Ic Verstärker selberbauen

Angeblich soll die Kapazität des Kondensators C2 die auch untere Grenzfrequenz der Gleichstrom-Entkopplung bestimmen. Leider habe ich keinen Schimmer, wie man die Grenzfrequenz durch C2 in der Gegenkopplung berechnet (deshalb interessieren mich die Werte von C2, wo immer ich sie finden kann.)

C2 ist dazu da, bei Gleichstrom die Verstärkung auf 1 zu reduzieren, wodurch ein eventueller Offset des Verstärkers nicht mitverstärkt wird. Die untere Grenzfrequenz des Verstärkers sollte durch ein Filter am Eingang (C1/R1 im Datenblatt) bestimmt werden und nicht durch C2, das heißt C2 sollte mindestens so groß sein, daß er den Frequenzgang des Verstärkers nicht nennenswert beeinflußt. Größer schadet nicht (außer dem Geldbeutel).

Die Verstärkung im normalen Frequenzbereich ist (R3+R2)/R2. Um den Einfluß von C2 auf den Frequenzgang abzuschätzen, überlegt man sich bei welcher Frequenz er genauso viel Widerstand wie R2 bietet (generell ist das ein guter Trick: Bei welcher Frequenz hat ein Kondensator den gleichen Wert wie ein "benachbarter" Widerstand?). Bei dieser Frequenz ist dann nämlich die Verstärkung auf (R3+2*R2)/(2*R2) gesunken, also ungefähr auf die Hälfte. Der frequenzabhängige Widerstand eines Kondensators ist Z = 1/(2*Pi*f*C).

Also für die Werte im Datenblatt: R2=680 Ohm und C2=22µF ==> f = 10,6Hz.

Das wäre mir schon zu hoch. Ich würde C2 verzehnfachen. Irgendwelche nennenswerten Verzerrungen wegen C2 spielen sich dann unterhalb der hörbaren Frequenzen ab. Zwei Elkos gegeneinander brauchen nicht zu sein, weil ein normaler Elko auch bis zu etwa 2V umgekehrte Spannung verträgt, und weil über C2 höchstens ein paar zig Millivolt abfallen sollten, was harmlos ist. Vorsichtige Zeitgenossen schalten zum Schutz antiparallele Dioden zu ihm parallel, wodurch die Spannung auf +/- 0,6V begrenzt wird. Besser sind vielleicht noch jeweils zwei Dioden, für 1,2V Begrenzung. Dadurch vermeidet man daß bei einem Fehler des Verstärkers, der zu Gleichspannung am Ausgang führt, C2 in Mitleidenschaft gezogen wird. Für C2 reicht dann ein Typ mit sehr geringer Spannungsfestigkeit, z.B. 6,3V.

Pelmazo, was soll ich sagen.

Ich verneige mich in Ehrfurcht. Jetzt habe die Funktion des Kondensators C2 überhaupt erst richtig verstanden. Deine ausgesprochen verständliche Erklärung war so zu sagen die Initialzündung, die ich brauchte.

Aus diesem neuen Verständnis heraus versuche ich jetzt einfach mal, die Frequenz zu berechnen, bei der die Verstärkung des TDA durch die im Datenblatt vorgeschlagene Kapazität von 22µF des Kondensator C2 um 3dB gegenüber der oberen Grenzfrequenz absinkt. Ich glaube, dass wäre dann etwa die untere Grenzfrequenz, die der Kondensator C2 der Schaltung setzt.

Zunächst der Widerstand Z des 22µF Kondensators C2 bei oberer Grenzfrequenz (20kHz):

Z = 1/(2*PI*f*C)
Z = 1/(2*PI*20kHz*22µF)
Z = 0,36 Ohm

und die Verstärkung (a) bei 20kHz:

a = 20 * lg (1+R3/(R2+Z))
a = 20 * lg (1+22kOhm/(680Ohm+0,36Ohm))
a = 30,5 dB

dann die Verstärkung (a') bei der unteren Grenzfrequenz:

a' = a -3dB
a' = 30,5dB -3dB
a' = 27,5 dB

a' = 27,5 dB = 20 * lg (1+R3/(R2+Z))

nach Z umgestellt (dem Widerstand des Kondensators C2 bei unterer Grenzfrequenz):

Z = (R3 / (10^(a'/20dB) - 1)) - R2
Z = (22kOhm / (10^(27,5dB/20dB) - 1)) - 680Ohm
Z = 293 Ohm

Und schließlich die fragliche untere Grenzfrequenz (fu):

fu = 1/(2*PI*Z*C)
fu = 1/(2*PI*293Ohm*22µF)
fu = 24,7 Hz

Die untere Grenzfreuquenz des TDAs liegt bei der Standardbeschaltung (Datenblatt) also bei knapp 25Hz. (Die Formeln zur Berechnung der Spannungsverstärkung in dB stammen aus dem Tabellenbuch. (Die Spannungsverhältnisse habe ich einfach durch die entsprechenden Widerstandsverhältnisse aus der Gegenkopplung ersetzt. Ich hoffe, ich habe dabei keinen Flüchtigkeitsfehler gemacht.) Die Rechnung ließe sich jetzt für eine beliebige Kapazität von C2 wiederholen oder so umstellen, dass die gewünschte untere Grenzfrequenz festgelegt und in Richtung Kapazität von C2 gerechnet wird. Bleibt jedem selbst überlassen.

Pelmazo, nochmals vielen Dank für die Zündung. Da haben sich einige Kreise geschlossen.

Hallo wiesonich,

Deine Berechnung zur unteren Grenzfrequenz (f) ist leider nicht korrekt. Z aus C2 und R2 ist leider komplex.

Pelmazo,s Angaben (f= 10,6Hz) sind OK.

Incl. Eingangsbeschaltung (R1/C1) und dem Eingangswiderstand des TDA ergibt sich für die Originalschaltungeine untere Grenzfrequenz von ca. 26 Hz.

Der Enfluss von C1 (und R1) ist nicht unerheblich.

Dazu folgende kleine Tabelle:

C2 = 22uF/C1 = 470nF > f ~ 26Hz
C2 = 22uF/C1 = 1uF > f ~ 16Hz
C2 = 22uF/C1 = 4,7uF > f ~ 11Hz

Eine Verzehnfachung des Wertes von C1 führt zu einer
Erniedrigung der Grenzfrequenz auf weniger als die Hälfte.

Eine Erhöhung der Kapazität von C2 auf den zehnfachen Wert,
also von 22uF auf 220uF senkt f nur um 4Hz auf ca. 22 Hz.

Erhöht man beide Werte (C1 = 4,7uF/C2 = 220uF) kommt man
auf ca. 3 Hz. Ob diese niedrige untere Grenzfrequenz wirklich anzustreben ist? Darüber lässt sich trefflich streiten.

Zu beachten ist, dass C2 bei höherer Kapazität auch mehr
rauscht. Ein MKP parallel kann hier helfen.

Gruß Wilhelm

-3dB hat recht mit seinem Einwand, daß Z komplex ist. Ich wollte es so einfach wie möglich halten, weil mir's nicht um die genauen dB ging, sondern um's Prinzip.

C1 und C2 haben natürlich beide einen Einfluß auf die untere Grenzfrequenz. Mein Argument war, daß C1/R1 diese für den ganzen Verstärker festlegen sollte, und daß C2 so groß sein sollte daß er auf diese Grenzfrequenz keinen spürbaren Einfluß hat.

Ich argumentiere nicht, daß die Grenzfrequenz des ganzen Verstärkers auf 3Hz oder darunter gesenkt werden sollte. Ein C1 von 1µF ist durchaus akzeptabel, und bei dieser Kapazität kann man ihn leicht als Folienkondensator auslegen. C2 sollte trotzdem 220µF sein. D.h. C2 alleine würde eine Grenzfrequenz von etwa 1Hz bewirken, insgesamt liegt die Grenzfrequenz aber wegen C1 eher bei 8Hz, und bei 16Hz ist die Phasenverschiebung schon unter 30°. Das scheint mir eine vernünftige Ausgangsbasis zu sein.

C2 rauscht übrigens nicht. Er würde ohnehin seine eigene Rauschspannung kurzschließen. Ein Folienkondensator an dieser Stelle ist also m.E. überflüssig. Elkos können Verzerrungen erzeugen, wenn nennenswerte Wechselspannung an ihnen abfällt. Das ist ein Grund warum ich rate, ihn so groß zu machen; dadurch wird die abfallende Wechselspannung kleiner und der Frequenzbereich, wo Verzerrungen auftauchen, verschiebt sich nach unten, wo er nicht mehr stört. Im Zweifel muß man eben eine Klirrfaktormessung machen, wenn man die nötige Ausrüstung dafür hat.

Hallo pelmazo,

meine Aussage zur Komplexität von Z bezog sich auf die
Berechnung von wiesonich.
Mit Deinen angegebenen Werten von C1 und C2 kann man gut leben. C2 größer zu machen um den an ihm abfallenden
Wechselspannungsantel kleiner zu machen ist ein guter Tip.
Hatte ich so noch nicht bedacht.
Deiner Aussage,
"Er würde ohnehin seine eigene Rauschspannung kurzschließen",
stehe ich skeptisch gegenüber.
Mir ist IMHO keine Quelle bekannt die ihr eigenes Signal
kurzschließt.

Gruß Wilhelm

Oh ja - die zeitliche Verschiebung der Spannungen durch den Kondensator C2 habe ich bei meiner Begeisterung zu später Stunde glatt unter den Tisch fallen lassen, ohne es zu merken. Danke für den Hinweis. Onkel Pythagoras müsste noch in die Formel eingebunden werden. Dann passt´s.

Deiner Aussage, "Er würde ohnehin seine eigene Rauschspannung kurzschließen", stehe ich skeptisch gegenüber. Mir ist IMHO keine Quelle bekannt die ihr eigenes Signal kurzschließt.

Meine Aussage geht vom Ersatzschaltbild eines Kondensators aus, mit einem Serienwiderstand (klein) und einem Parallelwiderstand (sehr groß). Der Rauschbeitrag des Serienwiderstands ist vernachlässigbar, und der des Parallelwiderstands wird vom (idealen) Kondensator kurzgeschlossen, und zwar umso besser je höher die Frequenz.

So weit zum thermischen Rauschen. Ich kenne keine andere Rauschquelle, die von Kondensatoren ausginge. Hast Du andere Informationen?

Hi pelmazo,

alle aktiven und passiven elektr. Bauteile rauschen, sogar Accus.
Elkos, weil sie immer einen Leckstrom haben.
Wieweit sich dies auf die besprochene Schaltung mit dem
TDA 7293 auswirkt kann ich nicht beurteilen.
Aus der Reparatur alter Audio-Geräte kenne ich den
Effekt, hervorgerufen durch Elkos mit höheren Leckströmen.

Weitere interessante Informationen zum Thema TDA7293 gibt es hier:
http://www.visaton.d...page=15&pagenumber=3
Man achte auf die Aussagen von "Frank S".

Gruß Wilhelm