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Klasse-D PWM Audioverstärker nur mit Röhrentechnik+A -A |
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Autor |
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Kirschi1988
Inventar |
#1 erstellt: 04. Sep 2009, 13:30 | |||||
Hi! Mit umfangreichen schaltungsaufwand müsste es möglich sein einen Klasse-D PWM Versärker aufzubauen der rein nur die guten alten Elektronenröhren als aktive Bauelemente beinhaltet. Das einzige Problem ist nur woher nimmt man für sowas einen Schaltplan, die meisten derartigen Konstruktionen basieren auf diversen IC´s deren innenleben weitgehend unbekannt oder nur durch ein ungefähres Blockschaltbild das nichts näheres aussagt im Datenblatt erläutert wird, oder es werden dafür massig 1 Gatter CMOS oder TTL IC´s verwendet die alle eine ebenso unbekannte Grundschaltung mit oftmals vielen Transistoren pro Gatter insich haben. Ich suche nun also eine einfachere Schaltung die diskret aufgebaut ist und nur aus einzelnen Transistoren (also keine IC´s) besteht sodass man diese leicht verstehen und in eine Röhrenschaltung umwandeln kann, um das dann je nach brauchbarkeit sogar nachbauen zu können. Ich weis es ist zwar weitgehend sinnlos eine derartige Schaltung mit Röhrentechnik aufzubauen da der eigentliche Sinn die Verlustleistung gering zu halten in keiner weise mehr vorhanden ist, aber einige geringe nutzen kann das ganze doch haben und zwar: *Bastel- und Experimentierspass *Der Ausgangsübertrager kann aufgrund der hohen Frequenzen ähnlich dem Netztrafo in Schaltnetzteilen klein gehalten werden was auch höhere Leistungen aus Elektronenröhren ermöglicht *Die Klangqualität kann dadurch verbessert werden *und ausserdem: Röhrenschaltungen sind gegen einen EMP immun Ich hoffe dass ihr mir da mit guten Tipps weiterhelfen Könnt! Mfg, Christian K. [Beitrag von Kirschi1988 am 04. Sep 2009, 13:31 bearbeitet] |
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Kay*
Inventar |
#2 erstellt: 04. Sep 2009, 15:34 | |||||
Falsch nur mal so z.B Philips UcD
so'n Blödsinn, wenn du keine "Gatter" mit Röhren aufbauen kannst, vergiss' es Du findest unter www.diyaudio.com massig Infomaterial. Viel Spass! [Beitrag von Kay* am 04. Sep 2009, 15:39 bearbeitet] |
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Kirschi1988
Inventar |
#3 erstellt: 04. Sep 2009, 18:42 | |||||
Hi! Kay* schrieb:
Naja, etwas übertrieben habe ich da wohl schon aber mit diesen Blockschaltbildern wie die bei den Tripath Dingern z.b. am datenblatt sind fängt man nicht direkt was an.
Ja Ok, Klar müsste man solche Gatter auch mit röhren aufbauen können, früher gab es ja auch computer die mit Röhrentechnik arbeiteten - Nur wie waren die dann genau aufgebaut? Ich habe disbezüglich jetzt was gefunden: http://www.radiomuse...n_ibm_and_gate.html# Wenn man sich diesen "Discovery and Testing Report" von der seite runterladt und ansieht dann ergibt das ganze einen sinn, wenn man bereits mit einer einzigen Röhre ein vollständiges Gatter aufbauen kann dann sieht die sache gleich nichtmehr so kompliziert aus. Jetzt bräuchte masn zunähst noch von den anderen Gatterarten also NAND, NOR, XOR, OR, NOT, XNOR aus solchen Röhrenrechnern diese Schaltungen dann sollte sich daraus schon was brauchbares zusammenfrickeln lassen. |
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Kay*
Inventar |
#4 erstellt: 04. Sep 2009, 20:14 | |||||
alles, was integriert aufgebaut ist, wird man vorher diskret getest haben |
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Bertl100
Inventar |
#5 erstellt: 04. Sep 2009, 20:29 | |||||
Hallo,
Sind wir da sicher? "Normale" transistorisierte Klasse-D Verstärker arbeiten mit DERSELBEN Betriebsspannung, als ob sie ein Klasse AB Verstärker wären. D.h. die Ausgangsspannung kann sich zwischen + und - Ub bewegen. Wenn du jetzt das ganze mit Röhren aufbauen möchtest, dann muß da irgendwo noch ein Übertrager untergebracht werden. Soll der Übertrager hinter dem Tiefpassfilter sitzen, dann hat er die normale Größe wie bei Röhrenverstärkern üblich. Sitzt er vor dem Tiefpassfilter, dann muß zwar jetzt auch höhere Frequenzen verarbeiten können, tiefe aber noch genauso!! Das Tiefpassfilter filtert ja diese nur heraus. Es ist ein Irrtum zu glauben, dass vor dem Tiefpaßfilter nur die Schaltfrequenz vorhanden ist! Gruß Bernhard |
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krachkiste
Stammgast |
#6 erstellt: 05. Sep 2009, 00:49 | |||||
Getestet im Sinne von mit BC546ern aufgebaut vielleicht nicht unbedingt. Aber integrierte Schaltkreise kochen letzlich auch nur mit Wasser Sprich am Ende ist es auch nur eine Schaltung aus Transistoren, Widerständen und Co.
Schöner Gedankenanstoß. Ein Problem sehe ich schonmal darin, die Betriebsspannung(en) stabil zu bekommen, da Schwankungen hier ja dierekt proportional durchschlagen. An dem althergebrachten Ausgangsübertrager, wo und wie er dann auch immer unterkommen mag, führt auch kaum ein Weg vorbei, um mit den geringen Strömen, die die meisten Röhren direkt zu liefern in der Lage sind, sonst kaum eine den Aufwand rechtfertigende Leistung zu erzielen sein wird. Bis zu bertls Beitrag hatte ich eher an eine art feed-forward SMPS Architektur gedacht, die ja der klassischen Röhren Class B PushPull-Schaltung quasi gleicht. Die Frage ist wirklich wie der Trafo mit diesen Anforderungen, sowohl an seine HF- als auch seine NF-Eigenschaften in diesem speziellen Betriebsmodus klar kommt. Setzt man den LF-Filter vor den Trafo könnte letzterer zumindest schonmal der herkömmliche NF Trafo bleiben, ohne all zu extreme Anforderungen. Und als Schaltstufe dann die zwei Röhren (womöglich Trioden die auch gut Gitterstrom abkönnen) in Reihe "übereinander" z.b. mit Bootstrap angesteuert. Jedenfalls würde ich nicht erwarten, dass sich dazu einfach so was aus dem Netz zusammenschustern lässt. Da sollte man schon - gelinde ausgedrückt - wissen, was man tut und selbst Hand an den Entwurf einer solchen Schaltung anlegen. Wenn also die Frage im Raum steht, wie denn eigentlich ein D-Amp überhaupt im Prinzip funktioniert, oder wie das schaltungstechnisch gelöst werden kann und wird, wäre das der erste Punkt auf der ToDo-Liste. [Beitrag von krachkiste am 05. Sep 2009, 00:56 bearbeitet] |
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Kirschi1988
Inventar |
#7 erstellt: 05. Sep 2009, 05:58 | |||||
Guten Morgen! krachkiste schrieb:
Das ist eigentlich der Grund weshalb ich auf die Idee gekommen bin das ganze mal mit Röhren aufzubauen, denn was mit Transistoren geht sollte in abgewandelter form auch mit Röhren möglich sein.
Das ist klar, ohne AÜ geht da mal nix.
Wie schon gesagt hat meines erachtens nach ein PWM-Signal keine anderen Frequenzen in sich, das einzige was hier regelt ist ja bekanntlich die Pulsbreite, er müsste also das ganze hochfrequente Signal einfach nur möglichst 1:1 in ein anderes Spannungs/Strom verehältnis umwandeln können, eventuell könnten auch 2 AÜ verwendet werden wobei einer die Positiven und der andere die Negativen Impulse umwandelt, und das ganze nachher erst wieder zusammengeführt wird.
Hmm... Das hätte ich mir auch ungefähr so vorgestellt.
Das es sowas nicht im netz gibt ist mir bekannt, Google gibt nähmlich nix dazu her, es gibt wohl noch nicht viele die sowas auch vorhaben. Das das ganze eine eigenkonstruktion wird ist daher auch verständlich.
Das komplizierteste dürfte wohl sein das ganze mit Röhrentechnik Schaltungstechnisch umzusetzen. |
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Bertl100
Inventar |
#8 erstellt: 05. Sep 2009, 07:06 | |||||
Hallo,
Genau das ist aber falsch!! Das PWM Signal enthält sehr wohl die tieffrequenten Audio Frequenzen!!! Sonst könnte man ja z.b. nicht einfach mit einem Tiefpaß die Audiofrequenzen herausfiltern! Wenn du es nicht glaubst, dann lade mal LTSpice, erzeug dir so ein PWM Signal, z.b. 50kHz Quasirechteck, mit 100Hz Sinus pulsweitenmoduliert, und mach eine FFT. Dann wirst du sehen, dass die 100Hz sehr wohl als Linie vorkommen! Und du wirst sehen, dass bei 50kHz nicht Schluß ist, sondern dass die ganzen Oberwellen (N x 50kHz) auch dabei sind. Gruß Bernhard |
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Kirschi1988
Inventar |
#9 erstellt: 05. Sep 2009, 07:12 | |||||
Hi! @ Bertl100: Hmm... das mit LTSpice werde ich gleich mal ausprobieren, vielleicht hast du ja recht, es wird schon so sein wie du es sagst dann müsste man das ganze halt mit einem Normalen AÜ Aufbauen der nur das NF-Signal das aus dem filter rauskommt abbekommt, eins dürfte bei dieser aufbauweise allerdings sicher sein nähmlich dass das ganze nicht die für Röhrenverstärker typischen Verzerrungen bei hohen Lautstärken erzeugt. |
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Bertl100
Inventar |
#10 erstellt: 06. Sep 2009, 12:51 | |||||
... hab's grad ausprobiert. 1kHz Modulationsfrequenz, 50KHz Schaltfrequenz, über einen Komparator zu einem PWM Signal moduliert. Die 1kHz sind fett vorhanden. Daneben noch eine Gruppe bei 50kHz: 48, 50, 52kHz (also interessanterweise im Abstand von 2kHz!) Dann eine Gruppe bei 100Khz: 95, 97, 99, 101, 103, 105. 100Khz selber sind nicht vorhanden :-) Interessantes Spektrum! Aber die 1kHz sind drin. Ich hab das zwar mal genauer gelernt, aber die Details vergessen. Grob kann man aber sagen, dass bei der PWM die Modulationsfrequenz im Basisband erhalten bleibt. Bzw. bleiben muss, weil sonst die Information verloren geht. Bei der FM oder AM ist das nicht so. Da wird die Information vom Basisband komplett in den HF-Bereich "verschoben". Gruß Bernhard |
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dBSash
Ist häufiger hier |
#11 erstellt: 06. Sep 2009, 14:46 | |||||
musst immer beachten: ein rechteck besteht aus (fast unendlich) vielen sinus-signalen! in der natur gibts nix digitales... nimm mal en rechteck und zerleg es mit nem bandpass, du wirst staunen! |
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Kirschi1988
Inventar |
#12 erstellt: 06. Sep 2009, 17:56 | |||||
Hi! @ Bertl100: Ich konnte das jetzt selbst noch nicht ausprobieren da ich keine Zeit hatte (musste gleich nach dem ich den letzten Beitrag hier machte meinen Eltern helfen die Kästen am Gang wegen renovierung umzustellen und das hat ein par Stunden gedauert sodass es mir dann zu spät war und heute ging auch nix da ich bis jetzt bei einer Modellflugshow war), dass die 1 KHz da noch vorhanden sind ist natürlich hier eventuell ein problem, das einzige was man also machen kann ist wohl dass man den AÜ nach dem Tiefpassfilter hinbaut, dann muss er halt normalgross sein, einziger vorteil ist dann vielleicht noch dass das für Röhren typische verzerren bei hoher Lautstärke und der Röhrensound ansich weg oder nurnoch minimal sind. - Ich muss zugeben, gelernt habe ich das alles nie, aber die ganzen grundkenntnisse habe ich daher dass ich sonst Hobbymässig viel mit Elektronik aller art herumbastele. |
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krachkiste
Stammgast |
#13 erstellt: 07. Sep 2009, 14:15 | |||||
Wahrscheinlich. Sehr wahrscheinlich ist aber auch, dass du dafür mit ganz anderen Verzerrungen konfrontiert sein wirst. Schon ein Transistorisierter D-Amp arbeitet ja quasi am Limit des technisch machbaren. Ich wage daher mal stark zu bezweifeln das du mit dem Einsatz von Röhren bzw. der Class D Betrieb da etwas verbessern können wirst. schon allein die kätzerisch anmutende Anmaßung, den Röhrenverzerrungen auf diesem wege abschwören zu wollen. tse tse tse. Wenn du die nicht willst, nimm Transistoren (ich hoffe man merkt, dass der letzte Absatz nicht ganz ernst sondern mit einem Augenzwinkern gemeint ist) Das einzige was ich mir von einer Implementierung eines Röhrenamps in Class D erhoffen würde wäre eine reduzierte aufheizung der Röhren durch die (hoffentlich) reduzierte Verlustleistung und dadurch evtl. eine erhöhte Ausgangsleistung gegenüber dem, was sonst mit den gleichen Endröhren möglich ist. Es ist durchaus reizvoll die Machbarkeit in Röhrentechnologie zu zeigen (wenns den klappt). Aber technisch gesehen ist es eher vergebene Liebesmüh. Kleiner wird der Verstärker kaum werden wegen der "reduzierten" Endröhrengröße, sondern eher größer wegen der erhöhten Komplexitiät. Wegen der erhöhten Komplexität wird auch die Heizleistung ansteigen. Wenn dies die Verlustleistungsreduktion überwiegt ist auch nichts gewonnen. Aber das könnte sogar noch gelingen. Also, ich klopf auf Holz und freu mich auf Ergebnisse [Beitrag von krachkiste am 07. Sep 2009, 14:17 bearbeitet] |
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Kirschi1988
Inventar |
#14 erstellt: 07. Sep 2009, 18:23 | |||||
Hi zusammen! @ krachkiste: Dass es da eventuell andere arten von verzerrung durch z.B. Clipping usw. geben kann ist mir durchaus bewusst (Irgendsowas gibts immer wenn eine Elektronische Schaltung oder die enthaltenen Bauteile ans limit geraten). An die Röhrentechnik dachte ich auch desshalb weil Röhren ja bekanntlich meistens viel höheren Freequenzen abkönnen als Transistoren und sonstige Halbleiter. Dass das ganze eventuell komplexer wird und dadurch der Platzbedarf steigt habe ich mir auch schon gedacht, aber das ist halt risiko, ausserden möchte ich ja auch mal wie du schon sagtest die machbarkeit des ganzen überprüfen und den daraus resultierenden nutzen aufzeigen, falls es sowas hierbei gibt. |
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Cpt._Baseballbatboy
Inventar |
#15 erstellt: 07. Sep 2009, 19:56 | |||||
Moin,
suche nach dem folgenden Topic: "the frequency spectrum of pulse width modulated signals" Autoren sind Zukui Song und Dilip V. Sarwate. Wenn Du es nicht findest, PM an mich. Aber auch wirklich erst dann. Cpt. |
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krachkiste
Stammgast |
#16 erstellt: 07. Sep 2009, 23:42 | |||||
Definiere "abkönnen". Wenn ich ne Röhre in meinen voll aufgedrehten Mikrowellenherd lege und das gleiche mit einem Transistor mache, wer dann länger durch hält? Also in sachen HF sehe ich eigentlich auch den Transistor im Vorteil. Ein Problem ist, dass man Röhren mit Röhren kaum niederohmig genug treiben kann für hispeed. Mit Transistoren in der Treiberschaltung könnte es allerdings noch interessant werden. |
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tiki
Inventar |
#17 erstellt: 08. Sep 2009, 08:49 | |||||
Auch unsere Klystrons mit 1,3GHz im zweistelligen kW-Bereich (am Elektronenbeschleuniger) werden in naher Zukunft durch modulare Transistorendstufen ersetzt: hot-swap-Fähigkeit inklusive. Schon der olle Willem hatte einen schönen Spruch dazu: "Eins, zwei, drei, im Sauseschritt läuft die Zeit, wir laufen mit." |
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Kirschi1988
Inventar |
#18 erstellt: 08. Sep 2009, 18:58 | |||||
Hi! @ krachkiste: Also wenn man das zeug in den Mikrowellenherd legt und aufdreht dann kömmt da zwar hochfrequente strahlung ran aber das hat nichts mit der eigentlichen funktion der B auelemente zutun, und übrigens Transistoren kann man mit hochfreqwuenter strahlung oder einem EMP schneller killen als Röhren (siehe hierzu auch bei Google, einfach mal "Thumpmobile-Zapper" eingeben, das ist bei Röhrtentechnik übrigens wirkungslos ). Dass Röhren aufgrund ihrer eigenschaft nicht so niederohmig zu sein keine hohen Frequenzen verarbeiten können ist meines wissens nicht so - man bedenke hierzu die wenigen Spezialschaltungen wo aufgrund von mangelnder Schaltgeschwindigkeit von Transistoren immer noch Röhren verwendet werden. |
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Bertl100
Inventar |
#19 erstellt: 09. Sep 2009, 06:21 | |||||
Hallo! @Cpt._Baseballbatboy
Danke fürn Tipp! Hab schon mal ein paar Auszüge gelesen! Gruß Bernhard |
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Bertl100
Inventar |
#20 erstellt: 09. Sep 2009, 11:55 | |||||
... das genaue Sprektrum hängt auch davon ab, welche genau PWM-Variante man wählt (leading edge, trailing edge oder centered modulation). Wieder was gelernt! Gruß Bernhard |
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Cpt._Baseballbatboy
Inventar |
#21 erstellt: 10. Sep 2009, 17:49 | |||||
Moin, der für den Verstärker-Entwickler interessanteste Part dürfte allerdings auf Seite 11 zu finden sein. Dort steht, ein bisschen versteckt, dass der Träger lediglich das Pi-fache der obersten zu übertragenen Frequenz sein muss, um eine korrekte Modulation zu gewährleisten - bei TEPWM bzw. LEPWM. Bei DEPWM reicht nochmal die Hälfte. Das ermöglichte es mir, einen Verstärker mit einer oberen Grenzfrequenz von 100 kHz (an 2 Ohm, an höheren Lasten lag die noch höher) zu bauen, wobei der Träger lediglich bei 330 kHz lag. Cpt. |
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