Projekt: NF-Verstärker

Man beginnt damit zu überlegen: welche Leistung will ich an welche Last liefern.
Steht das fest, ergeben sich daraus Speisespannnungen der Endstufe, Stöme, Leistungen etc. die die Transistoren der Endstufe und das Netzteil aushalten müssen.

Und dann hat hier unser fleißiger Zucker-bäcker etwas schönes geschrieben:
http://www.hifi-foru...rum_id=103&thread=19

Das solltest Du Dir zu Gemüte ziehen.

hi

hab den thread von zucker einigermassen durchgelesen, doch irgendwie ist das zu hoch stehend für mich

ich hab in letzter zeit viel gelesen und irgendwie ist mir vieles auch ziemlich klar, doch wie beginne ich mit der EIGNER Schaltung, es muss kein ultra Verstärker mit 100W und nem Klirrfaktor von <0.1% oder so sein...


Es geht darum selber etwas zu entwickeln! etwas kleines aber doch feines ^^

also ich hab mal mit dem Proggi Multisim herum experimentiert doch irgendwie klappt dort nicht viel, ist das gut? kennt es jemand? gibt es alternative Programme um Schaltungen zu zeichnen und simulieren?

dann hab ich mir überlegt fange ich mal mit der Eingangstufe an, dachte an eine Transistor Kollektorschaltung, diese will ich morgen auch mal aufbauen, und mal mit Arbeitpünkte und so rum experimentieren... muss z.B. eine Last angehängt werden, damit ich überhaupt was machen kann, da es ja nur um Spannung Verstärkung geht braucht es ja die Last nicht oder?

wie könnte ich weiter fahren...

Ich weiss es hört sich alles einbisschen chaotisch, (ist es im moment bei mir auch noch bisl) aber hoffe trotzdem das ihr mir weiterhelfen könnt

Hallo,

der einfachste Verstärker den es gibt, hat vier Transistoren. Dort kann man einen Lautsprecher anschließen. Wie wär´s damit? Der Plan befindet sich irgendwo im Netz. Zur Not stelle ich ihn mal rein. Von da aus kannst Du erweitern, verbessern und entwickeln bis die Lampe aus geht .

edit: oder noch einfacher:
http://ourworld.compuserve.com/homepages/Bill_Bowden/page8.htm

Gruß - Mr.

hi allerseits

so nach ca. einer woche rum probieren bin ich immer noch nicht viel weier also..

folgende Schaltung habe ich bis jetzt zusammen "gebastelt"

Schaltung

nun bis zum Schalter J2 ist ja noch alles klar.. emmiterschaltung --> Spannungsverstärkung

nach dem schalter ist theoretisch auch klar, doch in de rpraxis funzt da wenig ^^

also die widerstände nach dem schalter sind alle noch nicht eingestellt (habe überall potis damit ich die Rs einfach ändern kann)

Die R's muss ich so einstellen das ich an C3 20V habe oder?

nun das ist ja ned so schwer... nur wie gross muss die spannung an der Basis des Q4 sein? das check ich momentan überhaut nicht... das verstärkte signal ist ja etwa Upp 30V wie muss ich den Arbeitspunkt einstellen (q4) ??

hoffe jemand nimmt sich die zeit das mal anzuschauen :)thx

Du must Dir mal überlegen, was Du für Ströme durch welche Stufen haben willst, dann weißt Du ein paar Spannungen (wenn Du drüber nachdenkst) und der Rest ergibt sich dann mit dem ohmschen Gesetz.

Zu D1 D2 mußt Du noch eine dritte Diode in Reihe schalten, eventuell eine Schottky. Ohne die hat die Endstufe keinen Ruhestrom und verzerrt im Nulldurchgang der Spannung.

C3 links 20 Volt ist richtig.

Außerdem fehlt Dir eine Gegenkopplung.
Am besten R9 anstatt oben an Plus legen - an C3 links anschliessen. Stabilisiert gleich noch den DC-Arbeitspunkit der Endstufe mit.

Ein Tipp noch: Du musst um die End-T voll auszusteuern, durch D1... etwa den Spitzenausgangsstrom, geteilt durch die Stromverstärkung der End-T's fließen lassen --- mal Sicherheitsfaktor 1,5...2
-da wird ein BC 546 schnell wegschmelzen

Hi

also hab die Schaltung angepasst, und den Spannungsverstärker mal entfernt damit es (für mich) verständlicher ist, und einfacher zum simulieren...

Schaltung 2

also die ströme habe ich mit paint eingezeichnet, diese stelle ich mir so vor... sind diese i.o.?

nun die Rs hab ich mal ausgerechnet:

R5 = 14.4k
R6 = 600
R7 = 1.9k
R8 = 60

mit den 20V bei C3 klappts noch ned ganz, das ist aber meine kleineres Prob.

Der grosse teil des Stromes fliesst mit diesen werten leider duch die End-T anstatt durch die Dioden...liegt das nicht an der 3. Diode? (grösserer Spannungsabfall = grösserer Widerstand)

Bin ich so auf den richtigen Weg? (ströme und so) oder komplett daneben?

dann vorerst noch ne letze Frage, wie hoch sollte die spannung an der Basis von Q4 sein? 600-700mV?

Hallo,

zunächst würde ich mal ein paar Rechnungen aufstellen.

Fangen wir hinten an (das macht man üblicherweise so) und berechnen die reine Endstufe mit Q2 und Q3.
Es sind 40V+ gegen 0 vorhanden.
Demzufolge liegt also die 0 Linie der Amplitude auf +20V. Deshalb hast Du dort auch den Auskoppelelko vor die Last gesetzt.
Die Last soll 8R betragen. Im Leistungsfall würden also dann 2 x 20V Ucs (Spitzenspannung) über der Last abfallen wollen, was 2.5A Ics (Spitzenstrom) nach sich zieht.

Nun sind da 2 Emitter R (R9 u. R10) mit jeweils 1R eingebaut. Das ist ungesehen zuviel, weil sie immerhin 11.12% des Laststromes wegsaugen. Man kann jetzt 20V Ucs / 9R annehmen, was nur noch 2.22A zur Folge hat und an der Last demzufolge nur noch 17.76V Ucs ermöglicht.

Der Sinn der Re liegt in der Stromgegenkopplung des Transistors. Wird ein T warm, dann leitet er besser, sein Arbeitspunkt verschiebt sich nach unten und der Stromfluß der CE Strecke wird eher erreicht.
Desweiteren ist der Re für eine Linearisierung des Freq.-gangs nötig. Durch die parasitären Kapazitäten der einzelnen Transistorstrecken wird im unteren und oberen Freq.-bereich eine Absenkung der Verstärkung (v) eintreten. Das kann man so nicht ändern, wohl aber die v des gesamten Freq.-bandes etwas absenken um dadurch eine Linearisierung anzustreben. Aalglatt wirds freilich nie werden.

Man kann nun so herangehen, daß die Spannung des Q2 zwischen seiner Basis und dem Ausgang als U1 bezeichnet wird. U1 teilt sich dann weiterhin in die Ube des Q2 und Ure des R9.
Ure soll nur (Ic + Ib) x Re betragen.
Ure kann auch mit Ib x (h21 + 1) x Re berechnet werden.

Weiterhin kann man zunächst den Wert für Re über die Näherung Ube = Ut ln x (Ibmax / Ib min) errechnen.
Ut ist die Temp.Spannung des T, Ibmax der max Basisstrom, Ib min der min Basisstrom.
Dazu nehmen wir nun einmal den h21E des Q2 mit 30min und 50 max an. Das wäre hier nun der Stromverstärkungsfaktor im Gleichstrombetrieb.
Wenn 2.5A Ic fließen sollen, dann ist dafür ein Ib max von 83mA oder Ibmin von 50mA nötig.
Setzt man nun 83mA / 50mA = 1.66 ln = 0.5 x Ut (26 bis 40mV) ein, dann wird sich daraus eine Ube Änderung von 13mV bis 20mV ergeben und genau diese müssen wir mittels dem Re abfangen.

Man kann nun sogar noch den Basisspannungsdrift mit einbeziehen, der sich aus
Ib((Sperrschichttemp max oder irgendwo zwischen 0 und max)=

((-Iebo) (Sperrschichttemp.) / h21E (Sperrschichttemp 0)) exp (Ube/Ut) exp (c - c1) x Betrag Delta Temp ergibt.

c, bzw. c1 sind Koeffizienten, die zwischen 0.065 und 0.07/grd. liegen.

Weiterhin kann man sogar noch die beiden Basisteiler R mit einbeziehen, das führt dann aber doch etwas zu weit.

20mV Uv an Re ergibt bei 2.5AIc max einen Wert für Re von 8mR.
Nun sind diese 20mV nicht unbedingt das Maß der Dinge, weil wir es in der Leistungsstufe mit erheblichen Temp.schwankungen zu tun haben. Von daher hat sich eine Uv an den Re mit etwa 200 bis 400mV ganz gut getan. Demzufolge wären Werte für die Re zwischen 80mR .... 160mR zur I-Gegenkopplung gut geeignet. Vorzugsweise würde man hier mit 100mR herangehen.

Setzt man nun diese 100mR in Reihe zur Last, so hätten wir hier eine Gesamtlast von 8.1R, wobei dann bei 20V Ucs 2.47A Ics fließen.

Was bei der ganzen Sache zu beachten ist, ist folgendes:
Mit der Eingabe der Re erhöht sich zwangsläufig die gesamte Ube auf Ube Q2 + Uv R9. Damit wird klar, warum eine Diode als Vorspannungserzeugung pro Seite nicht mehr genügt. Wir benötigen also zwischen den Basen beider End-T 2 x Ube (Q2 und Q3) + 2 x Uv Re (R9 und R10).
Im Normalfall wird ein Leistungs T ab etwa 450...550mV leitend. Das hat nun zur Folge, daß die Spannungsdifferenz zwischen den Basen in etwa 1.9V aufweisen muß.
Es dürfte ersichtlich sein, daß aufgrund unterschiedlicher Ube`s und unterschiedlicher Uv an den Re (denn nicht jeder R auf dem 0.1 steht, hat wirklich 100mR) diese Vorspannungsdifferenz schwanken kann. Deshalb baut man normalerweise keine Dioden ein, sondern regelt diese Differenz (die dann als Ruhestrom ersichtlich ist) mittels einem Transistor.

Was noch interessant ist:
Ein T ist ein aktiver Widerstand. Nun wird er beim Stromdurchfluß einen geringen R Wert beibehalten, deshalb wird er auch warm.
Wir wollen nun einmal untersuchen, wie hoch dieser Widerstand (RiL) ist.

Ein T hat eine Ucesat. In ihm bleibt also eine Uce Spannung "stecken", weil der Ril nicht 0 sein kann. Im Regelfall hat ein Leistungs T in Bipolartechnik in etwa 1V Verlust.
Bei angehangen 8.1R und einer Ube von 20V würden demzufolge nur noch 19V nach dem T zur Verfügung stehen. Das fehlende 1V / 2.47A ergibt demzufolge einen RiL von 400mR im T selber.
Man muß nun den Spannungsverlust quadrieren und durch den RiL teilen, um auf die Ptot zu kommen.
Im Fall von 1V Uv wären das dann 2.5W (Exakterweise muß der Ruhestrom mit einbezogen werden)
Der schlimmste Fall tritt bei 50% Aussteuerung auf, da hier nur die halbe Ub an die Last gelangt, die andere Hälfte als Uce im T als dessen Uv "stecken" bleibt.

Hier hat es dazu ein Diagramm:
http://files.hifi-fo...diagramm%20End-T.GIF

Was noch interessant ist, ist der Koppelelko am Ausgang.
Er muß dahin, sonst würden an der Last immer +20V anliegen. Zur Berechnung nimmt man sich folgende Formel:

Ck = 1 / (2 x pi x Fu x RLast)

Fu ist hierbei die untere Grenzfreq, die ein zentel der Sollübertagung haben soll. Im Fall von 20Hz wären hier also 2Hz anzustreben. Das hilft den Elko auf Spannung zu halten und nicht leer saugen zu lassen.

Wir kämen nun hier auf einen Wert von 10mF, also 10.000µF

Ein andere Betrachtung ist der Stromfluß. Eine Faustregel geht von 1000µF pro 1A aus. Bei 2.5A Laststrom könnte man als 2500µF ansetzten. Wir würden dann eine Fu von 8Hz erreichen. Ein guter Wert wird sich sicherlich mit 4700µF einstellen.

Der Laststrom wird nun 2.5A Ics betragen wollen, wenn die Stufe voll ausgefahren wird. Bei angenommenen h21e von 50, müßte ein Basisstrom von etwa 50mA fließen. Ob der Stromverstärkungsfaktor 50 beträgt und vor allem, bei welcher Freq., entnimmt man den Datenblättern der T`s. man wird sich wundern, wie weit er sinken kann.

Dein Spannungsverstärker mit Q4 wir hier streiken, denn er wird über seine Uce Strecke mit der fast vollen Ub von 40V belegt. Dabei würde eine erhebliche Ptot entstehen, die er nicht mehr abkann. Auch sind die 50mA zu viel für ihn, denn der Querstrom durch ihn muß eigentlich 10x höher sein, als der benötigte Basisstrom.

Kurze Rede langer Sinn, gib die 1. Schaltung in diesem Fred mal in Deinen Simulator und sieh es Dir an.
http://www.hifi-foru...rum_id=103&thread=26

So denn - die Welt will Ergebnisse und ich einen Kaffee

Danke Zucker für die ausführliche Antwort!

War eben letzte Woche in einem Lager und konnte erst gestern und heute am Verstärker weitermachen.

Anfangs hatte ich Probleme dass die End-T zu heiss wurden (zu hoher Ruhestrom)

Dann hatte die kleinen T einen zu hohen Kollektorstrom usw. nach einem langen Tag sieht die Schaltung nun wie folgt aus:

Schaltung

Bin eigentlich zufrieden, es tönt nicht einmal so schlecht!

Spannungsverstärkungsfaktor liegt leider nur bei 20. Bin aber mit der Lautstärke trotzdem zufrieden. Die Endstufen hab ich fast 1 std laufen gelassen und wurden trotz sehr kleinem Kühlkörper nur ganz wenig warm.

Wenn euch grad was auffällt was auf jeden fall anders gemacht werden sollte, oder Werte die unbedingt tiefer/höher sein sollten, dann nur raus damit...