Wieviel DC-Offset ist noch tolerabel?

Das sollte rein technisch für die Boxen kein Problem darstellen. Es ist m.M.n. tolerabel. Dennoch ist es nicht ganz das Gelbe vom Ei.

Welche Maßnahmen man ergreifen kann hängt von deiner Schaltung und ihrer Dimensionierung ab. Es gibt da relativ einfache Mittel mit denen man den Offset durch richtige Dimensionierung reduzieren kann. (Dazu müsste ich deine Schaltung sehen)

Wenn diese bereits ausgeschöpft sind, müsste man mit einem Offsetservo rangehen (Universalhammer). Das wäre aber ein wesentlicher Aufwand, für ein bisher eher kosmetisches Problem.

Es handelt sich um die "Three-Res"-Schaltung von Mick_F:

Schaltung



Part Value Rating, type
Rg 22k 0.35 W metalfilm
Rf 22k 1 W carbon
Ri 680R 0.35W metalfilm
Rm 10k 0.35 W metalfilm

In die Singaleingangsleistung vom Cinch-Stecker zum Poti habe ich noch seriell einen 4,7uF Kondensator geschaltet, um ein DC-Blocking der Quellen zu realisieren. Dieser Kondesnator ist nicht in dem Schaltungsbild eingezeichnet!

Was kann man im sinnvollen Rahmen machen?

Würde es etwas bringen die Wege zum Singal-Massestern zu verkürzen bzw so kurz wie möglich auszugestalten?


Gruß
Mareus

Moin,

das ist (auch) ein DC-Verstärker
Bist Du sicher, dass Deine Quellen keine DC am Ausgang haben?

Gruß
Detlef

Meine Quellen haben auch einen kleinen DC-Offset, jedoch habe ich an den Signaleingang noch einen 4,7uF-Kondesnator seriell geschaltet, damit kein DC in den Verstärker kommt.

Gruß
Aloa

Für diese Schaltung ist der von dir festgestellte Offset recht OK, da sie (durchaus mit Absicht des Autors, wie ich annehme) gänzlich auf Kondensatoren verzichtet.

An bestimmten stellen baut man normalerweise Kondensatoren ein um eben u.A. den Offset zu reduzieren.
Vor allem in reihe zu Ri richtung Masse baut man für gewöhnlich einen Elko von etwa 220µF bis 1mF ein. Dadurch reduziert sich die Gleichspannungsverstärkung zu 1 während die Tonfrequenzverstärkung unverändert bleibt (bezogen auf die Schaltung von Mick_F).
Zwischen Input und dem Knoten von dem Rg abzweigt schaltet man normal auch einen Kondensator. Manche nehmen an der Stelle Elkos mit etwa 22µ oder noch mehr. Andere nehmen Bipolare Elkos, wieder andere Folienkondensatoren, die aber ab 10µ schwer zu bekommen, oder riesig und teuer werden.

Manche Puristen verzichten völlig auf Kondensatoren "im Signalweg" um ihren potentiellen Einfluss auf die Wiedergabequalität von vorn herein auszuschließen.

Eine andere Offsetquelle ist der Ruhestrom, der aus den (mit + und - betitelten) Eingängen fließt. Er fürt zu einer Spannungsdifferenz zwischen "Input" und "Output", wenn an + und - unterschiedliche (Gleichstrom-/Spannungs-)Impedanzen angeschlossen sind.

Bei den Versionen mit Kondensatoren (wie oben beschrieben) sind diese Impedanzen bestimmt alleine durch Rg für den + Einang und Rf für den - Eingang.
Folglich müssen diese beiden gleich groß sein, damit kein zusätzlicher Offset entsteht. (wie Hier z.B. beide 22k)

Hier, ohne die Kondensatoren, ist das aber nicht der Fall und etwas Komplizierter.

Kurzgesagt kann man da eigentlich nichts weiter machen als die Kondensatoren einzuführen, oder den angedrohten Servo (den der Purist im Notfall bevorzugen würde).

Von daher würde ich fast sagen, die 90mV sollten nicht stören (es sei denn sie stören dich) und sind den Aufwand nicht Wert.

@Krachkiste:

Danke für deine ausführliche Beschreibung! Ich werde die nächsten Tage nochmal ausführlich Probe hören, ob mich "irgendetwas stört".

Zwei Fragen habe ich dennoch:

1. Wie wirkt sich die Entfernung des Signal-Massesterns vom Verstärkerchip aus?

2. Kennst du eine simple Schaltung bzw. Bezugsquelle für einen DC-Servo? Wie hoch sind die Kosten? Just in case..

Danke
Aloa

aloa schrieb:

2. Kennst du eine simple Schaltung bzw. Bezugsquelle für einen DC-Servo? Wie hoch sind die Kosten? Just in case..

ich verweise hier auf die application note AN1192 von national semiconductors, in der auf seite 13/14 ein solches DC-servo in invertierender und nichtinvertierender konfiguration für den LM3886 beschrieben wird.
ist im endeffekt nichts weiter als ein operationsverstärker mit einer hand voll bauteilen drum herum... :-) kosten dürften sich mit standard-bauteilen auf unter 2 euro belaufen schätze ich...

AN1192

1. Ist mir nicht ganz klar was du damit meinst.

2. Du kannst sicher per google einiges über "DC-Servo"s finden. Möglicherweise findest du sogar mit dem Suchzusatz "self" etwas von Douglas Self zu dem Thema. Das sollte eine gute Quelle sein.

Vielleicht hat auch schon jemand einen Gainclone mit DC-Servo gebaut...

DC-Servos sind normalerweise OpAmps die speziell be- und mit dem eigentlichen Verstärker verschaltet werden. Von daher ist eine Bezugsquelle für Opamps völlig ausreichend.

Ich müsste mich selber auch erst wieder genau mit dem Thema beschäftigen um dir eine Schaltung zu präsentieren. Dazu fehlt mir leider im Moment die Zeit.

Aber ich stehe natürlich gerne weiter zur Verfügung wenn du einen konkreten Vorschlag oder eine konkrete Frage zu der endgültigen Realisierung etc. hast.

krachkiste schrieb:

1. Ist mir nicht ganz klar was du damit meinst.

Ich frage mich, ob der Abstand des grounding-stars zum Chip von Einfluss ist. Der ground-star sitzt an dem Außenring des Cincheinganges.

Da der Versträkership ca 20cm entfernt am Kühlkörper sitzt, führe ich derzeitig jede Erdungsleitung die in einem einzelnen Kabel über ca 20 zu diesem Punkt. Wäre es evtl. vorteilhafter die Leitungen alle sehr nah am Chip zusammenzuführen und dann mit einer Leitung an die Masse des Cinch-Einganges zu legen?

Gruß
Aloa

Ich bin zwar nicht der Experte unter den Masseführern, aber soweit mir bekannt ist, sollte es generell keine gute Idee sein den zentralen Massepunkt an der Masse der Eingangsbuchse zu platzieren. Warum kann ich so auf die schnelle nicht wirklich begründen.
Ich lasse mich aber gerne eines besseren belehren.

Google: ground starpoint self
=> 4. Ergebnis

http://books.google.de/books?id=oido-UMWNZIC&pg=PA272&lpg=PA272&dq=ground+starpoint+self&source=bl&ots=Gh1gWxe_FO&sig=JmeofIO7zc5tlQ6AGK1klefDz04&hl=de&ei=GhEtSrHVNo6ysgbwjrSeDA&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=4#PPA272,M1

seite 272 ff

EDIT Figure 6 auf seite 272 ist der springede Punkt.

Hallo allerseits,

auf eine so lustige Idee, zur Kompensation des Ausgangsspannungs-Offsets einen extra Kompensationsverstärker einzusetzen, muß einer erstmal kommen. Wo soll der denn einsetzen? eine virtuelle Masse schaffen? Am invertierten Eingang? Das bringt doch nur neue Instabilitäten. Und außerdem muss der dann ja auch wieder mit dem eigenen DC-Offset fertigwerden .....

Sowas macht doch nur Sinn bei echten DC-Verstärkern, und da sollte man möglicherweise auch lieber einen Zerhacker vorschalten. Nein, wie Krachkiste schon gesagt hat: da gehört ein Kondensator an den Fußpunkt des GK-Spannungsteilers. Ich habe bei meinem (diskret aufgebauten) Verstärker erstmal einen Folien-C eingabaut, die Polarität an diesem Punkt gemessen und danach den Elko eingebaut.

Man muss ja auch bedenken, was so ein Verstärker macht, wenn nach ordentlicher Belastung mal was ganz leise kommt. Da könnte der Offset dann kurzzeitig leicht in Bereiche vorstoßen, die hörbare Verzerrungen (asymmetr. Übernahme) erzeugen.

Grüße, Hmeck

Was die DC-Offset-Servos angeht kann ich nur sagen, dass das durchaus gemacht wird und erprobte Praxis ist.

Tatsächlich ist der verbleibende Offset vom verwendeten OP-Amp abhängig, allerdings können hier schon durch seine integrierte Natur bessere Werte erreicht werden.
Aber wie immer hat das ganze seine Vor und Nachteile.

Tatsächlich ist ein DC-Servo im weitesten Sinne ein Integrator, der mit einer großen Zeitkonstante das Ausgangssignal des eigentlichen Verstärkers aufintegriert und das mit einem bestimten Faktor versehene Ergebnis dem Eingangssignal des eigentlichen Amps aufaddiert/überlagert. Diese Überlagerung kann man "am" Invertierenden wie auch am nichtinvertierenden Eingang des eigentlichen Verstärkers implementieren.

Könnte man nicht einfach ein kleines Spindeltrimmpoti in Reihe zu Rg schalten und solange drehen bis der Offset klein genug ist?

Alles was dann noch bleibt ist der DC Offset der vom Eingang reinkommt.
Und den wirst du dann nur mit einem großen Folienkondensator oder einem DC Servo los.

Ich würde aber erstmal das mit dem Poti versuchen, um ein Problem mit Toleranzen bei den Widerständen auszuschließen.

Jein.

Sollte prinzipiell gehen, nur wird dann Rg in der gegend von R1 sein müssen, was als eingangswiderstand doch etwas suboptimal ist. (unter 1k sollts nicht unbedingt gehen)

Das traditionelle offsetpoti, das aus mit zwei dioden erzeugten +-0.7V eine mit einem dicken elko gepufferte spannung einstellt, die man dann Rg oder R1 präsentiert anstatt masse. is aber auch nicht so optimal, denke ich aus reinem bauchgefühl

G.A.Thrawn schrieb:

Könnte man nicht einfach ein kleines Spindeltrimmpoti in Reihe zu Rg schalten und solange drehen bis der Offset klein genug ist?

Wie "groß" sollte man den Spindertrimmer vom maximalen Widerstandswert wählen?

krachkiste schrieb:

Vor allem in reihe zu Ri richtung Masse baut man für gewöhnlich einen Elko von etwa 220µF bis 1mF ein. Dadurch reduziert sich die Gleichspannungsverstärkung zu 1 während die Tonfrequenzverstärkung unverändert bleibt (bezogen auf die Schaltung von Mick_F).

Statt diese einfache und sinnvolle Maßnahme durchzuführen, kann man natürlich auch tagelang diskutieren...
Offenbar geht es garnicht um eine Problemlösung.

Grüße - Manfred

PS.: 47µF sind ausreichend. f3 = 5Hz

Rein Gehörtechnisch sollten 5Hz einigermaßen genügen.

Allerdings sind 5Hz nicht ausreichend um sicherustellen, dass der Elko seine Nichtlinearitäten nicht im Audioband austobt. Wenn man das verhindern möchte sollte man auf etwa 220µ gehen (oder wie der Ersteller der Schaltung ihn ganz weglassen und den offset in kauf nehmen).

PS:

Wie in meinem Beitrag schon angedeutet muss Rg in die größenordnung von Ri gebracht werden, was man nicht durch die Reihenschaltung eines Trimmers erreicht. Sinnvoller wäre Rg einfach komplett durch einen Trimmer zu ersetzen, wenn man denn unbedingt meint, es so angehen zu wollen.
Oder man bringt Ri in die Größenordnung von Rg und passt Rf mit an sodass die Verstärkung gleich bleibt, aber auch das ist keine wirklich gute Lösung, weil der Verstärker dann mehr rauscht und störfeldanfälliger wird.

Die einzigen wirklich sinnvollen alternativen sind, wie schon erschöpfend diskutiert, Servo, Elkos oder Manelles "Servo-Poti" für konstanten offset-ausgleich.

krachkiste schrieb:

Allerdings sind 5Hz nicht ausreichend um sicherustellen, dass der Elko seine Nichtlinearitäten nicht im Audioband austobt .

Mit Verlaub, das ist Unsinn!
Es sei denn, Du legst aussagekräftige Messungen vor, die das belegen.
Wenn Elkos in Ls-Frequenzweichen, wo nennenswerte Ströme fließen können, keinen Nachteil gegenüber Folientypen bieten....

Grüße - Manfred

Hi Manfred,

es geht hier ja nicht um Frequenzweichen sondern im die Verwendung eines Elko in der Offset-Regelung. Da fließen deutlich kleinere Ströme, der Spannungsabfall am Elko ist deutlich kleiner und das Verhältnis von ESR zur Lastimpedanz ist auch wesentlich besser.

Das Problem des Elko an der Stelle (Zwischen Masse und Ri) ist halt, dass er keine Vorspannung hat und darum in einem für ihn sehr ungünstigen Arbeitsbereich betrieben wird. Diese Effekte sind umso geringer, je geringer die damit gebildete Grenzfrequenz ist. Schließlich stellt genau das sicher, dass der Spannungsunterschied am Elko sehr gering bleibt. Damit ist auch sein ESR relativ konstant und der dadurch verursachte Klirr entsprechend klein.

Ich denke, die Aussage von krachkiste "ab 5 Hz ist es schon ok" kann man in dem Sinne durchaus bei der obigen Schaltung ansetzen.

Ich beziehe mich bei meinen Aussagen auf Messungen und Empfehlungen, die D.Self gemacht hat. Siehe 5.8 DISTORTION 8: Capacitor distortion. (Wie schön! Da zeigt er sogar EINEN 47µ an 680R )

Nichtliniearitäten in einer Koppelkapazität führen auch weit oberhalb der Grenzfrequenz des Hochpasses zu messbaren Verzerrungen. Ein Effekt, den ich mit eigenen Händen bereits nachmessen durfte.

Ich sage nicht, dass jeder 47µ Elko an dieser Stelle grundsätzlich erhöhte Verzerrungen erzeugt, da das von der Linearität des Elkos selbts abhängt. Es gibt solche und solche.
Nimmt man 220µ geht man lediglich auf nummer sicher, sodass man quasi fast jeden Elko nehmen kann, auch wenn er eigentlich nicht so optimal wäre.

Natürlich muss der Verstärker ansich auch erstmal so gut sein, dass das alles richtig zum tragen kommt.

Bei Frequenzweichen wird - denke ich mal - mit Sicherheit darauf geachtet, im Sinne der Linearität, möglichst hochwertige Elkos zu nehmen.

OT,

Mein Elektronik Händler setzt in seinen PA Lautsprechern Q4 MKP,s vor den Hochtönern ein, und das nicht wegen dem Klang sondern weil Ihm die 100V Tonfrequenz Elkos weg Geplatzt sind.

Gruss
Dan