Probleme mit dem Differenzverstärker

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Steffen89
Ist häufiger hier
#1 erstellt: 17. Aug 2007, 22:19
Hallo,

Ich beschäftige mich schon einige Zeit mit dem Thema Elektronik und wollte mich nun mal mit dem Thema Audioverstärker auseinandersetzen.
Dazu habe ich den Beitrag "Endstufenberechnung" schon mehrmals gründlich gelesen und auch größtenteils verstanden(hoffentlich ).
Ich habe dann erstmal eine Endstufe, also nur die Endstufentransistoren und Ruhestromregelung aufgebaut.
Um das Eingangssignal meines PC's dann auf entsprechende Spannung zu verstärken, habe ich zunächst Operationsverstärker verwendet. Damit habe ich eigentlich auch schon ganz gute Ergebnisse erziehlt, nur für höhere Leistungen braucht man ja höhere Spannungen, und dafür sind die Operationsverstärker leider nicht ausgelegt.
Deshalb habe ich versucht einen funktionierenden Differenzverstärker aufzubauen.
Da fingen dann meine Probleme an.

Wenn ich an dem Differenzverstärker messe, bekomme ich mit meinem Oszilloskop wenn überhaupt nur verzerrte Rechtecke mit niedriger Spannungsverstärkung heraus. Meistens spielt sich das ganze auch nur im negativen Bereich ab.
Vermutlich habe ich irgendeinen blöden Fehler gemacht, da ich ja nur den Differenzverstärker ohne die dazugehörige Endstufe bei diesem Test aufgebaut hatte. Vielleicht kommen euch die Probleme ja bekannt vor.


Interessant währe es für mich jetzt einen Differenzverstärker erstmal alleinstehend aufzubauen, wo ich meinen PC oder MP3 Player anschließen kann, und am Ende ein Spannungsverstärktes Signal herausbekomme, halt genau so, wie bei einem Operationsverstärker, nur halt mit höherer Spannung.
Wenn ich das geschafft habe, denke ich, dass ich es mehr oder weniger problemlos schaffe, meine Endstufe mit dem Differenzverstärker zu koppeln.

Währe super, wenn ihr mit dabei ein wenig helfen könntet. Ich hoffe, dass die Fragen nicht zu allgemein sind.
zucker
Inventar
#2 erstellt: 18. Aug 2007, 04:00
Hallo Steffen,

anbei wahllos ein Plan aus besagtem Fred. Er zeigt das Prinzip eines Differenzverstärkers.



Zunächst hast Du völlig Recht, daß in OPV`s so ein Teil (manchmal auch 2 oder 3 oder mehr) als Eingangsstufe genutzt werden.

Warum nun nur eine negative Aussteurung, bzw. nur eine Aussteuerung im negativen Zweig?
Das beruht ganz einfach auf der Tatsache, das die Ub+ von der Ub+ Schiene bis zu den Emittoren der Diff-T verbrumst wird. Einzig die Ube der Diff-T mus erhalten bleiben, weswegen da auch 600 .... 700mV gegen Masse meßbar sind. Wäre das nicht der Fall, lägen die Emittoren der Diff-T`s auf 0 Potential, müßten die Basen mit -600 ... -700mV vorgespannt werden, was aber wiederum ein negatives Potential als "virtuelle Masse" am Eingang zur Folge hätte. Das soll so nicht sein, denn da hat einfach 0V als Grundstellung zu herrschen.

Der Diff alleine nützt Dir also so nicht. Vielmehr muß nach dem Diff der Spannungsverstärker in Form eines T`s in Emitterschaltung folgen. Den hast Du sicher im "Endstufenfred" entdeckt.

Die Rechtecke bei Aussteuerung werden wohl von der fehlenden Gegenkopplung her rühren. Diese Gegenkopplung (auch im Fred nachzulesen) ist das wichtigste Bindeglied zwischen End.-und Vorstufe. Wenn man sie nicht einfügt, hat man eine sogenannte "offene Schleife", "offene Schleifenverstärkung" oder "Open Loop".

Du siehst oben die Widerstände Rx2 und Ry. Rx2 ist ein Spannungstöter, kann man verwenden wenn die Uceo des Konstantstromtransistors etwas knapp wird. Setzen wir in die beiden Emiiterleitungen der Diff-T`s je einen weiteren R (Rx3), dann stellen diese die Emitter-R der Diff-T`s dar.
Ry ist der "Basis-offen-vorspann-halter" der nachfolgenden Spannungsverstärkerstufe.
Mit den Werten dieser beiden R`s (Rx3 und Ry) kann man nun die v der Diffstufe errechnen.

v = Rc / Re
v = Ry / Rx3

Nehmen wir an Rx3 (also Re) soll einen Wert von 24R, Ry (also Rc) einen Wert von 1.3K erhalten. Diese Werte sind fiktiv

v = 1300 / 24
v = 54

Um nun 54V Aussteuerung zu erhalten, müßten an die Basis des linken Diff-T 1V angelegt werden. Nun muß noch die abfallende Spannung über Ry mit einbezogen werden, denn diese steht als Amplitude für die nachfolgende Stufe nicht zur Verfügung. Nehmen wir 3mA Strom an, dann fallen über Ry mit 1.3K 3.9V ab.
Damit kann die Amplitude zwischen
54V - 3.9V = 50.1V pendeln.

Es bleiben nun also von den ursprünglichen 54V nur 50.1V über. Dieser Wert, dividiert durch die v von 54, ergibt die max Ue.
50.1V / 54 = 0.927V Ue
Dieser Wert ist aber ein Spitzenwert. Nach Umstellung / Wurzel 2 ergibt sich damit eine Ue~ max von 0.655V~

Was passiert aber nun wenn Ue~ größer 0.655V~ wird oder aber die Ub`s nur 20V aufweisen?
Klar, der Differenzverstärker übersteuert und es entstehen Rechtecke.

Diese "Open Loop" ist aber wichtig und sollte ziemlich hoch sein (über die gesamte Endstufe wird sie sowieso noch viel höher), damit alles sehr schnell geht. Das ist dann der Teil, den man "Slew Rate" nennt.

Um nun aber brauchbare Amplituden auch in Form einer solchen und ohne Übersteuerung und möglichst keinem Klirr oder TIM zu bekommen, muß dem Gebilde die oben besagte Gegenkopplung angeklemmt werden. Diese Gegenkopplung kommt an die Basis des rechten Diff-T`s, da wo E- dransteht. Erst wenn das passiert ist, die "Open Loop" geschlossen wurde, funktioniert es. Man nennt es dann "geschlossene Schleifenverstärkung" oder "Closed Loop".

Kurzum, es muß also irgendwer da sein, der der Endstufe sagt - Stop, Grenze erreicht. Das ist so ähnlich wie die Polizei mit der Kelle bei 200Km/h in der 30iger Zone.

Was nun Deinen PC Anschluß betrifft:
Man kann die Gegenkopplung so auslegen, daß für eine Vollaussteuerung 500mV~ Ue genügen. Es wird hoffentlich keine 1KW Stufe an 4R Last werden wollen? Da muß dann eine Vorstufe hinzu, denn so hohe Verstärkungen innerhalb einer Endstufe gehen oft nicht gut.

Wenn Du etwas zum Testaufbau suchst, dann hab ich hier etwas für Dich.
http://www.hifi-foru...rum_id=103&thread=26

Genügt das erstmal so?
Stampede
Inventar
#3 erstellt: 18. Aug 2007, 10:19
Hey Henri,

schöner Beitrag, wie immer.

Aber dass du Samstags Morgens schon zu solchen Leistungen fähig bist.... Respekt.

Gruß Stefan
Steffen89
Ist häufiger hier
#4 erstellt: 18. Aug 2007, 18:35
Hallo,

vielen Dank erstmal für den ausführlichen Beitrag! Ich denke dadurch ist mir einiges verständlicher geworden.

Ich habe jetzt einen Differenzverstärker laut der Schaltung nachgebaut und an den Rest meiner Endstufe angeschlossen. Entgegen meinen Erwartungen habe ich am Ausgang der Stufe ein relativ gutes Signal erhalten. Also habe ich mal einen Lautsprecher angeschlossen und bekam meiner Meinung nach ganz gute Ergebnisse.

Ich habe jetzt allerdings noch ein paar Probleme:
1.
http://files.hifi-forum.de/Zucker/Selbstbau/30W/30Wasymmg.GIF

Wenn man von diesem Schaltplan ausgeht, habe ich im Moment nur C7 verbaut, C8 und C9 habe ich weggelassen, weil diese ziemlich starke Verzerrungen und Schwingungen auslößten.
Da C8 und C9 ja nicht aus Spass verbaut sind, währe es gut, wenn ihr mir ein paar Tips geben könntet, woran das liegen kann.

2.
Mein Differenzverstärker wird im moment nur mithilfe eines Widerstandes als konstantstromquelle gespeißt. Dahinter habe ich dann noch ein Potentiometer und nen Elko gesetzt, um einstellen zu können, dass am Ausgang der Endstufe im Leerlauf 0V anliegen. Mein Problem ist jetzt, dass ab etwa +0,1V Gleichspannung(am Ausgang der Endstufe) ein Brummen einsetzt (wahrscheinlich 50Hz) und umso negativer die Spannung ist immer lauter wird. Im positiven Bereich ist das nicht der Fall. Genauso wird das Brummen lauter, wenn ich den Ruhestrom der Endstufen T's erhöhe. Allerdings spreche ich hier von einem Bereich von ca. 5-30mA (also bei 30mA ist es schon ziemich laut).
Der Trafo müsste auch genug Leistung haben. Es ist kein Schild mehr dran, aber von der Größe her, schätze ich auf etwa 500Watt. Er gibt +-30V aus.


3.
Wenn ich die Endstufe voll ausfahre, das heißt am Ausgang eine Amplitude von etwa +-25V habe, messe ich auf der positiven versorgungsschiene gerademal einen Strom von etwa 200mA. Ich habe einen Lautsprecher mit 8Ohm angeschlossen.
Normalerweise müsste da doch ein wenig mehr Strom fließen? Besonderst laut ist es auch nicht.



Ich kann auch gerne ein paar Bilder vom Oszilloskop einstellen, fals ihr die braucht.

Außerdem werde ich mal einen Schaltplan vom jetzigen Aufbau zeichnen. Ich denke, dann kann man die Fehler besser finden.


[Beitrag von Steffen89 am 18. Aug 2007, 20:04 bearbeitet]
zucker
Inventar
#5 erstellt: 18. Aug 2007, 19:49

1.
http://files.hifi-forum.de/Zucker/Selbstbau/30W/30Wasymmg.GIF

Wenn man von diesem Schaltplan ausgeht, habe ich im Moment nur C7 verbaut, C8 und C9 habe ich weggelassen, weil diese ziemlich starke Verzerrungen und Schwingungen auslößten.
Da C8 und C9 ja nicht aus Spass verbaut sind, währe es gut, wenn ihr mir ein paar Tips geben könntet, woran das liegen kann.


Da ich nun nicht alles noch mal pinsel will, hier der entsprechende Auszug aus dem "Endstufenberechnungsfred"




Die globale Gegenkopplung

Bisher haben wir eine sehr große Verstärkung erreicht. Im angegebenem Bsp. liegt sie bei etwa 3000.
Diese Verstärkung nennt man auch Open Loop, also offene Schleifenverstärkung.
Es ist nun klar, daß diese Verstärkung zu hoch ist. Sie wird aber dennoch benötigt, um eben das Signal ganz schnell durch die Endstufe zu pressen. Nun brauchen wir etwas, was die Verstärkung kurz vor erreichen der Übersteuerung abbremst. Dazu dient die Globale Gegenkopplung (GK).

Im Prinzip ist es nichts anderes als eine Gegenkopplung, wie sie bekannterweise bei Operationsverstärkern eingesetzt wird. Wir holen uns vom Ausgang über einen R (R11) die Spannung und den Strom und setzen mit einem R (R12) nach Masse einen Spannungsteiler, dessen Abgiff auf den invertierenden Eingang der Diffstufe (Basis T7) geführt wird.
Die Schleife wird nun geschlossen.

Diese R Kombination bestimmt nun die gesamte Verstärkung der Endstufe.



Wir wissen, daß am Ausgang bei Ue775mV~eff etwa 21V~eff erscheinen sollen.

V = 21V~ / 0.775V~ = 27

Die Gesamtverstärkung soll also 27 betragen.
Diese errechnet sich aus dem Quotient von (R11 / R12) + 1. R12 ist mit 820R angenommen. Demzufolge muß R11 einen Wert von 21K bekommen.

V = (21K /0.82K)+1 = 26.6

R11 darf nicht unermesslich hoch sein, weil dadurch in Verbindung mit C3 Störfaktoren eine Rolle bekommen.
R12 darf nicht unermesslich klein sein, weil dadurch C2 sehr hoch werden müßte.

C2 in Verbindung mit R12 bestimmt die untere zu übertragende Grenzfreq. (Fug). Er ist weiterhin für eine Gleichstromentkopplung nötig.
Fug wird im wesentlichen aus der Formel
Fug = 1 / (2 x pi x C2 x R12)
bestimmt.

Fug = 1/(6.28 x 100µ x 820R)
Fug = ca.2Hz

Damit liegt die unterste sauber zu übertragende Freq. bei 2Hz, also 10mal niedriger als die untere Hörgrenze von 20Hz. Ein Wert von wenigstens 1/5, also 4Hz, ist anzustreben.

C3 in Verbindung mit R11 bestimmt den Punkt des Absenkung der oberen zu übertragende Grenzfreq (Fog). Diesem Kondensator ist große Aufmerksamkeit zu schenken, hat er doch sehr gorßen Einfluss auf die Freq.-stabilität einer Endstufe.
Fog wird im wesentlichen aus der Formel
Fog = 1 / (2 x pi x C3 x R11)
bestimmt.

Die obere Hörgrenze liegt bei etwa 20Khz. Wir wollen diesen Wert mit dem 4 bis 5 fachen als Möglichkeit übertragen. Das bringt im Bereich bis 30Khz eine sehr wahrscheinliche Linearität der Endstufe.

C3 = 1 / (2 x pi x F x R11)
C3 = 1 / (6.28 x 100Khz x 21K)
C3 = ca 68p

Verringert man C3 oder R11, so wird der Absenkpunkt erhöht.
C3 darf nicht zu hoch werden, hat er doch einen wesentlichen Einfluß auf die Phasendrehung der Rückkopplung.

Man hat nun hier eine gewissen Freiheit in Bezug der Wahl von R11, R12, C2 und C3. Diese stehen aber unbedingt mit C1 in Verbidnung.

Ein weiteres sehr wichtiges Bauteil ist C1. Er bestimmt überhaupt erstmal die saubere zu übertragende obere Grenzfreq. Er steht in festem Zusammenhang mit C3, der ja ab dieser Freq. ein Begrenzen möglich machen soll. C1 sollte deshalb so ausgelegt werden, daß er mindestens an die Freq. von C3 heranreichen, besser übersteigt.
C1 steht nun unmittelbar mit der Umladespannung über sich selbst und den dafür notwendigen Strom, geliefert von der Diff-Stufe in Verbindung.

Die Formel für den Strom von C1:

I = 2 x pi x F x C x U

U ist hierbei die Umladespannung über C1.
U = Ub- + UR6 + UbeT6
U = -32V + 0.6V + 0.7V
U = -30.7 V an der Basisseite des C1
Auf der Kollektorseite des C1 wird von den -30.7V die Vorspanne von 2.8V des Stromverstärkers abgezogen.
Die Umladespannung beträgt also ca 28V

F sollte 100Khz betragen.

C bekommt den kleinst möglichen Wert in FKP oder MKS Ausführung, 33p

I = 6.28 x 100Khz x 33p x 28V
I = 500µA

Diese haben wir für die Diff-Stufe und den R9 schon weiter oben schon berechnet.

Hier wird nun der Zusammenhang mit offenere Schleife, geschlossener Schleif, Grenzfreq. und Eingangswiderstand deutlich.
Desweiteren ist der Einsatz der Transistoren, hinsichtlich ihrer Grenzfreq und der Basis-Kollektor Kapazität, von entscheidender Wichtigkeit.
Im Bereich der Diffstufe sollten T mit hohem Hfe und hoher Grenzfreq. eingesetzt werden.
Im Bereich des Spannungsverstärkers sollten T mit mittelhohem aber gleichbleibendem Hfe, hoher Ptot und mittelhohem Freq. bereich verwendet werden. Videotransistoren sind dafür gut geeignet.

Es wäre nun kein Problem, den Strom der Diff-stufe auf 1mA pro Zweig zu erhöhen. Dazu müßte R10 und R9 geändert werden. C1 könnte dann mit 47p bewertet werden oder bei 33p bleiben und die offene Schleifenverstärkung damit drastisch erhöhen.




Dieser C1 ist eine Kondensator, der dem Millereffekt entgegenwirken soll. Es ist bei dem ganzen Gebilde der Strom entscheidend. Die CB Strecke eines T ist mit Kapazitäten behaftet, die überwunden werden müssen. Das Umladen der Basis muß sehr schnell erfolgen, am Besten ohne Zeitverzögerung. C1 hilft dabei. Enstehen Zeitverzögerungen, so wird sich der Klirr erhöhen, was sogar zu TIM führen kann. Die Amplitude reißt im Bogen, kurz vorher oder kurz nachher einfach ab. Es ist ein schwieriger Zusammenhang, der mit der max zu übertragenden Frequenz, der Transitfreq. des T und dem h21e des T zusammenhängt. Weiterhin ist der Zusammenhang zwischen Ic/Ut, also der Steilheit S und dem rbe, also h21e/S zu beachten. Das ist eine recht aufwendige Berechnung.
Kurz und praxistauglich ist die oben angegebene Gleichung für C1 und ein passender T in Form eines min 200Mhz ft T`s mit stabilem h21e, zumindest h21E über 100, besser natürlich noch höher. Diese T`s sind dann schwieriger zu bekommen, da sie doch ein recht aufwendiges Fertigungskonzept erhalten. Die Japaner haben mit den Päärchen (man kann nämlich auch Doppeldiffstufen mit jeweiligen push pull Spannungstreibern bauen) 2SA1142 / 2SC2682 , 2SA1112 / 2SC2592 oder einem Sahnepäärchen 2SA1540 / 2SC3955 solche Sachen hinbekommen.
Doch Obacht - zuviel des Guten kann auch zuviel einstreuen lassen, das sich nur schwerlich wieder entfernen lässt.

Abgesehen von diesem doch etwas schwerem Zusammenhang - was mich etwas verwundert ist:
Du schreibst oben, daß Du Dir den Thread durchgelesen und verstanden hast. Warum dann aber nun die Frage nach dem Sinn von hier C8 und C9? Ist es unverständlich erklärt?





Mein Differenzverstärker wird im moment nur mithilfe eines Widerstandes als konstantstromquelle gespeißt


Kann man machen.


Dahinter habe ich dann noch ein Potentiometer und nen Elko gesetzt, um einstellen zu können, dass am Ausgang der Endstufe im Leerlauf 0V anliegen.


Hier wäre dann ein Plänchen ganz angebracht. Solltest Du über den Diffstom den Offset regeln wollen - das ist der verkehrte Weg!


Mein Problem ist jetzt, dass ab etwa +0,1V Gleichspannung(am Ausgang der Endstufe) ein Brummen einsetzt (wahrscheinlich 50Hz) und umso negativer die Spannung ist immer lauter wird. Im positiven Bereich ist das nicht der Fall. Genauso wird das Brummen lauter, wenn ich den Ruhestrom der Endstufen T's erhöhe. Allerdings spreche ich hier von einem Bereich von ca. 5-30mA (also bei 30mA ist es schon ziemich laut).
Der Trafo müsste auch genug Leistung haben. Es ist kein Schild mehr dran, aber von der Größe her, schätze ich auf etwa 500Watt. Er gibt +-30V aus.


Dazu kann man nur etwas mit Plan schreiben.



Wenn ich die Endstufe voll ausfahre, das heißt am Ausgang eine Amplitude von etwa +-25V habe, messe ich auf der positiven versorgungsschiene gerademal einen Strom von etwa 200mA. Ich habe einen Lautsprecher mit 8Ohm angeschlossen.
Normalerweise müsste da doch ein wenig mehr Strom fließen? Besonderst laut ist es auch nicht.


Hier sind zunächst LS als Last völlig ungeeignet. Es müssen rein Ohm`sche Last-R dran, die später mit // Kapazitäten und Induktivitäten erweitert werden. Das macht man deshalb, um allemöglichen Impedanzen eines LS simuliern zu können. Bei einem LS weiß man eigentlich nie, was er gerade so macht.

Es sei soviel gesagt, daß bei 25V Uss an 8R Last ein Ics von 3.125A fließt. Den kann man aber so nicht in der Ub Zuleitung Leitung messen. Vielmehr kann man den Gleichstrommittelwert der Leistungsaufnahme messen und der Beträgt so ca. Ics / 3.15. Ein eingeschleiftes Ampermeter wird also in der Ub Zuleitung etwa 1A bei 1Khz Ua~ anzeigen. Das wäre dann auch der Sicherungswert, hier 1.25A Flink.

Der Endstufenplan von oben "Testzwecke" funktioniert. Vielleicht wäre es eine Maßnahme diesen aufzubauen und damit zu experimentieren?
Steffen89
Ist häufiger hier
#6 erstellt: 18. Aug 2007, 20:21
Hier ist erstmal der Schaltplan des aktuellen Aufbaus. Ich hoffe, dass er nicht eine ganz so große Katastrophe ist.





Abgesehen von diesem doch etwas schwerem Zusammenhang - was mich etwas verwundert ist:
Du schreibst oben, daß Du Dir den Thread durchgelesen und verstanden hast. Warum dann aber nun die Frage nach dem Sinn von hier C8 und C9? Ist es unverständlich erklärt?


Das Problem war halt, dass ich mit den Kondensatoren schlechtere Ergebnisse als ohne erziehlt habe. Deshalb die Frage woran das liegen könnte. Ich werde die ganze Sache aber nochmal genau durchrechnen, vielleicht habe ich dabei auch einen Fehler gemacht.



Hier wäre dann ein Plänchen ganz angebracht. Solltest Du über den Diffstom den Offset regeln wollen - das ist der verkehrte Weg!

Das hatte ich eigentlich vor, da ich ohne diese Schaltung immer eine Gleichspannung von etwa +1V am Ausgang der Endstufe hatte.



Der Endstufenplan von oben "Testzwecke" funktioniert. Vielleicht wäre es eine Maßnahme diesen aufzubauen und damit zu experimentieren?


Das Problem ist, dass ich dazu im moment nicht die richtigen Bauteile zur Hand habe. Das trifft vor allem auf einen geeigneten Trafo und die Endstufen T zu.



Dann nochmal zum testen der Endstufe. Das soll ich also mit einem ohmschen Widerstand als Last machen?
Wie erkennt man dann den Punkt, wo man sagen kann, jetzt ist die Endstufe in Ordnung und ich kann den LS anschließen?


[Beitrag von Steffen89 am 18. Aug 2007, 20:22 bearbeitet]
zucker
Inventar
#7 erstellt: 18. Aug 2007, 23:36
Von hinten nach vorn:

30V+ gegen 8R Last = 3.75A Ics
zu erwartenden Leistung in etwa 48W sin

3.75A Ics T1 / 21mA (statisch Ub+ > T3 > R3) = h21e im unteren Bereich von ca. 178
Dieser Faktor ist zunächst nicht ganz so wichtig, da sich T1 seinen Basisstrom dynamisch über T3 holt. Der sollte 1A Ic abkönnen.

Über R5 werden 10mA eingespeist. T3 wird bei Vollaussteuerung für Ib T1 200mA und eigenem h21e von min 50 etwa 4mA Ib benötigen. Es wäre an der Stelle für R5 ein Wert von 1.4K besser. Damit würden um die 21mA Querstrom fließen.

R7, R8, R20 - das kann man so tun.
Ein BD 139 für T5 ist gut, lässte er doch eine gute thermische Kontaktfläche zum großen Kühler zu.

R6 müßte im Fall von 21mA Querstrom und angestrebten 600mV Uv 27R aufweisen.

T6 selber würde eine Ptot von ca. 1.3W verbrumsen, wozu ein BC 546 nicht mehr in der Lage ist. Seine Uceo sollte wenigstens 80V abhalten. Als Ersatz für den BC 546 wäre hier ein BC 639 empfehlenswert.

Um sicher 80Khz übertragen zu können, muß // über die CB Strecke von T6 ein C mit 33p.

R9 ist mit 2.6K für 80Khz und 33p für besagten C richtig.

R11 sollte 30K haben, um 1mA in den Diff einzuspeisen.

R21 ist eine Art Ofsetregelung, nicht das Perfekteste aber es geht.

R13, R12, C2

20V~ Ua / 0.775V~ Ue = 25.8
R12 470R x 24.8 = 11.6K > ~ 12K
C2 für min 3Hz = 100µ
// zu R13 muß nun ein C zur Begrenzung der Fog. Er sollte für 80Khz Fog und 12K R13 mit 150p bemessen werden. Es kann aber durchaus sein, daß dieser Wert weit nach unten muß, selbst abartige 10... 22p wären denkbar. das hat ganz einfach etwas mit dem gesamten Gebilde Endstufe <> Layout zu tun. Von daher muß an dieser Stelle mittels Oszi und F-Generator etwas nachgesehen werden.

R14 ist ok, R10 viel zu hoch. Er setzt die Ue nochmals herab. Ein Wert von 200R tut ganz gut, wobei C1 wenigstens 4.7µ haben sollte. Wenn es Eingangsseitig HF Probleme geben sollte, sind // zu R14 330 .... 470p nicht verkehrt.

T1 bis T4 kenne ich nicht. Wenn sie geeignet sind - denn mal Los.
Ultraschall
Inventar
#8 erstellt: 19. Aug 2007, 10:01
R11 muß unbedingt ! unterteilt werden, wegen des Brummens und der Entkopplung von der Speisespannung. am besten oben an plus 3,3k dann 27k in Richtung der Emitter und zwischendurch gegen Masse einen Siebkondensator von 22...100µF/63 Volt.

Dann sollte schon mal das Brummen deutlich weniger sein- oder sogar wenn der Rest perfekt ist, völlig weg sein.

Und dann kan man nochmal neu sehen was es mit den diversen Kondis auf sich hat bzw. wie der Verstärker dann reagiert.


Grüße
Steffen89
Ist häufiger hier
#9 erstellt: 19. Aug 2007, 16:26
Hallo,

ich habe heute die entsprechenden Widerstände ausgetauscht und die Kondensatoren eingesetzt. Leider habe ich danach keine besserung bemerkt. Durch die Kondensatoren C5 und C4 fängt die Sache wieder an zu schwingen. Ich habe davon mal ein Bild gemacht (Ausgang der Endstufe mit angeschlossenem LS. Mit einem 8Ohm oder 4 Ohm Widerstand ist das Signal eigentlich in Ordnung):


Dieses grüne gewurschtel da ist ein Sinus von etwa 0,4-1MHz

Zu meiner Schande muss ich gestehen, dass mir heute morgen ein Fehler bei den Treiber T aufgefallen ist (war vermutlich schon die ganze Zeit da). Die Verbindung zwischen dem Treibertransistor und dem Emitterwiderstand im negativen Zweig war nicht hergestellt.
Nachdem ich den Fehler behoben hatte, war die Lautstärke gleich doppelt so hoch. Außerdem zieht die Endstufe jetzt mehr Strom, genauso wie es sein soll. Das Problem währe damit erledigt, allerdings hat sich bei den anderen Beiden nichts geändert, das Brummen und die Verzerrungen sind immer noch da.
Von dem Brummen habe ich hier nochmal ein Foto gemacht:



Da ich bei der Schaltung alleine nicht mehr wirklich weitergekommen bin, habe ich nochmal einen kleineren verstärker komplett durchgerechnet und aufgebaut. Er wird von +-16V gespeißt und hat zwar auf anhib funktioniert, aber mit den selben Problemen wie bei der stärkeren Variante. Da sieht der Schaltplan dann so aus:




Vielleicht helfen euch die Bilder ja weiter. Ich denke, dass da irgendwie ein grundlegenes Problem vorliegt. Vor allem wegen des Brummens, was ja irgendwie nur im negativen Bereich ist.


[Beitrag von Steffen89 am 19. Aug 2007, 16:28 bearbeitet]
Ultraschall
Inventar
#10 erstellt: 19. Aug 2007, 16:55
Kein Wunder am Knotenpunkt R5 R7 fehlt der Boostrapelko gegen den Ausgang....
Hast du den Widerstand R11 (lt. letzten Plan) nun aufgeteilt oder nicht, Geht aus deiner Antwort nicht hervor ?
Steffen89
Ist häufiger hier
#11 erstellt: 19. Aug 2007, 17:28
Bevor ich hier jetzt noch mehr Verwirrung reinbringe, werde ich wieder zu dem alten Plan zurückkehren.
Ich habe jetzt alle Änderungen eingezeichnet, die ihr geschrieben habt und werde ihn jetzt aufbauen und testen:





C7 ist hoffentlich richtig eingesetzt? Allerdings bin ich mir nicht sicher, wie groß die Kapazität sein muss.
Ultraschall
Inventar
#12 erstellt: 19. Aug 2007, 17:33
C7 ist richtig rum drin, könnte eventuell etwas größer sein, aber das kann man später immer noch ändern, falls es bei der posiven Aussteuerung tiefer Frequenzen Problem gibt.
Steffen89
Ist häufiger hier
#13 erstellt: 19. Aug 2007, 19:49
Irgendwie ist in dem ganzen Plan der Wurm drin. Ich habe die Anlage jetzt so aufgebaut.
Mit den ganzen Kondensatoren (C4, C5, C6, C7) habe ich unheimliche Verzerrungen. Man kann fast sagen, umso weniger Kondensatoren in der Schaltung sind, desto besser läuft sie, aber das darf ja eigentlich nicht sein.

Fals ihr noch eine Idee habt, vielleicht ja auch irgendein Fehler, die Anfänger gerne machen, dann immer her damit.
Ansonsten muss ich wohl doch erstmal Bauteile bestellen und eine Schaltung nachbauen, obwohl ich lieber die hier zum laufen kriegen würde.
Ultraschall
Inventar
#14 erstellt: 20. Aug 2007, 06:39
Eigtentlich dürfen nur C4 und C5 zu Schwingschwierigkeiten führen. Alle anderen gehen auf keinen Fall negativ in die Schleifenstabilität ein.
Einzigste Möglichkeit wenn z.B. C6 zu Schwingungen oder Verzerrungen führt, ist das sein Masseanschluss an einen ungünstigen Punkt angeschlossen ist- der z.B. vm Lautsprechermassestrom durchflossen wird- und es über diesen Spannungsabfall zu einer unerwünschten Verkoppelung kommt.

Stellen ich mal die Frage aller Fragen : ZENTRALE MASSE ???
Sagt Dir das was ? Hast Du deren Regeln eingehalten ?

Mache doch mal Fotos vom Aufbau und verdeutliche uns hier die Masseführung, die Du gemacht hast.

(im übrigen kommen mir 33p für C4 etwas klein vor, eventuell einfach mal mit C5 tauschen ?
Und dann kannnst Du noch über CE von T5 100nF...1µ schalten. Das entlastet den von HF-Arbeit und damit verbundenen Fehlern.)
Steffen89
Ist häufiger hier
#15 erstellt: 20. Aug 2007, 11:22
Hallo,

kommt es denn sehr darauf an, wie es aufgebaut ist, und können dadurch diese verzerrungen auftreten?
Wenn ja, könnte es bei mir daran liegen, da ich einen Teil der Schaltung auf einem Steckbrett aufgebaut habe:



Wie baut man so etwas denn normalerweise? Plan entwerfen und dann sofort auf Lochraster löten, oder sogar ein Layout entwerfen und ätzen?


Zentrale Masse habe ich schonmal gehört. Was das nun genau bedeutet weiss ich nicht, aber ich kann es mir vorstellen.
Ultraschall
Inventar
#16 erstellt: 20. Aug 2007, 18:57
Ja,es kommt sehr daruf an ! Wenigstens auf Lochraster aufbauen und dann sind die Drähte zwischen Diff. und Endstufenteil jetzt VIEL ZU LANG !
Ist die kleine schwarze Platine, die an den Drähten aus dem Trafo angeschlossen ist, das Netzteil ? Dann muß dort rechts am Ausgang der zentrale Massepunkt hin und auch die Lautsprechermasse gehört !direkt dort! und nirgends anders angeschlossen.
Steffen89
Ist häufiger hier
#17 erstellt: 21. Aug 2007, 00:18
Die Masse zum Lautsprecher ist direkt an dem Netzteil angeschlossen (das gelbgrüne Kabel mit Lüsterklemme zum braunen Kabel). An dem Kabel ist auch sonst nichts weiteres drann. Die Masse für den Differenzverstärker kommt über das andere dünne schwarze Kabel vom Netzteil zum Steckbrett. Der Endaustufenteil auf dem Lochraster hat kein Anschluss für Masse. Die braucht man ja nur, fals man die Versorgungsspannung nochmal mit 1mF bis 2mF stabilisieren will. Ist das eigentlich wichtig, da ich das in mehreren Schaltplänen gesehen habe.

Ansonsten werde ich morgen den Differenzverstärker, etc auf Lochraster aufbauen und dann versuchen möglichst direkt an das Endstufenteil anzuschließen. Ich mache morgen nochmal Bilder von der Anlage.

Eine Frage hätte ich da noch bezüglich der Kondensatoren C5 und C4:
Kann man dafür eigentlich Keramikkondensatoren verwenden, oder müssen das Folienkondensatoren wie z.B. Mkp sein?
Ultraschall
Inventar
#18 erstellt: 21. Aug 2007, 06:46
Klemme/Löte mal das schwarze Kabel auch nach rechts ran wo der Lautsprecher ran geht. Da machen 3 cm oft schon viel aus.

War am Endverstärker nicht das Boucheroutglied dran, das auch an Masse muss?---Seh gerade Du hast keins drin. Auch das hilft gegen Schwingungen. Widerstand ca. 10 Ohm und Kondie ca. 47...100nF in reihe und das ganze vom Ausgang nach Masse, also parallel zum Lautsprecher.

Wie groß sind die Netzteil-Elkos eigentlich?

C5 6 dürfen aus Keramik sein.


[Beitrag von Ultraschall am 21. Aug 2007, 06:48 bearbeitet]
zucker
Inventar
#19 erstellt: 21. Aug 2007, 08:00
Hallo Steffen,

vielleicht mal eine Anregung, so würde ich es erstmal angehen.



Wichtig ist C2, R14, 0 Ue~. Diese Fußpunkte müssen zusammen.
T7 und T8 liegen ganz diecht beieinander und werden mit ihren Köpfen verklebt. Beide Basenbahnen müssen so kurz wie möglich sein und dürfen nicht // verlaufen.
C5 und R13 werden mittels Stichleitung von Ua abgeführt und treffen sich mit R12 und B T8 an einem Punkt so nah wie möglich an T8.
T6 soll so nah wie möglich an den Diff, C4 dringenst daneben.

Die T`s hinten kann man abwinkeln, so daß die Platine im rechten Winkel zum Kühler steht. Man kann die Platine auch waagerecht auf den Kühler montieren.
Das kann dann so wie hier, die unterste Platine, aussehen:
Steffen89
Ist häufiger hier
#20 erstellt: 21. Aug 2007, 09:50
Hallo,


Wie groß sind die Netzteil-Elkos eigentlich?


Das sind je 5x1000µF pro Spannung, also insgesammt 10 Stück.
Dann habe ich noch je 1x1000µF auf dem Steckboard gehabt.

Ist das ausreichend?




Wichtig ist C2, R14, 0 Ue~. Diese Fußpunkte müssen zusammen.
T7 und T8 liegen ganz diecht beieinander und werden mit ihren Köpfen verklebt. Beide Basenbahnen müssen so kurz wie möglich sein und dürfen nicht // verlaufen.
C5 und R13 werden mittels Stichleitung von Ua abgeführt und treffen sich mit R12 und B T8 an einem Punkt so nah wie möglich an T8.
T6 soll so nah wie möglich an den Diff, C4 dringenst daneben


Diese Hinweise werden mir beim Zusammenbau sicherlich gut weiterhelfen!!!
Sollte das mit dem Layout jetzt heißen, dass ich lieber gleich was ätzen soll, oder reicht es erstmal die Schaltung unter Beachtung der Hinweisen auf Lochraster aufzubauen, um auch gegebenenfals noch kleine Änderungen vornehmen zu können?

Wenn mit die Schaltung nacher gut gefällt und funktioniert, wollte ich sowieso ein Layout entwerfen um die Schaltung darauf aufzubauen, nur halt ebend nicht, solange sie noch nicht richtig funktioniert.


EDIT:
So, hier nochmal der aktuelle Plan. Den werde ich heute nachmittag auf Lochraster bringen.



[Beitrag von Steffen89 am 21. Aug 2007, 10:53 bearbeitet]
Steffen89
Ist häufiger hier
#21 erstellt: 21. Aug 2007, 15:39
So, ich habe die Anlage auf Lochraster aufgebaut.





Das Ergebnis war schon wesentlich besser als auf dem Steckbrett. Allerdings sind noch ein paar Störungen vorhanden bzw hinzugekommen:
1. Im Leerlauf empfängt und verstärkt das Gerät irgendwie Radio.
2. Je nach dem, ob ich meine Hand in die nähe der Schaltung halte, habe ich mal stärkere, mal schwächere Störungen(rauschen) bzw Radio.
3. Wenn ich parallel zu R14 noch einen Kondensator mit 180pF setze, sind die Störungen zwar sehr viel weniger, aber ich habe wieder ein 50Hz brummen auf den Lautsprechern.

HF Schwingungen sind aber komplett verschwunden.

Eine Frage habe ich noch zu C7: Sobald ich ihn einbaue, wird der Klang ganz dumpf und es treten Störungen auf. Ich bin mir nicht ganz sicher, aber ist der überhaupt korrekt angeschlossen. In anderen Schaltplänen ist R5 nämlich in 2 Widerstände unterteilt und dazwischen wird dann C7 angeschlossen.


Nachdem die Schaltung nun schon um weiten besser funktioniert, vermute ich mal, dass ein großteil der Probleme mit dem immer noch schlechten Layout zusammenhängen, vor allem Punkt 1 bis 3.
Ich werde dann doch mal ein Layout entwerfen und ätzen.
Ultraschall
Inventar
#22 erstellt: 21. Aug 2007, 18:03
Zu 1. bis 3. Setze einen Kondensator parallel zu R14, so wie Du ihn hattest, außerdem solltest Du unbedingt für das Eingangskabel ein abgeschirmtes verwenden, dann wird auch das Brummen weg sein.


C7 hast Du auch selbst erkannt, stimmt R5 in zwei Widerstände unterteilen...

Dannn darf der schwarze Massedraht zum Eingang ruhig dicker sein 1...1,5qmm.
Steffen89
Ist häufiger hier
#23 erstellt: 22. Aug 2007, 00:21
So, ich glaube ich habe das gröbste geschafft

Ich habe den ganzen Abend ein Layout entworfen, und es bis ebend geätzt und bestückt:



Der T für den Ruhestrom ist übrigens nur provisorisch angebracht, wird natürlich noch ordentlich festgeschraubt





Der Verstärker lief auf anhib sehr gut, kein Brummen, Rauschen oder sonstige Nebengeräusche. Allerdings habe ich festgestellt, dass der Kühlkörper der PNP Transistoren im Vergleich zum anderen ziemlich warm wurde. Nach dem Messen am Ausgang der Stufe habe ich eine Gleichspannung von etwa -4Volt gemessen, das erklärt das ganze natürlich.
Mithilfe von R21 lässt sich das Problem leider nicht korrigieren, auch nicht durch entfernen von R21 und C3.
Ich denke, dass das aber nur eine Kleinigkeit ist, die ich morgen schnell finden werde.

Auch wenn ich den Verstärker zu dieser Uhrzeit nicht mehr voll aufreißen will, auch wegen den -4Volt am Ausgang, denke ich, dass er für den Anfang endlich einigermaßen gut funktioniert.

Ich möchte mich hier erstmal für die ganze Hilfe bedanken. Ich denke ohne hätte ich schnell wieder aufgegeben. Vor allem war mir überhaupt nicht bewusst, wie extrem sich ein schlechter Aufbau bzw. Layout auf die Funktion eines Verstärkers, oder wahrscheinlich auch auf viele andere Schaltungen, auswirken kann. Gut, mein Layout ist bestimmt auch noch lange nicht perfekt, aber der Unterschied von Steckbrett über Lochraster zu was ordentlichem ist schon erstaunlich.

Aber bevor ich weiter über den Verstärker schreibe, will ich ihn morgen erstmal richtig testen. Vielleicht gibts ja doch noch ein paar Probleme.
Ultraschall
Inventar
#24 erstellt: 22. Aug 2007, 06:25
Fleissig, fleisssig. Und Glückwunsch fürs erste.

Wenn Du an R21 drehst sollte sich an den 4 Volt etwas ändern, wenigstens 50 mV.
Da das nicht reicht, solltest Du wieder mit den Wert für R9 herumexperimentieren. Damit sollten die -4 Volt am Ausgang dann weggehen.

Was man sonst noch probieren kann: C2 erstmal andersrum einlöten.-wegen der negativen Spannung die ihn sonst falsch polt.


Einen C14 ca. 100p würde ich drin lassen.

Dann Kannst Du später mal klanglich mit C3 experimentieren. Lässt man ihn weg, koppelt man den Diff. lokal gegen....Das führt zu besseren Impulsverhalten des Verstärkers, könnte aber auch Schwingen bewirken.(Eventuell dann R21 kleiner 100 oder220 Ohm)

Und dann kannst Du mal probieren R3 R4 direkt zu verbinden ohne den Ausgnag zu berühren. Wenn der Verstärker so läuft und Du auch keien Verzerrungsmessunegn machen kannst, solltest Du es so lassen, das bringt deutlich weniger Klirr.


Ja das war's fürs erste Du Nachtschichtarbeiter.


Grüße

Und C5 ist mir zu groß, der allein sorgt schon dafür das die Schaltung bei88 kHz -3dB macht.
zucker
Inventar
#25 erstellt: 22. Aug 2007, 08:28
Hallo Steffen,

auch von mir - fürs Erste ganz ok.

Nun die Bauteilplätze optimieren, ganz dicht beieinander. Leiterzüge dünner machen, 0.5mm bis 0.3mm und die Lastzüge zwischen 3 ... 4mm ansiedeln. Die Platine etwas größer wählen, nach dem Ätzen abschneiden. Damit werden die Kantenfehler vermieden.

Ganz wichtig - es gibt nur EINEN Kühler, nicht 2.
So wie es aussieht hast Du 2 Stück, für jede Seite einen, angeschraubt. Damit geht aber die thermische Regelkette verloren.

Die Offsetspannung kann auch durch die etwas unglückliche Steuerung mittels R21 passieren. Eigentlich ist das so gar nicht gut, da der Strom mit Gewalt verschoben wird. Eine echte Offsetsteuerung passiert an einer der beiden Basen des Diff.
Steffen89
Ist häufiger hier
#26 erstellt: 22. Aug 2007, 11:44
Hallo,

Das Problem mit den 4 Volt habe ich gestern nacht noch gelößt. Mir viel ein, dass ich den Kollektor von T8 ja manuell per Kabel an -30V anschließen wollte, weil ich dafür auf der Leiterplatte keine gute Lösung gefunden hatte. Und das habe ich vergessen gehabt. Jetzt lässt sich auch per R21 der Offset leicht regeln.

Ich werde dann auf jedenfall noch mit den Kondensatoren und Widerständen experimentieren.


Ganz wichtig - es gibt nur EINEN Kühler, nicht 2.
So wie es aussieht hast Du 2 Stück, für jede Seite einen, angeschraubt. Damit geht aber die thermische Regelkette verloren


Das hat den Grund, da ich keine Möglichkeit hatte die Treibertransistoren vom Kühlkörper zu isolieren. Dafür braucht man doch solche Plastikteile, die man in die Schraubenlöcher der Transistoren steckt, damit die Schraube keinen Kontakt zwischen Kühlkörper und Transistor herstellen kann?
Sowas habe ich im Moment leider nicht da.
Aber sollten die beiden Seiten nicht sowieso einigermaßen gleich warm werden?



Die Offsetspannung kann auch durch die etwas unglückliche Steuerung mittels R21 passieren. Eigentlich ist das so gar nicht gut, da der Strom mit Gewalt verschoben wird. Eine echte Offsetsteuerung passiert an einer der beiden Basen des Diff.


Damit werde ich mich sicherlich auch noch befassen, aber fürn Anfang reicht mir das mit R21.

Noch eine Frage zum Ruhestrom. Wie hoch soll der so ungefähr sein? Weil ich kaum einen unterschied zwischen 0mA und 20mA höre.
zucker
Inventar
#27 erstellt: 22. Aug 2007, 12:25

Noch eine Frage zum Ruhestrom. Wie hoch soll der so ungefähr sein? Weil ich kaum einen unterschied zwischen 0mA und 20mA höre.


Hören kann man das nur bei ganz geringer Ua~, da wo die End-T zugeschalten werden, bzw die Treiber anfangen zu leiten. Sehen ist aber für die Einstellung besser, Generator > Oszi.

Kühler:
Der MUSS aus einem Stück sein, es wird nicht alles gleichwarm. Wenn die Wärme aber eben nicht gleichmäßig an den Ruheströmling gelangt, kann er den Ruhestrom nicht regeln.
Ultraschall
Inventar
#28 erstellt: 22. Aug 2007, 19:17
Die kleinen Platiknippel für die Schrauben gibt es auch bei reichelt -oder in Schrottgeräten.

Hmmm Zucker , werden die wirklich nicht gleichwarm ? Ich habe ja zufälligerweise immer alles auf einen KK montiert, aber von der Logik her,wenn +-Ub gleich ist und kein großer Offset vorliegt, sollten die doch gleichwarm werden, finde ich.
zucker
Inventar
#29 erstellt: 23. Aug 2007, 06:49
Nee Lothar,

da sind immer ein paar °C Unterschied. Eine Seite zieht eigentlich auch immer etwas mehr Strom, meistens die mit dem PNP. Oder anders ausgedrückt - 20mA Ir oben stehen oftmal 25 ... 30mA unten gegenüber. Das hat wohl etwas mit den Ube`s zu tun.
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