximalstrom) durch den Lautsprecher und lenkt diesen aus. Die Membran befindet sich damit nicht mehr in der Mitte, sondern zwischen Mitte und Maximum (Plus oder Minus je nach Verdrahtung).
Dies ist ungünstig, denn erstens ist der Lautsprecher dann bereits nicht mehr linear und zweitens haben wir nur die halbe maximale Auslenkung. Ausserdem haben wir am Lautsprecher dauernd einen Strom, der ihn aufheizt.
Man könnte jetzt dem Transistor einen Widerstand verpassen und damit je die halbe Spannung am Trans und am Wid. abfallen lassen. Dann müsste man einfach dafür sorgen, dass der Lautsprecher nicht die Gleichspannung bekommt, sondern nur die Änderung. Dazu kann man einen Kondensator vor den Lautsprecher schalten. Oder man kann die symmetrische Speisung verwenden, den Trans. z.B. an Plus anschliessen, den Wid. gegen Minus (und wenmn wir genau je die halbe Spannungs haben) den Lautsprecher gegen Null. Dann haben wir die Möglichkeit, diesen symmetrisch auszulenken, einmal über den Widerstand gegen Minus und einmal mit dem Trans. gegen Plus.

Das blöde dabei ist, dass man den Trans. so steuern kann, dass er praktisch einen beliebig hohen Strom ziehen kann, während der Strom durch den Widerstand von dessen Wert und der Spannung abhängig ist.
Um dem entgegenzuwirken kann man zwei Transistoren verwenden, also eine Gegentaktschaltung, aber das wird vermutlich nicht verlangt.

Zusammenfassung 1:
Statt des Lautsprechers könntest Du auch ein Amperemeter verwenden, das die Nullanzeige in Zeigermitte hat.
Wenn Du einen ohmschen Arbeitswiderstand ensetzt, ist die Ansteuerung immer irgendwie asymmetrisch, weil Du den Transistor aktiv steuern kannst, den Arbeistwiderstand aber nicht.

2.
Wenn Du nur eine einseitige Speisung hast (+30V gegen 0V) musst Du das Ausgangssignal über ein Auskopplungsgebilde gewinnen. Das ist normalerweise ein Kondensator, kann aber auch ein Trafo sein. In jedem Fall ist eine genügend hohe Kapazität oder Induktivität anzustreben.

Das wäre einfach mal die prinzipielle Endstufe. Jetzt kommt eine kleine Zwischenfrage: Soll das Ding irgendwie funktionieren und Musik machen oder geht es da nur mal um die Theorie?
Die Frage deshalb, weil es keine Lautsprecher mit 0,2H Induktivität gibt. Ein Lautsprecher braucht zur linearen Wiedergabe einen relativ linearen Strom. Das bedeutet, dass Du bei 100Hz 0,1A Wechselstrom fliessen lassen musst, bei 10kHz aber auch. Und wenn wir in der Excel-Tabelle die Impedanz bei 10kHz anschauen (etwa 12k), kriegen wir mit +/-15V niemals einen hörtauglichen Strom hin. Da ist Ruhe am Lautsprecher.
Das bedeutet, dass mit diesem Lautsprecher und dieser Betriebsspannung kein Hörerlebnis stattfinden wird. Also kann man den ganzen Scherzartikel nur theoretisch betrachten.

Wir können einmal von folgendem ausgehen: Wir wollen die Speisung +/-15V. Und wir wollen Vollaussteuerung bei 20kHz. Also müssen wir die Impedanz bei 20kHz betrachten und schauen, was wir da für einen Strom bekommen. Da Z bei ca. 25k liegt, ist jeweils ein Spitzenstrom von (I=U/R) 0,6mA möglich. Soll die Wiedergabe linear sein (auch wenn man nichts hört), muss dieser Strom auch bei 20Hz vorhanden sein. Folglich muss die Ausgangsspannung der Schaltung mit steigender Frequenz zunehmen und zwar F*2 = U*2. Und damit das so ist, müssen wir die Eingangsspannung der Schaltung, die ja der Ausgangsspannung entspricht, ebenfalls mit der Frequenz ansteigen lassen.

Wenn wir den Lautsprecher (oder eigentlich nur die Induktivität von 0,2H) direkt mit dem/den Transistor(en) betreiben, haben wir einen frequenzabhängigen Widerstand.
Folglich müssten wir für Leistungsanpassung einen frequenzabhängigen Ri des Verstärkers haben.
Dazu können wir statt einer üblichen Spannungsquelle als Treiber eine Stromquelle verwenden.
Wenn wir einen Transistor an der Basis ansteuern und das Ausgangssignal am Emitter abnehmen (wie bei Endstufen üblich), haben wir von einem kleinen Spannungsverlust abgesehen immer ungefähr die selbe Ausgangs- wie Eingangsspannung, nur, dass wir einen höheren Strom haben.
Wenn wir aber den Transistor an der Basis ansteuern und das Signal am Kollektor abnehmen, so entspricht der Basisstrom dem Kollektorstrom geteilt durch die Stromverstärkung.
Man könnte eine gesteuerte Konstantstromquelle verwenden, also den Strom durch den Transistor nicht mehr mit dem Basisstrom steuern, sondern mit einer Spannung. Das sieht in etwa so aus: Basis auf fester Grundspannung, Emitterwiderstand mit einem Wert, bei dem zur Erreichung der nötigen Emitterspannung (Ub minus U Anlauf 0,7V) der gewünschte Strom diesen Spannungsabfall erzeugt. In diesem Fall ist der Kollektorstrom unabhängig von der Kollektorspannung. Wenn man der Basis neben der festen Vorspannung noch eine ändernde Spannung zuführt, andert sich analog dazu der Kollektorstrom, weil ja die geänderte Basisspannung eine veränderte Emitterspannung nach sich ziehen muss, wozu ein geänderter Emitterstrom nötig ist.

Das Problem ist, dass wir jetzt eine Stromquelle haben, die eigentlich einen dynamischen Ri von unendlich hat, was wieder nicht der Leistungsanpassung entsprechen würde.

Wenn wir nochmals auf die ursprünglich angedachten 0,2A zurückkommen und unser Trans. hat eine Verstärkung von 100, so wäre der zuzuführende Basisstrom 2mA.
Man kann sich die Sache der Einfachheit halber nochmals mit einem Transistor und asymmetrischer Speisung vorstellen, also Emitter auf Masse, Basis über einen Widerstand an einer Plusspannung, damit ein Basisstrom fliesst, der den gewünschten Ruheastrom zur Folge hat und zusätzlich die Tonspannung an der Transistorbasis.

Jetzt die Frage: Wie sieht das Eingangssignal aus? Für den Ruhestrom brauchen wir eine Spannung von 0,6V be. Bei be 0,58V fliesst kein Strom, bei be 0,61V fliesst der doppelte Ruhestrom (alles Annahmen). Das bedeutet erstens eine "Sockelspannung" von 0,6V, zweitens eine Tonspannung von 30mV SS. Und das ziemlich verzerrt, weil die Nulllage ja um 5mV aus der Mitte verlegt ist (+10mV zu -20mV).
Wir könnten jetzt hergehen und den Basisstrom messen. Dieser wäre (angenommen) bei 600mV 2mA, bei 580mV 0mA und bei 610mV 4mA.
Wir müssen noch beachten, dass die 0,6V und damit die 2mA an der Basis als Ruhestrom vom separaten Basiswiderstand geliefert werden. Wir haben also tonmässig diese 0,6V und 2mA abzurechnen.
Das bedeutet, dass wir eine Spannung von +10/-20mV und einen Strom von +/-2mA zuführen müssen.

Wenn wir jetzt zwischen Toquelle und Basis (über einen Kondensator, um die 0,6V abzutrennen, zumindest theoretisch) einen Widerstand von 10k legen, so brauchen wir, um seinen Spannungsabfall auszugleichen (die erwähnten 2mA) eine Tonspannung von +/-20V Spitze.
Dass es letztlich im positiven Fall nur 19,99 und im negativen Fall 19,98V sind zeigt, dass die Restspannung an der Basis keinen Einfluss auf die Steuerung im Verhältnis zur verlangten NF-Spannung hat.
Mit dieser Schaltung können wir den Transistor schon fast einem "Transformator" gleichsetzen. Wenn nämlich der Lastwiderstand durch die höhere Frequenz hochohmiger wird, wird auch der Steuerstrom des Transistors geringer, was einer höheren Impedanz entspricht.
Und klar ist auch, dass erstens mit kleiner werdendem Spannungsabfallam Vorwiderstand (10k) der Tonspannungsbedarf abnimmt, andererseits aber auch der Klirr etwas ansteigt.

Wenn wir jetzt mal von einem normalen CD-Spieler ausgehen, der 2V eff. liefert, so ergibt das an unserem Transistor einen Effektivstrom von 0,2mA.
Die Frage ist nun, welchen Strom wir durch den Lautsprecher wollen. Wenn die Sach bis 20kHz linear bleiben soll, bekommen wir ja nur gerade 0.6mA Spitzenstrom oder 0,42mA effektiv. Um das zu erreichen, reicht logischerweise eine Stromverstärkung von 2,1. Wenn wir aber den Frequenzgang (mangels Speisespannung) bei 1kHz enden lassen, wird der Effektivstrom 8,4mA und somit müsste die Verstärkung 42 sein.