Galvanische Trennung - Was ist besser?

Hallo,
eine Möglichkeit zu 2.
Etwas Ähnliches baute ich mal für eine Linearmagnetregelung. Die Simulationsdateien sind von 1996 und nur unter PSpice, was ich aber seit Jahren nicht mehr nutze.
Die Schaltung dazu, rechts unten.

G.A.Thrawn schrieb:

Was meint ihr? Was ist besser?

Ich habe es noch nicht praktisch probiert, aber ich bin sehr skeptisch was die Linearität des IL300 für Audio angeht. Wenn Du mit ihm eine Lösung erreichen willst, die sich bezüglich Linearität (also Verzerrungen) mit einem Übertrager messen kann, dann wirst Du nicht mit der Standardschaltung auskommen, sondern einigen Entwicklungsaufwand treiben müssen. Es wäre ein interessantes Projekt, herauszufinden wie weit man damit kommt.

So oder so wirst Du aber - wie Du schon weißt - auf beiden Seiten Aktivelektronik und damit eine Stromversorgung brauchen. Die muß natürlich ebenso galvanisch getrennt sein, und der dadurch entstehende Zusatzaufwand läßt in meinen Augen den Übertrager durchaus auch finanziell konkurrenzfähig aussehen.

Ich halte also den Übertrager für besser, wenigstens wenn man keine Zeit zum aufwändigen Schaltungsoptimieren der IL300-Lösung hat.

@Pelmazo:
Das mit der komplexität dachte ich mir bereits, aber die Schaltung von tiki soll ja auf einen klirr von 0,05 kommen.

Das ist ja eigendlich schon recht ordendlich und selbst mit guten Werten, die man durch Nullohmtechnik erreichen kann vergleichbar.

Eine weitere Frage stellt sich nach der Art der verursachten Verzerrungen.
Dioden produzieren ja hauptsächlich ungeradzahlige Oberwellen erzeugen, die ja für uns angenehmer sind.
Was nun ein Übertrager oder ein OP erzeugt ist halt die Frage.
Bei OPs hängt es sicherlich von den Verwendeten Halbleitern ab, ob MOS, JFET oder Bipolar.

Hat einer weiterführende Links zur Nullohmtechnik oder Anwendungsbeispiele?
Konnte da bisher noch nichts finden.

G.A.Thrawn schrieb:

@Pelmazo: Das mit der komplexität dachte ich mir bereits, aber die Schaltung von tiki soll ja auf einen klirr von 0,05 kommen.

Das fand ich schon überraschend gut. Die Dinger sind womöglich besser als ich befürchtet habe.

Eine weitere Frage stellt sich nach der Art der verursachten Verzerrungen. Dioden produzieren ja hauptsächlich ungeradzahlige Oberwellen erzeugen, die ja für uns angenehmer sind.

Das ist in der Tat die Frage. Ich vermute auch daß die Verzerrungen im Kleinsignalbereich deutlicher hervortreten, während sie beim Übertrager eher zurückgehen. Das ist prinzipbedingt: Der Übertrager wird bei hohen Pegeln eher nichtlinear, beim Optokoppler dürfte es anders herum sein.

Bei OPs hängt es sicherlich von den Verwendeten Halbleitern ab, ob MOS, JFET oder Bipolar.

Der ist so stark gegengekoppelt daß das kaum eine Rolle spielen dürfte.

Hat einer weiterführende Links zur Nullohmtechnik oder Anwendungsbeispiele?

Nicht wirklich besonders weiterführend, aber auf der Webseite von Lundahl gibt's Übertrager für speziell diese Technik, und auf deren Datenblatt findet man ein paar Informationen.

IL 300 G(F),

dat geit.

Plan

Bild dazu:


Von 20Hz bis 20Khz tut es gut, Wobbel, von wegen Einbrüchen, hab ich noch nicht vorgenommen, da das Ding sozusagen vorhin niegelnagelneu aus der Retorte kam. Eigentlich sollte die Sache zunächst noch das volle Erprobungsprogramm bekommen aber wenn hier schon ein Fred dieses anschneidet - bitte schön.
Was ich schonmal schreiben kann - Klirr bei 40, 333, 1K und 5Khz unter 0.01% bei +4dbu Ua (also Ua+ Us gen Ua- Us = 2.44V~ eff) Ue war dabei 0dbV, asym. Der Hintergrund ist der unsägliche Wahnsinn diverser asym. Gitarrenamps, Keybords, E-Drumm Set´s, Bühnenmix + FoH usw. Es sollen 8 Platinen senkrecht in ein 2HE Gehäuse.
Und ja - die Inspiration kam von elv.

sieht spitze aus.
Klirr von 0,01% klingt auch gut.

Hat Schaltungstechnisch auch recht Ähnlichkeit mit dem vorher gezeigten.

Ich denke ich werde es einfach mal drauf ankommen lassen und so ein Ding bauen.

zucker schrieb:

Was ich schonmal schreiben kann - Klirr bei 40, 333, 1K und 5Khz unter 0.01% bei +4dbu Ua (also Ua+ Us gen Ua- Us = 2.44V~ eff) Ue war dabei 0dbV, asym.

Gar nicht übel, ich glaube das muß ich mir mal näher ansehen.

Wie entwickelt sich der Klirr denn bei kleineren Pegeln?

Der Hintergrund ist der unsägliche Wahnsinn diverser asym. Gitarrenamps, Keybords, E-Drumm Set´s, Bühnenmix + FoH usw.

Aha, das Geraffel der "Profis".

Ich schätze die sollen auch untereinander isoliert werden. Wie machst Du das dann mit der Stromversorgung? Jeder Kanal ein eigenes kleines Netztrafolein?

Im unteren Bereich war gar nix zu messen. Die Grenze lag bei ca. 800mV Uss, da fing was an zu zappeln.
Mit einer höheren Ub sollte auch mehr Pegel möglich sein. Der als U-Treiber geschaltene OPV kann ja durchaus eine v von 3 erhalten. Die Praxis zeigt aber, daß eine Anhebung im Pult sinvoller ist.

Jede Platine hat ihren eigenen Trafo. Aussgangsseitig finden sich die Massen übers Multicore zwangsläufig am 40...60m entfernten Pult wieder. Ob das so geht oder im Gerät selber die Ausgangsmassen verknotet werden müssen, weiß ich noch nicht.
Nimmt man aber mehrere aktive DI Boxen her (bspw. BSS), dann kommen die Massen auch erst am FoH zusammen.
Vielleicht muß halt ein 2...10R R von einem ZMP im DI Gehäuse auf die einzelnen Kanäle Ausgangsseitig geknüppert werden.
Für eine direkte Einschleifung des Teils in einer Endstufe oder sonstigem, dürfte das aber nicht relevant sein.

zucker schrieb:

Im unteren Bereich war gar nix zu messen. Die Grenze lag bei ca. 800mV Uss, da fing was an zu zappeln. Mit einer höheren Ub sollte auch mehr Pegel möglich sein. Der als U-Treiber geschaltene OPV kann ja durchaus eine v von 3 erhalten. Die Praxis zeigt aber, daß eine Anhebung im Pult sinvoller ist.

Bei den hohen Pegeln sehe ich auch wenig Probleme. Ich meinte mich bloß zu entsinnen daß die Fotodioden bei kleinen Pegeln, also in dieser Schaltung bei kleinen Strömen, deutlich nichtlinear werden, und ich habe mich gefragt ob die Kompensation durch die zwei gleichen Fotodioden im Koppler auch dann noch proper funktioniert.

Aber wie gesagt, das ist blasse Theorie, ich hab's selber noch nicht ausprobiert.

Jede Platine hat ihren eigenen Trafo. Aussgangsseitig finden sich die Massen übers Multicore zwangsläufig am 40...60m entfernten Pult wieder. Ob das so geht oder im Gerät selber die Ausgangsmassen verknotet werden müssen, weiß ich noch nicht.

Im Sinne sternförmiger Masseverdrahtung denke ich, erstere Variante dürfte die bessere sein, falls es überhaupt merkliche Unterschiede gibt.

In irgendeiner AppNote oder so für Sensorik hab ich mal eine Variante mit zwei IL300 in einer Push-Pull-Schaltung gesehen, die eine speziell gute low-level Linearität hatte. Lt. dem Datenblatt von Vishay ist es ansonsten nicht so weit her damit am unteren Stromende, und es driftet auch mit der Temperatur.

Für Audio finde ich aber die Null-Ohm-ÜT-Variante aus dem Bauch heraus besser und auch einfacher, vom Aufwand her (es reicht ja ein winziger, billiger Trafo + Doppel-OP -- oder was kleines diskretes -- für sym. Output).

Grüße, Klaus

wie würde bei der Nullohm Variante die diskrete Methode in etwa aussehen?

Hab mich nämlich auch schon gefragt wie man sowas diskret lösen könnte.

PS: Und kann mir jemand sagen wo ich diese Lundahl Übertrager kaufen kann?

Ach ja, und frohe Weihnachten euch allen.

PPS:
Ich habe nun einen deutschen Verkäufer für die Dinger gefunden.
Die Verlangen 44€ zuzüglich Versand für so einen lumpigen leistungslosen Übertrager.
Die spinnen die Röhren-Audiophilen.

Sieht schon mal nicht schlecht aus.

Was den Übertrager angeht - Neutrik.
http://www.neutrik.c...ger_productlist.aspx

Richard hatte dazu mal ein Schaltbild eingefügt.
http://www.hifi-foru...read=2957&postID=3#3

G.A.Thrawn schrieb:

wie würde bei der Nullohm Variante die diskrete Methode in etwa aussehen?

So ganz grob auf die Schnelle, ein I/V-Wandler (als Prinzipschaltbild zu verstehen):

(bei 100µA(p), d.h. z.B. bei 1V(p)an 10k primär, THD der simulierten Schaltung -- ohne ÜT natürlich -- 0.0002%)

Die wichtige Kupferkompensation (negativer Ri per Mitkopplung, um Rsek zu canceln) ist aber mit dabei... in Richies Plan dagegen nicht (aber siehe dazu das Lundahl-Datenblatt). Mit einer floatenden Versorgung kann man auch einen Ausgang auf Masse legen, falls man's unsymmetrisch braucht.

Praktisch braucht man noch entweder einen Servo um Gleichspannung vom ÜT fernzuhalten, und noch einen für den Ausgangsoffset, oder man koppelt beides kapazitiv (es gibt aber auch noch einige "dritte" Möglichkeiten). Und diverse Tweaks, die richtigen Transen oder auch FETs (gematchte Paare), eine Kaskode hier und da, evtl. manche Wids durch Konstantstromquellen ersetzen, anderer Ausgangsbuffer (Push-Pull) etc.

Ja, Lundahl ist nicht billig, aber die Qualität ist entsprechend (der Preis geht ja auch nicht nach Menge/Gewicht, sondern nach Aufwand. Der ist bei einem kleinen ÜT eben nicht viel kleiner als bei einem größeren). Und sooo viel billiger sind die Neutriks nun auch wieder nicht (auch so um 30EUR mindestens, wenn ich mich nicht irre)

Grüße, Klaus

Ja die Neutriks sind genauso teuer.
Gibts da nicht günstigere Alternativen?
Gut, die offenen Neutriks, aber ob die so gut sind?

Edit: Was haltet ihr von den NFU Übertragern bei Reichelt.
Kann mir nicht vorstellen, dass die besonders hochwertig sind, aber dafür schön niederohmig.
NFU 1-1

Interessante Schaltung.
Hab ich so noch nirgends gesehen.
Werde mal versuchen sowas mit JFETs zu simulieren.
Hab noch ein paar dual JFETs (BFQ13) da, mit denen könnte ich sowas machen.

Die Schaltung dürfte ausserdem leicht abgeändert auch bei den Optokopplern einsetzbar sein.

Ausserdem ist schön, dass ich so gleich meine Differenzverstärkerstufe dran hängen kann.

PS: Wieso Gleichspannungen am Übertrager?
Durch die Mitkopplung durch Q3 und Q4 sollte doch (so gut wie) kein Gleichstrom durch den Übertrager fließen oder?

PPS: Hab die Schaltung mal auf die Schnelle mit Sperrschicht FETs simuliert und kam auf einen THD von 0,002% ohne groß irgendwas zu optimieren, oder Kaskoden und KSQs einzusetzen oder sonstige Scherze.

Das ist mir 100% lieber als ein OP.
Danke vielmals.

Ich sehe das Hauptproblem bei der Optokopplung vor allem in der Netzteilgeschichte.

Üblicherweise wird eine derartige Einrichtung vor allem bei langen, symmetrischen Laitungen benötigt, also im Studiobereich. Da habe ich als Quelle ein Gerät, das einen bestimmten Pegel liefert an einer maximalen Last. Ich habe da üblicherweise keine direkte Masseverbindung.

Wenn ich nun sowas (Opto) als Trennung einsetze, so haben ich in dem Netzteil zwei getrennte Massen, die ohne weiteres ein fast beliebiges Potenzial gegeneinander haben können. Die Trennung der Massen erfolgt einmal im Netztrafo und zweitens auf der Platine. Ob nun so ein Billignetztrafo eine genügende Isolation zwischen den beiden Sekundärwicklungen aufweist, ist eine entscheidende Frage. Wenn man die Netzteile selbst auf zwei Prints erstellt, ist da kein Problem zu erwarten. Nur sind auf dem eigentlichen Trennverstärkerdie beiden Massen wieder vorhanden, was eine überlegte Leitungsführung verlangt.

Wenn man bei der Nullohmtechnik erstens einen Trafo verwendet, der eine ausreichende Isolation besitzt (den zu erwartenden Spannungen entsprechend) und den ohmschen Widerstand des Trafos durch eine Mitkopplung ausgleicht (negative Eingangsimpedanz des OPV), bekommt man ungefähr das Verhalten eines Stücks Draht, also kein Klirr und kein Frequenzgangfehler.

Natürlich ist dies in der Praxis nicht voll umsetzbar, weil ja der Drahtwiderstand einen Temperaturgang besitzt, aber man kommt nahe an den idealen Verstärker heran. Aus meiner Erinnerung liegen die Klirrwerte durchaus in der Grössenordnung dieser Optokoppler (oder besser) über den ganzen Frequenz- und Pegelbereich und die Rauschdaten sind ebenfalls im Bereich um -100dB

Ich glaube, dass der Trafo nicht eigentlich die Qualität bei der Nullohmtechnik bestimmt, sondern dass er vor allem für die Spannungsfestigkeit primär gegen sekundär verantwortlich ist, sowie für die Kapazitäten zwischen Ein- und Ausgang. Und ein Trafo kann symmetrisch und asymmetrisch betrieben werden. Leider habe ich keine Angaben mehr zu den Studer-Schaltungen.

Mittlerweile hab ich die IL 300 Schaltung etwas geprüft.

Thermisch:
Konatakchemie 75, Kälte bis -50°C
Ab etwa -30° beginnt die Ua Kurve zu sinken.
Föhn, logischerweise nicht durch ein Röhrchen transportabel, daher großflächig - ab ca 80° beginnt die Ua Kurve abzufallen.

Wobbel:
Ab etwa 7.2Khz leichte Einbrüche, die bei 21Khz von 1.3V Ua Us auf 1.2V Ua Us absinkt. Absolut also 0.67db!
Bei etwa 43Khz ist eine Absenkung von 2.6db erreicht.

Praxistest:
Eine VA mit allem Unsinn war grad nicht greifbar, kommt noch.
Daher, mein Bursche mit Git im Keller, Kabel logischerweise asymm, 25m bis zum Mixer durch das Haus, komplett anderer Stromkreis - Brumm wie Sau.
Das Teil im Keller zwischen gehangen - astrein.

Bei allen Tests war der Pegel egal, er darf nur nicht über 2V Uss Ue steigen. Ab da muß abgeschwächt werden, mittels dem Poti vor dem IL.

Nun sag mir einer, Opto würde nicht funktionieren.

@Richi:

Willst du damit sagen, dass gar kein so großer Unterschied zwischen dem Reichelt 2€ Übertrager und den 44€ teueren "Luxusdrahtstücken" bestehen wird?

Weil dann lass ichs einfach mal auf einen Versuch ankommen.

Zum Brummproblem, das keins ist, aber eins sein könnte: Wenn die Quellimpedanz niedrig ist, ist Brummen selten ein Problem, wenn man die Sache galvanisch trennt. Wenn aber die Brummeinstreuungen relativ stark sind, können sie bei hoher Quellimpedanz trotzdem zum Problem werden. Im vorliegenden Fall haben wir doch eine Verkopplung der beiden Speiseteile über den Netztrafo, also die Kapazität von der einen Sekundärwicklung zu anderen. Diese Verkopplung existiert und die können wir nicht wegdiskutieren. Und je höher die Quellimpedanz ist, desto höher wird diese Verkopplung.

Man könnte sich fragen, ob sie mit einer elektronisch symmetrierten Schaltung genügend unterdrückt werden kann. Dann darf aber die Brummspannung gegen Masse nie so gross werden, dass das Eingangssignal (Ton PLUS Brumm) in die Nähe der Speisung kommt.


Natürlich ist auch bei einem NF-Trafo diese Verkopplung da. Und ich sehe das Problem tatsächlich in dieser Verkopplung, ob also die Symmetrie ausreichend ist.
Nur spielt beim NF-Trafo die Quellimpedanz nicht die gleiche Rolle, weil die beiden Seriewiderstände in der NF-Leitung die Last (auch für die verkoppelten Brummspannungen) so hochohmig macht, dass eine normale Quelle keine Probleme hat.

Der Neutrik ist einfach mal gegen magnetische Einstreuungen abgeschirmt. Das gibt es (als Mik-Trafo) natürlich auch von anderen Firmen.
Ich habe selbst bisher mit den original Studer-Trafos gearbeitet. Die haben ein Übersetzungsverhältnis von 1:0,62 (P zu S) und einen Drahtwiderstand P von etwa 500 Ohm.
Weiter habe ich die normalen Neutrik Linetrafos mit über 2k Draht und 1:1 verwendet. Die Ergebnisse sind in etwa vergleichbar, also Klirr unter etwa 0,05% bei 20Hz.
Ich vermute daher, dass man mit einem fast beliebigen Trafo diese Daten erreichen kann, wenn man allenfalls den Drahtwiderstand per negativem Re (Rückkopplung auf den Noninvers, Gegenkopplung auf den Invers, Trafo am Invers, Längswiderstände primär) kompensiert. Selbst habe ich dies nie ausprobiert, weil die Studer- und Neutriktrafos Lagerware waren in unserem Betrieb.

Das Kriterium wird die Symmetrie P zu S (Schirmwicklung?) sein und generell die Kapazität der Wicklungen. Aber ein Versuch könnte es allemal wert sein.

Und ich stelle mir einfach mal vor, dass wir mit einem zu niederohmigen Trafo einen höheren Strom fahren müssten, was nicht mit jedem OPV zu treiben ist. Schliesslich wird ja der Ausgangsstrom durch den Gegenkopplungswiderstand bestimmt, und da wird sicher ein bestimmtes Verhältnis zum Drahtwiderstand ein Optimum ergeben.
Aber beim Preis, den man für ein Bier bezahlt, sollte ein Versuch mit einem Billigtrafo drin liegen...

Den Einsatz des Optokopplers sehe ich eher im Bereich Netztrennung in einem Gerät, also etwa Auskopplung aus einem alten Röhren-TV ohne Netztrafo. Und um die Netzsicherheit zu erreichen, würde ich für den Eingang und den Ausgang nicht getrennte Sekundärwicklungen auf einem Netztrafo verwenden, sondern zwei getrennte Netztrafos. Das hat nichts mit der Verkopplung zu tun, sondern nur mit der Spannungsfestigkeit zwischen den zwei Sekundärwicklungen. So ein Ding wäre für mich sicher auch bei einem Jonenhochtöner mit Röhre, direkt am Netz, denkbar.

Ich werde eh nicht die OPV Variante sondern was diskretes anstreben, daher sollte das mit dem Strom auch kein Problem werden.

Um das Thema nochmal aus der Versenkung zu erheben:

Wo sollte ich denn am besten den lautstärkeregler unterbringen:
Vor oder nach dem Übertrager?

Denn ich kann mir vorstellen das bei kleinen Pegeln der Übertrager schlechter wird, da viel weniger Strom fließt.

Wenn Du davon ausgehst, dass der Übertrager auch symmetrisch eingesetzt werden kann und Du darum bei der Schaltung primärseitig nicht EINEN Widerstand verwendest, sondern zwei gleich grosse, müsste der Lautstärkeregler folglich auch für jeden Kanal über zwei identische Teiler verfügen. Du müsstets also für jeden Kanal schon ein Stereopot einsetzen. Das ist allerdings etwas unpraktisch.

Normalerweise regelt man die Verstärkung, indem man den Gegenkopplungswiderstand des OPV veränderlich auslegt. Dies hat allerdings einen grossen Nachteil: Das Poti ist gleichzeitig als Wechsel- und Gleichstromgegenkopplung im Einsatz und das mögen Potis nicht. Die fangen an zu kratzen. Und wenn man dies verhindern will, muss man umfangreich die Gleichspannung über einen Festwiderstand zurückführen und am Poti mit relativ grossen Kapazitäten (Elkos) die Gleichspannung abtrennen.

Aber Du kannst bei einer Speisung von +/-15V mal davon ausgehen, dass der OPV bis 8V eff liefern kann. Folglich kannst Du eine Verstärkung von 1 problemlos einsetzen. Das bedeutet also, primär je 10k, Gegenkopplung 20k. Und den Lautstärkeregler danach ganz normal vor den nachfolgenden Ausgangs-OPV.

Ich habe hier wieder von OPV gesprochen, obwohl Du etwas diskretes möchtest. Zum Erklären geht es mit einem OPV einfacher. Und einen Grund, warum Du etwas Diskretes möchtest, hast Du nicht genannt. Ich sehe erstens keinen Grund, sowas diskret aufzubauen und zweitens auch wenig Möglichkeiten dafür.
Um einen Nullohm-Eingang hinzubekommen ist erstens eine Differenz-Eingangsstufe vorteilhaft und zweitens eine ordentliche Openloop-Verstärkung nötig. Falls der Re nicht null wird, sind die Klirrreste des Trafos schon deutlich. Und ohne einen Differenzeingang ist es nicht möglich, durch eine Mitkopplung einen negativen Re hinzubekommen.
Wenn Du sowas diskret aufbauen willst, bekommst Du Probleme, die nur mit hohem Aufwand zu lösen sind. Und die Daten sind mit Sicherheit schlechter als bei Verwendung eines guten OPV.

Denn ich kann mir vorstellen das bei kleinen Pegeln der Übertrager schlechter wird, da viel weniger Strom fließt.

Im Grunde nehmen die Probleme mit steigendem Pegel zu. Wenn man eine Schaltung mit Trafo untersucht, so wird bei normaler Schaltung der Klirr mit zunehmendem Pegel grösser, der Frequenzgang ist pegel-unabhängig.
Bei Nullohmtechnik gilt im Grunde das Selbe, wobei durch negativen Re der Restfehler sich bis auf Null auskompensieren liesse, wenn da nicht irgendwann die Sache zu schwingen anfangen würde. Bei günstigen Verhältnissen sind aber auch ohne oder mit nur schwacher Kompensation keine Nachteile in Klirr und Frequenzgang festzustellen, die erwähnenswert wären. Und das unabhängig vom Pegel.

Als diskrete Schaltung schwebt mir eine Abwandlung der Schaltung von KSTR vor, die man oben sehen kann.
Ich habe wie geschrieben noch ein paar Dual JFETs da, also zwei sehr eng gematchte Transistoren auf dem selben Chip, mit denen ich das sicher sehr Gleichspannungsfrei hinbekommen würde.

Ich hab das auch schon in Multisim simuliert und komme auf einen Innenwiderstand von etwa 1Ohm und einen Klirrfaktor von 0,002% ohne Übertrager.
Die 1Ohm sind sicher noch verbesserbar, ebenso wie der Klirr.

Mit schlechter bei kleinen Pegeln meinte ich eigendlich dass das Rauschen und die einstreuungen zunehmen, weil ja das "Nutzsignalfeld" dann noch Schwächer ist als es ohnehin schon ist.

Die Einstreuungen sind möglicherweise ein Problem, das man mit entsprechendem Aufbau aber hin kriegt.
Ein normaler Mik-Amp hat ein Rauschen, das bei etwa 2dB liegt. Das bedeutet, dass alle Störungen am Ausgang im Bereich 20Hz bis 20kHz rund 2dB höher sind als bei einem rein ohmschen Widerstand von 200 Ohm (Mik-Impedanz).
Ein Verstärker mit Trafo und entsprechend gutem OPV kommt da auf vergleichbare Werte (etwa 3dB). Das wäre bei einer Quellimpedanz von 200 Ohm eine entsprechende Eingangsspannung von rund -127dB, während der Widerstand allein rund -130dB rauscht.

Das Hauptproblem ist einmal das Rauschen der Längswiderstände. Diese liegen ja in Serie zur Primärwicklung und haben einen Wert (Profi) von total rund 5k bis etwa (Unterhaltungselektronik) 20k. Da ist natürlich dieses Rauschen wichtiger. Und zu diesem Rauschen muss auch jenes aus dem Gegenkopplungswiderstand hinzu gerechnet werden.
Das bedeutet, dass egal wie die Eingangsschaltung aussieht, mit einem Rauschen von etwa -90dBU zu rechnen ist (bei 20kOhm).
Das ist mit guten OPV problemlos einzuhalten, mit den BC550 kommt man da bereits an deren Grenzen. Ich glaube, dass man KSTRs Schaltbild den Erfordernissen anpassen muss und damit letztlich nicht weiter kommt als mit einem guten OPV.

Hallo G.A.,

wolltest du nicht einen Lautstärkersteller mit Relais-geschalteten Widerständen machen? Von daher gäbe es doch kein Problem. Den Abschwächer dann sinnvollerweise nach dem Übertragerteil, bzw ließe sich das evtl. auch intergrieren... in dem Sinne, dass die Nullohmseite sich mit dem Diff verschmelzen ließe (warum zwei Diff-Stufen, wenn die Nullohmschaltung schon im Prinzip Stromausgänge hat).

Wie gesagt, mein Vorschlag ist als einfachste Prinzipschaltung zu sehen. Derzei bastle ich per Simu an genauso einer Schaltung (ohne globale Gegenkopplung), als Nullohm-Diff und VAS an einem Stück (ja genau, per Doppel-FET -- die ham' in Gateschaltung ja theoretisch wie praktisch keine Verzerrung, und die Stromausgänge dann als Input in eine Gilbert-Zelle als Stromverstärker). Rauschen ist bei mir nicht so weit oben auf der Liste der Optimierungen. Man kann denn ÜT natürlich auch primärseitig schon mit einer Stromquelle treiben -- wenn er symmetrisch aufgebaut ist und zwei Primärhälften hat, auch wieder mit einem (degenerierten) Diff, mit Fehlerkorrektur á la Gilbert oder Hawksford. Oder halt auch direkt in der GK eines OPV, bietet sich hier natürlich wegen der Potentialfreiheit regelrecht an (aber die Streuinduktivität muss man kompensieren).

richi44 schrieb:

Um einen Nullohm-Eingang hinzubekommen ist erstens eine Differenz-Eingangsstufe vorteilhaft und zweitens eine ordentliche Openloop-Verstärkung nötig.

Das erste stimmt, das zweite nicht. Entscheidend ist nur die präzise Auslegung der positiven Rückkopplung. Das geht auch mit einer Stufe mit kleiner, definierter und stabiler Open-loop-Verstärkung. Trimmen muss/sollte man die Schaltung sowieso (auch die mit OPV) und die Verwendung eines ÜT mit wenig Kupferwiderstand ist natürlich von großem Vorteil. Sicherlich ist mit einem aktuellen, modernen OPV einiges an Performance möglich und natürlich auch schaltungstechnisch einfacher, um nicht zu sagen nachgeschmissen...


Grüße, Klaus

Wiedermal ein sehr interessanter Beitrag.

Kannst du mal kurz erleutern was du mit Gilbert und Hawksford Fehlerkorrektur meinst?

Und ja, ich wollte eine Lautstärkestellung mit Relais machen. Wie meinst du dass mit dem Integrieren?
Eine Zweite Verstärkerstufe wollte ich eigendlich einbauen, weil ich mir dachte, dass es wenig sinn macht das Verstärkte (verzerrte) Signal mitzukoppeln, wenn ich auch ein unverzerrtes Signal mitkoppeln kann.
Meinst du es wäre besser meinen Stromverstärker direkt an die Nullohmstufe zu hängen?

Wie meinst du das mit dem Durch eine Stromquelle antreiben?
Würde es denn etwas bringen wenn ich die Primärseite mit einer Stromquelle antreibe?
Die proportional viel größeren Widerstände stellen ja auch schon fast so eine Art Stromquelle dar.

@richi:
Warum ich es diskret aufbauen will?
Um was dabei zu lernen. Mir macht alles diskrete eben mehr Spass als OPVs.
Sicher, auch da gibt es eine Menge interessantes zu lernen, aber letztendlich ist alles auf ein paar Grundschaltungen zurückzuführen und irgendwie langweilig.
Zum Beispiel die normale Null-Ohm Schaltung ist ja eigendlich nichts anderes als ein Strom Spannungswandler mit geringer Mitkopplung. Zwei Grundschaltungen an einem OP.
Die Null-Ohm Version von KSTR oben ist soweit ich seh eine Art invertierender Instrument Differenzverstärker mit Mitkopplung.

Die obere diskrete Schaltung hab ich aber so noch nie gesehen und ich finde es sehr interessant mich damit zu beschäftigen.

Na, über Gilbertzelle und Hawksfordstruktur findet man doch auch ohne Bemühung von Klaus Einiges im Netz.
Selbst ist der Mann! Über konkretere Fragen freut er sich sicher mehr.

Zu der Gilbertzelle hab ich nun schon ein bischenwas gefunden, aber zu der Hawkfordstruktur noch überhaupt nichts, aus ein paas informationen, dass es sich über eine prima Schaltung für aktive Frequenzweichen handeln soll.

Du musst verstehen dass ich bis auf die beiden Namen (ohne Zelle und Struktur) noch nie was davon gehört hab, und somit auch nicht wirklich wusste wonach ich suchen soll.

Bei Gilbert und Hawksford Fehlerkorrektur hat mir die einschlägige Suchmaschine jedenfalls nicht die Welt ausgespuckt.

Zu Gilbertzelle bekomm ich nun Haufenweise Links zu Mischerschaltungen, anscheinend für Überlagerungsempfänger oder dergleichen. Bei der Schaltung kann ich mir vorstellen das KSTR diesen Aufbau gemeint hat.

Zu dem Herrn Hawksford hab ich nun diese Seite gefunden:
http://www.essex.ac....ms_publications.html

Aber da gibt es so viel Zeug, dass ich wiederum keine Ahnung habe was KSTR meint.

Zur Gilbertzelle bringt google schon was im dritten link, zu Hawksford im fünften link. Man darf nur nicht schon beim ersten link hängenbleiben.
Allerdings muß ich zugeben, die Namen vorher auch nicht gekannt zu haben, selbst die schön einfache Filterstruktur fiel mir noch nicht auf. Schade, daß T/S nicht davon spricht, es hätte hineingepaßt.

Bist du dir sicher dass er auch das mit der Frequenzweiche und der Oszillatorschaltung aus den Links gemeint hat?
Der Hawksford hat ja anscheinend nicht gerade wenig verzapft.

Ich glaube er meinte mit Hawksford Fehlerkorrektur eher das:
http://www.essex.ac....0correction%20PA.pdf

und mit der Gilbert Fehlerkorrektur vielleicht das:
http://www.mez.rub.de/projekte/wlan/gilbert.html

Kann das vielleicht sein?
Ich wüsste nicht was ein Oszillator und eine Frequenzweiche in einem Transimpedanzverstärker zu suchen haben soll.

Hallo,

der Gilbert-Stromverstärker mit Korrektur kam von da (Seite 209, Kap 16-1, Abb. 16-3)
http://www.designinganalogchips.com
Ein gutes E-Book, von "Mr. NE555" (er hat nämlich diese Legende von Chip designt)
Weil man die Stromverstärkung über einen Strom steuern kann, wird das Schaltungsprinzip oft als Mischer/Modulator (d.h. Multiplizierer) verwendet, auch weil sie im reinen Strombetrieb sehr schnell ist, damit HF-tauglich.

Und, die relevanten Papers von Prof. Hawksford sind
J4 und (das nicht ganz passende) J3 (hast du ja schon gefunden), sowie noch J27 und J35.

Auslöser der ganzen Aktion (diskrete Verstärkerentwicklung auf "höherem" Niveau ist Neuland für mich, als alter OpAmp-Spezl) war das Lesen im DIYaudio.com, Solid-State Department. Achtung, das dauert (ein uferloses Forum mit etlich Top-Entwicklern die dort mitschreiben) schon allein der relevante gepinnte Strang "Error Correction" hat über 3000 posts (äfz), und das ist nur einer von vielen äusserst interessanten.

Und dort gibt es noch ein sehr interessantes Konzept, die Kulish-Linearisierung (schon wieder Name-Dropping ):
http://www.diyaudio....dc57&threadid=114249



Zu den beiden von mir eingestellten Schaltungen, die machen eigentlich exakt dasselbe. Die diskrete Variante entspricht der OpAmp-Schaltung. Bis auf ein kleines Detail (und da kommt dann die Fehlerkorrektur ins Spiel, später): Die Mitkopplung kommt am Trafo leider mit Verzerrung (von Vbe vs. Ic) an, in einer anderen Simu (mit einen blanken FET-Diff, z.B. mit 1% THD, obwohl der eigentliche I/V praktisch 0% THD hat (bei niedrigen Frequenzen). Das kann man nur durch einen großen Ruhestrom etwas mindern, der aber wieder andere Nachteile mit sich bringt. Oder halt mit einer Linearisierung irgendwie auf konstante Großsignalsteilheit, direkt oder indirekt (beides geht besser mit Bipolars als mit FETs, und bei manchen Röhren hat man sie schon ohne große Tricks). Da kommen wir dann an Richis Punkt: Es ist ein ziemlicher Haufen Aufwand, diskret dorthin zu kommen wo man mit guten aktuellen OpAmps schon aus dem Stand hinspringt. Abgesehen vom Lerneffekt natürlich, denke ich auch, dass man diskret nur machen sollte, wenn es aus irgendwelchen Gründe mit OpAmps nicht oder nur mit Aufwand geht (z.B. wegen zu kleinem Spannungs/Strombereich derselben, etc).

Das primärseitige Treiben mit einer Stromquelle könnte für sehr kleine Pegel von Vorteil sein und auch evtl. generell für das Verzerrungsverhalten, vorrausgesetzt natürlich die Stromquelle ist sauberer etc als die rein passive Variante. Ausserdem könnte man da schon einen Teil der Pegelstellung mit erledigen (also in einer OP-Schaltung, nicht-invertierend, den R nach Masse verändern und damit den Strom im ÜT, der in der GK hängt). Ich hab's noch nicht ausprobiert, evtl. bringt es auch nix ausser Aufwand (z.B. noch ne floatende, niedrigkapazitve Versogrung mehr, sonst bringt die galvansiche Trennung ja nix), würde man das aber schon senderseitig machen, hätten wir eine differentielle Stromschnittstelle für Audio, das kann eigentlich nicht verkehrt sein.

Gibt ja vieles, worüber man sich Gedanken machen kann...

Grüße, Klaus

Ich wollte auch eigendlich auf das J4 verlinken, hab aber dann nicht auf das "Power Amplifiers" am schluss nicht aufgepasst.

Die Seite von Hawkford die ich oben verlinkt habe ist eine reine Fundgrube an interessanten Schaltungen.
Das einzige Problem ist, dass Hawkford im gegensatz zu dem "Designing Analog Chips" immer alles sehr Mathematisch erklärt. Das macht es schwierig sich hineinzudenken.

Danke für den Link zu obengenannten Buch.
Abgesehen von den Chip Layout Teilen ist das alles sehr interessant.

Zum Stromquellentreiben hab ich mir mal gedanken gemacht und ich glaube ich verstehe nun endlich das "Null-Ohm Prinzip"

Das Antreiben mit einer Stromquelle sollte ja eigentlich den Frequenzgang linearisieren, da das Feld sich ja gleichmäßig mit dem Strom verändert und Z nicht bei allen Frequenzen gleich ist, ergo fließt bei hohen frequenzen weniger Strom als bei niedrigeren Frequenzen.
Sekundär hab ich dann meine durch mitkopplung erreichte Null-ohm Impedanz die sich somit auf primär zurückkoppelt.
Dann hab ich primär nurnoch den Ohmschen Widerstand der Spule und der kann durch eine Stromquelle ausgeglichen werden, leider eben nicht ganz, da die güte der "Stromquelle" in Form von zwei Widerständen eben nicht ausreicht.
Würde man die Primärseite nun mit einer richtig Sauberen Stromquelle ansteuern, dann wäre eigentlich der einzige bleibende Fehler des Übertragers der Eisenverlust.

Somit ließe sich mit der Stromquellenansteuerung theoretisch ein geringerer Klirrfaktor und ein linearerer Frequenzgang bewirken und die Übertragerauswahl wäre noch nebensächlicher als vorher.
Ausserdem wäre das Rauschen vermutlich geringer.
Und ich könnte meine Lautstärkeregelung Primärseitig erledigen, was mir ebenfalls gefallen würde.

War das alles so korrekt?

Hört sich für mich rentabel an, und eine Trafowicklung mehr oder weniger ist auch egal.

Hallo nochmal,

G.A.Thrawn schrieb:

Würde man die Primärseite nun mit einer richtig Sauberen Stromquelle ansteuern, dann wäre eigentlich der einzige bleibende Fehler des Übertragers der Eisenverlust. [...] Hört sich für mich rentabel an, und eine Trafowicklung mehr oder weniger ist auch egal.

Stichwort "eine Wicklung mehr", man könnte auch eine Übertrager mit 3 sehr gut gekoppelten Wicklungen nehmen (oder man treibt zwei gleiche Exemplare in Serie), und nimmt dann einen Klon der Sekundärseitenschaltung primarseitig, zur weiteren Fehlerreduktion -- in der Spannungsvariante ist sowas schon üblich (tertiary feedback) um mit billigerem Kernmaterial auszukommen, siehe z.B.
http://cinemag.biz/application_notes/AN-102.pdf
(CineMag baut offensichtlich sehr hochwertige Übertrager, so wie es aussieht).
Das kann man dann noch ergänzen mit einem Antrieb mit negativem Ri (siehe http://lundahl.se/pdfs/papers/feedbck.pdf , praktisch der Nullohmtrick ausgangseitig, wieder per Mitkopplung auf den +IN des OpAmps) ... aber das ist dann alles keine Nullohmtechnik... trotzdem interessant...

Und ja, du hast den springenden Punkt der Technik erfasst (hat bei mir auch etwas gedauert, bis ich es wirklich begriffen hatte und wo der Vorteil liegt).

Hawksford ist in der Tat etwas knochiger zu lesen, aber im J4 geht es eigentlich, dank der verständlichen Schaltungsbilder

Grüße, Klaus (der grad dank Blitzeis für 300m Heimweg ca. 15min gebraucht hat, zu Fuß, was für ein Geeiere...)

Blitzeis - Geeiere, jaja.
Da les ich mir morgen Einiges durch, herzlichen Dank!

Wie schön, Theoretiker am Werk.

Günstige Übertrager gibt's bei Monacor, LTR-110.
(Die Dinger bei Reichelt sind erschreckend schlecht
dokumentiert, wer weiss mehr?).
ggf. auch ETAL P1165, oder sonst was von RS, Farnell,..
Aber,
alle Billig-Trafos sind nicht geschirmt (MU-Metall)!

Daneben,
obigen Aufbau vom Zucker verstehe ich nicht.
Sollte es billig werden?

Wenn ich für andere bastele, mache ich einen grossen Bogen
um 230V-Netzspannung. Irgendwann erwischt es jeden ...
und das kann kosten.

Deshalb würde ich immer DC/DC-Wandler einsetzen (bei Texas
findet sich eine BB-Applikation für Störfilter)

DC/DC-Wandler sind zwar etwas teuer (sihe Reichelt), aber
benötigen erheblich weniger Platz als ein Netztrafo. Das
mag die Preisdifferenzen eingrenzen.
Zudem hat ein DC/DC-Wandler kein (Brummm-)Störfeld.

Ach ja,
für die Linarität des IL300 behauptet ELV 0,01%
(DAtenblattwert, also nicht nach gemessen) genauso (wenig)
spannend, wie Klirrfaktoren für EINE best. Spannung.

Kay* schrieb:

Wenn ich für andere bastele, mache ich einen grossen Bogen um 230V-Netzspannung. Irgendwann erwischt es jeden ... und das kann kosten.

Steckernetzteile oder fertig konfektionierte Halogenlampentrafos machen auch Sinn. AC-Steckernetzteil, Spannungsverdoppler und zwei Dreibeiner - fertig ist die OP-Spannungsversorgung.

Grüße,

Zweck