sebstbau-KHV: meine Idee

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FlexBen
Stammgast
#1 erstellt: 05. Apr 2009, 02:15
Hallo DIY-Gemeinde,

ich stricke mir grade aus diversen Schaltplänen im Netz und dem bischen Grundwissen in Schaltungstechnik, was ich selbst mitbringe, einen KHV zusammen. Im Grunde eine ganz normaler OP-KHV, aber mit einem MOSFET als Strom-Buffer am Ausgang (Gegengekoppelt und in Class-A)



Ich habe ein paar Fragen zu dem Plan:

1) Funktioniert das so überhaupt? Oder sind meine Gedanken irgendwo falsch abgebogen?

2) Ist der Impedanzwandler am Eingang sinnvoll? Ich habe den eingebaut, damit der nachfolgende Hochpass unabhängig von der Ausgangsimpedanz der vorhergehenden Stufe ist, und damit der Eingang hochohmig ist.

3) Die Simulation zeigt mir einen Offset an Source von -244 mV. Wie kann ich die Schaltung erweitern, um den offset loszuwerden (oder sollte ich eher AC-Auskoppeln und die ganze Schaltung auf einpolige Spannungsversorgung auslegen? Dann könnte ich auch große Elkos zum auskoppeln nehmen...)

Es fehlt noch ein Crossfeed + Volume-Regler vor dem Eingangsbuffer, als Netzteil dachte ich an eine Standartschaltung mit Trafo, Gleichtichter, bischen Siebung, dann 7818 und 7918 (je 1A), dann viel Siebung.

Gute Nacht und ein angenehmes Restwochenende wünscht
Benjamin
spy-op
Hat sich gelöscht
#2 erstellt: 05. Apr 2009, 05:51
Hallo Benjamin

Zu erst einmal den Volume-Regler und den Crossfeed erst nach dem Impedanzwandler einbauen, den sonst ist die hohe Eingangsimpedanz wieder futsch. Und wenn du Einzel Opv,s verwendest kannst du den Offset darüber regeln, dadurch ersparst du dir auch den Elko am Ausgang.

Und sag Bitte bescheid wen das ding Funktioniert, den ich brauche auch noch einen KHV.

Gruss
Dan


[Beitrag von spy-op am 05. Apr 2009, 06:14 bearbeitet]
krachkiste
Stammgast
#3 erstellt: 06. Apr 2009, 11:17
Was möchtest du da als Quelle anschließen, dass du eine (solch) hohe Eingangsimpedanz brauchst?

100k sind schon ziemlich hochohmig. und ich vermute auch, dass dein Offset am Ausgang von denen kommt.

Den Buffer solltest du am Eingang nicht so völlig frei schweben lassen, sondern mit einem Widerstand auf Masse beziehen.

Letztendlich müsstetst du den Hochpass direkt vor den Buffer schalten. Mit der Impedanz würde ich auf 22k gehen und den Kondensator auf 6µ8 (Folie, Kapazität so groß wie du findest) setzen.

Nach dem Buffer dann ein Volumepoti mit 10k (ohne Koppelkondensator).

Die Werte der Gegenkopplungswiderstände würde ich durch 3 dividieren und den 10p entsprechend um Faktor 3 erhöhen. (3k3, 15k, 33p)

Man könnte vielleicht in Reihe zu R_f2 Richtung Masse einen 220µ setzen um den Offset möglichst klein zu halten.

Als Ausgangs-Transistor würde ich einen Bipolaren nehmen, z.B. den BD135-16 (die 16 steht hier für die version mit Stromverstärkung hfe=160). Oder gar ein "complementary feedback pair" (google " % " => http://www.dself.dsl.pipex.com/ampins/discrete/cfp.htm.) aufbauen aus einem 2n5551 und einem BD136-16, oder was auch immer man für Typen verwenden möchte.

Ausgangs C sollte nicht nötig sein.

Als OpAmp würde ich dir den NE5532 (möglichst nicht von Philips) empfehlen, da der keine Probleme mit der Unity-Gain Buffer-Schaltung am Eingang hat, im Gegensatz zu so manch anderem OpAmp. (Man sollte allerdings vor seinen +Eingang noch einen 1k Widerstand in Reihe schalten, um ihn zu schützen.)

Gruß krachkiste
FlexBen
Stammgast
#4 erstellt: 06. Apr 2009, 19:54
Hallo Spy-OP,
hallo Krachkiste,

vielen Dank für die nützliche Kritik, ich werde mich (vermutlich heut abend) dran setzen und eure Vorschläge mal umsetzen. CFP schau ich mir dann auch an.
Als Quelle dient ein PC, und hoffentlich bald ein V-DAC, gespeist über iTunes mit Lossless-Codierung

Gruß,
Benjamin
FlexBen
Stammgast
#5 erstellt: 09. Apr 2009, 20:54
Hallo,

ich habe Zeit gefunden, die Schaltung nach euren Vorschlägen umzubauen. Mit dem NPN-Bipolar-Transistor statt MosFET liegt der Offset je nach Gain nun bei 30 - 70 µV, was wohl vertretbar ist. Den Anfang des zweiten Kanals musste ich mitsimulieren, damit der Crossfeed korrekte Ergebnisse liefert.



Kann ich den Bipol auch wie den FET mit dem OP einfach über nen Vorwiderstand ansteuern? Ich bin mir da unsicher, Aber da der Bipol im Weg der Gegenkopplung des OP liegt müsste sich eigentlich automatisch eine Transkonduktanzverstärkerschaltung ergeben, oder? Wenn ich nur einen (Schutz)widerstand von 100 Ohm oder weniger (keinen?) an der Basis brauche, wäre der Offset auch nomal kleiner.

Falls niemen mehr allzu große Bedenken anmeldet, würde ich das Teil dann die Tage mal bauen.

Beste Grüße,
Benjamin


[Beitrag von FlexBen am 09. Apr 2009, 20:54 bearbeitet]
krachkiste
Stammgast
#6 erstellt: 10. Apr 2009, 00:41
Der Offset hat nichts mit der Stromverstärkerstufe an sich zu tun (vorher der MOSFET nun der NPN) sondern mit der Beschaltung des betreffenden OpAmps. (niederohmiger)

Warum R5? brauchst du eigentlich nicht, es sei denn du willst den Outputswing reduzieren, was mir (auf diese Weise) wenig sinnvoll erscheint.

R_bl ist dazu da eventuelle Schwingneigungen zu unterdrücken, was sehr wichtig für die Linearität und den Klang ist.

So kann es sein, dass die Stufe zwar ohne oder nur geringer Aussteuerung stabil zu sein scheint, aber bei überschreiten eines gewissen Pegels sich hochfrequente Schwingungen den Spannungsspitzen (die eben diesen Pegel überschreiten) des Ausgangssignals überlagern.

Das ist sehr leicht mit einem Oszilloskop und einem Sinusgenerator überprüfbar. Der Widerstand ist dann durch Versuch so auszuwählen, dass es eben bei keiner Aussteuerung mehr schwingt. Man kann dabei ganz ohne ihn beginnen. Vielleicht funktioniert das ja schon...
Dazu sollte man nach dem Versuchen an einem ohmschen Lastwiderstand auch mal vorsichtig einen Kopfhöhrer oder Lautsprecher dranhängen, ob der Amp auch mit der "echten" Last klarkommt, ohne zu schwingen.

Dann sollte der Hochpass aus C_hpL und R_hpL eigentlich vor den Eingang von BufL2, wo dann sonst nichts weiter ist. Außer R1 und R2 bleiben natürlich, die gehören ja zu dem OpAmp als Schutz.

Die Volume Potis mit 10k sollten an die stelle von Rpull2L und dieser natürlich dann weg, genauso wie der BufL3, der ist überflüssig. D.h. der Ausgang des Vol.Potis geht dann direkt an U1.

Zumindest wäre das dann das, was ich oben beschrieben hatte, falls du das so nachempfinden wolltest.


[Beitrag von krachkiste am 10. Apr 2009, 00:43 bearbeitet]
FlexBen
Stammgast
#7 erstellt: 10. Apr 2009, 01:59

krachkiste schrieb:

Zumindest wäre das dann das, was ich oben beschrieben hatte, falls du das so nachempfinden wolltest.

Hallo,

ja, das wollte ich so nachempfinden. Ich war nur zögerlich mit dem Weglassen der OPs, weil ich nicht weiß, inwieweit sich die ganzen Impedanzen von den einzelnen Funktionalen Gruppen (Lautstärke, Crossfeed, Hochpass) beeinflussen (dürfen). Aber du hast definitiv mehr Ahnung von der Materie als ich, also nehme ich deinen Rat gerne an.

Ein korrigierter Schaltplan folgt dann.

Grüße,
Benjamin
spy-op
Hat sich gelöscht
#8 erstellt: 10. Apr 2009, 04:23
Hier ist noch mein Vorschlag, damit kannst du zwei Opv,s Sparen, und mit dem NE5534 kannst du das Offset nullen.



Gruss
Dan


[Beitrag von spy-op am 10. Apr 2009, 08:59 bearbeitet]
krachkiste
Stammgast
#9 erstellt: 10. Apr 2009, 11:40
Welche Funktion sollen R8 und R9 erfüllen?

Und R12 und R13 47k zu 1k? Soll die Verstärkung wirklich fast 50 sein?

Über DC-Kopplung am Eingang kann man sich sicher streiten, aber es ist definitiv eine Kampfansage an schlechte Kondensatoren.

Grüße und frohe Ostern,
KrachKiste
spy-op
Hat sich gelöscht
#10 erstellt: 10. Apr 2009, 12:16
Das mit R10/11 wahr ein ein versehen, die sollten 10K und nicht 1K haben. Bei R8/9 das habe ich in andren Schaltungen schon oft so gesehen, kann mir aber auch keinen Reim darauf machen.

Gruss
Dan
FlexBen
Stammgast
#11 erstellt: 10. Apr 2009, 12:54
R8/9 sind normalerweise da, um dem OP-Eingang einen Massebezug zu geben, falls das nicht durch die vorangegangene Beschaltung geschieht. Hier macht das aber der Poti, also können R8 und 9 weg.

DC-Kopplung ist sicher eine feine Sache. Dann müsste ich den Offset jedoch für jede Quelle, die einen Gleichanteil liefert, neu nullen. Ich bleibe deshalb lieber bei meinem Kondi im Signalweg. Ich edite hier gleich mal den (hoffentlich finalen) Schaltplan rein.

Gruß,
Benjamin

Edit:



[Beitrag von FlexBen am 10. Apr 2009, 13:03 bearbeitet]
krachkiste
Stammgast
#12 erstellt: 10. Apr 2009, 13:14
Jo

Der 100k am Eingang Rpull1L, soll der sein um den C_hp wieder zu entleeren, wenn mal DC dran war? sonst wärs das gleiche wie mit den R8/9

Von mir gibts jedenfalls ertmal ein GO!

Weiteren Bedarf sieht man dann erst wenns gebaut ist.

PS:

Weißt du schon welchen Ausgangstransistor-Typen du nehmen wirst?


[Beitrag von krachkiste am 10. Apr 2009, 13:17 bearbeitet]
FlexBen
Stammgast
#13 erstellt: 10. Apr 2009, 14:51
Ja, um C_hp zu entleeren, und damit der Eingangswiderstand bei Frequenzen gegen Null nicht gegen unendlich geht sondern gegen Rpull1L. So liegt die Eingangsimpedanz immer zwischen Rpull1L und (Rpull1L || RhpL). Ob das irgendwas bringt weiß ich nicht, aber mir ist es immer lieber, den Parameter im Zaum zu halten, also obere/untere Grenze zu kennen.

Der Ausgangstransi wird gesockelt zum experimentieren. Ich werd erstmal ein paar Allerweltstransis probieren, dank der Gegenkopplung und dem variablen Gain (Poti_Gain mit 0...10k) sollte eigentlich so gut wie jeder npn hier gehen, wenn die Spannungsfestigkeit stimmt.

Den Basiswiderstand werd ich auch Sockeln, die OPs werden wohl NE5532A werden, die können auch unity-gain vertragen.
Als nächstes steht jetzt ein Streifenraster-Layout an.

Beste Grüße,

Benjamin
Zweck0r
Moderator
#14 erstellt: 10. Apr 2009, 16:51

FlexBen schrieb:
Ich werd erstmal ein paar Allerweltstransis probieren, dank der Gegenkopplung und dem variablen Gain (Poti_Gain mit 0...10k) sollte eigentlich so gut wie jeder npn hier gehen, wenn die Spannungsfestigkeit stimmt.


Die Verlustleistung nicht vergessen. Ein BD139 mit Kühlblech oder etwas in der Art sollte es schon sein.

Der 100-Ohm-Widerstand verbrät auch dauernd über 3 W.

Grüße,

Zweck
FlexBen
Stammgast
#15 erstellt: 11. Apr 2009, 00:51

Zweck0r schrieb:

Die Verlustleistung nicht vergessen. Ein BD139 mit Kühlblech oder etwas in der Art sollte es schon sein.

Der 100-Ohm-Widerstand verbrät auch dauernd über 3 W.

Grüße,

Zweck


Werd ich berücksichtigen. Aber wie kommst du auf 3W?
Der Transi und die 100 Ohm haben den gleichen Ruhestrom und ohne Aussteuerung auch die selbe Spannung über sich abfallen (je 12V). Bei 100 Ohm macht das
P = U²/R = (12 V)²/100 Ohm = 1,44 W.
Hab ich mich vertan? Ich wollte nämlich für den 100 Ohm einen 2W-Widerstand nehmen...

Gruß,

Benjamin
Zweck0r
Moderator
#16 erstellt: 06. Mai 2009, 03:29
Ich bin von den +-18 V aus dem ersten Beitrag ausgegangen.

Grüße,

Zweck
Ultraschall
Inventar
#17 erstellt: 07. Mai 2009, 22:04
Hallo,
was bringt er als Klirr in der Simulation?
Wird auch u.a. OPV abhängig sein....
Und schon mal einen Gegentaktendstufe gegensimuliert?

Grüße
krachkiste
Stammgast
#18 erstellt: 08. Mai 2009, 15:57
Ich hab mir heut mal die mühe gemacht die Ausgangsstufe dieses KHVs zu simulieren.

Der Pegel war jeweils 8Vss an 55Ohm für etwa 145mW Ohrenwegblas-Leistung.

Dazu habe ich einen idealisierten OpAmp aus gesteuerten Quellen verwendet.

Zuerst die vorgeschlagene Schaltung.


Sie zeigt doch deutliche Oberwellen und würde damit wahrscheinlich die Performance des Opamps überdecken. (blau: Ausgang, grün: Eingang)



Aber frei nach Self wissen wir ja, was zu tun ist.



Und siehe da, mit CFP und Stromquelle reicht die verwendete Simulationsgenauigkeit nicht mehr aus um einen signitfikanten Unterschied zwischen Eingangs- und Ausgangssignal auszumachen. (blau: Ausgang, grün: Eingang)




Eine Gegentakt-Ausgangsstufe schafft das auch, allerdings auch nur mit CFPs.



Auch hier reicht die Simulationsgenauigkeit nicht mehr aus. Sie ist hier sogar etwas geringer.



Enjoy

Krachkiste

PS:
Ach ja, die Ausgangstransistoren sind natürlich durch entsprechende Typen wie BD135-16 und Co zu substituieren.


[Beitrag von krachkiste am 08. Mai 2009, 16:01 bearbeitet]
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