Hallo zusammen,
ich bin gerade dabei eine kleine Endstufe für AC-Motoren zu bauen. Im Prinzip geht es darum ein Kleinsignal im Bereich einger Volt, egal ob Sinus, Rechteck oder Gleichsignal, auf einen Pegel von plusminus 30V gegen Masse zu verstärken. Als Frequenzbereich sind ca 50kHz gefordert.
Das ganze läuft im Rahmen eines Praktikums einer Vorlesung bei mir an der Hochschule ab.


Die geforderten Eckdaten:
-Ausgangspannung +-30V / 5A
-Kurzschlussabschaltung
-Frequenzbereich: Gleich- bis ca 50kHz
-Signalform: beliebig (Erzeugung nicht Teil des Projekts)
-Klirrfaktor: ziemlich egal, da keine Audioanwendung


Ich habe die letzen Wochen mit einem Kommilitonen zusammen eine Schaltung entwickelt die soweit eigentlich auch halbwegs funktioniert. Leider nur halbwegs. Anfangs hatten wir als Endstufe zwei normale Leistungstransistoren geplant. Diese haben aber unseren Vorverstärker viel zu sehr belastet. Auch ein Impedanzwandler mit OP's hat nichts gebracht.
Im folgenden haben wir die Endstufe mit Feldeffekttransistoren aufgebaut. Die Vorspannung der Gates habe ich empirisch ermittelt, müsste soweit eigentlich auch passen. Die Grundschaltung der Endstufe ist aus dem Tietze-Schenk entnommen.

Ansich funktioniert das ganze jetzt auch. Den Überstromschutz habe ich zu Testzwecken erstmal wieder aus der Schaltung entnommen, nur die beiden Widerstände zu je 0R15 habe ich drin gelassen. Jetzt habe ich nur ein Problem:

Wenn mein Lastwiderstand nicht viel kleiner als die beiden Widerstände R3 und R4 ist, dann fließt ein Strom über den zweiten FET, der in der jeweiligen Halbwelle eigentlich vollständig sperren sollte. Und das will einfach nich in meinen Kopf warum das der Fall ist.

Hier der Schaltplan aus Orcad Capture:
Bild eingefügt

Hier die Simulationsergebnisse für einen Lastwiderstand viel kleiner als die Ausgangswiderstände R3 und R4. (Wie im Schaltplan)
1. Diagramm: Ugs
2. Diagramm: Eingangsspannung gegen Masse
3. Diagramm: Gatespannungen gegen Masse
4. Diagramm: Drainströme
5. Diagramm: Strom durch den Lastwiderstand R10
Bild eingefügt

Und hier was passiert wenn der Lastwiderstand gegen den Ausgangswiderstand geht:
Bild eingefügt

Ich hoffe ihr könnt mir erklären worauf ich nicht geachtet habe. Ist bestimmt irgendwas ganz dummes, und ich hau mir nach dem ersten Post ganz arg an die Birne.

Nachträglich noch ein frohes neues Jahr,
Gruß,
Sebi

[ Diese Nachricht wurde geändert von: TheBadFish am  1 Jan 2008 18:05 ]

[ Diese Nachricht wurde geändert von: TheBadFish am  1 Jan 2008 18:05 ]

Der Strom über den zweiten FET könnte der Leerlaufstrom sein, der durch die Vorspannung an den FETs entsteht. Ich bin mir hier jetzt zwar nicht sicher (bin ja nur Schüler und kein Student ), aber ich könnte mir zumindest vorstellen, dass es so ist. Die FETs arbeiten in Gegentaktendstufen normalerweise im AB-Betrieb, dadurch fließt ständig ein Leerlaufstrom durch beide FETs.
Was ist denn dein Problem mit diesem Strom? Der dürfte ja keine schlechten Nebenwirkungen außer bisschen mehr Verlustleistung haben.

> Im folgenden haben wir die Endstufe mit Feldeffekttransistoren
> aufgebaut. Die Vorspannung der Gates habe ich empirisch ermittelt,
> müsste soweit eigentlich auch passen. Die Grundschaltung der Endstufe
> ist aus dem Tietze-Schenk entnommen.

Entsorgt die Schaltung gleich und das Buch dazu.
"empirisch ermittelt" ist eine schöne Umschreibung für "test and error".
Was eurer Schaltung fehlt ist eine Rückkopplung, ansonsten habt ihr
gewaltige Probleme mit den Bauteiltoleranzen.
Habt ihr schon überlegt, wie ihr die Vorspannungen erzeugen wollt?
Eine Spannungsquelle (Batterie) ist nicht gerade sinnvoll in einer
Netzgespeisten Schaltung.

> Anfangs hatten wir als Endstufe zwei normale Leistungstransistoren
> geplant.

Den Weg solltet ihr besser Wweiterführen. Mit ein BJT habt ihr viel
bessere Erfolgsvoraussetzungen. Im Übrigen sind Feldefekttransistoren
nur schnell, wenn man sie auch schnell ansteuern kann.
Mit einem OP als Treber ist das eine langsame Geschichte.

> Diese haben aber unseren Vorverstärker viel zu sehr belastet.

Was macht man dann? Schon etwas von Treiber gehört?

> Auch ein Impedanzwandler mit OP's hat nichts gebracht.

Schon mal ins Datenblatt geschaut? OP-Ausgangsstrom?


MfG
Holger

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George Orwell 1984 ist nichts gegen heute.
Der Überwachungsstaat ist schon da!

Leider lernen die Menschen nicht aus der Geschichte,
ansonsten würde sie sich nicht andauernd wiederholen.

Hallo,
den TS könnt ihr ruhig behalten. Man kann eben nicht einfach Prinzipschaltungen 1:1 ins reale Leben umsetzen.
Aber: es gibt ungefähr 10⁶ Bauvorschläge für Audioverstärker im Leistungsbereich 100 - 200 Watt, die man zu einem gleichspannungsgekoppelten Verstärker modifizieren kann.
Da ist bestimmt etwas dabei, der Klirrfaktor muss ja nicht bei 0,00005% liegen.
Bei ausreichendem finanziellen Hintergrund geht natürlich auch sowas:
http://eportal.apexmicrotech.com/mainsite/products/linvoltage.asp

Onra

Zitat : Onra hat am  2 Jan 2008 20:41 geschrieben :

Bei ausreichendem finanziellen Hintergrund geht natürlich auch sowas: http://eportal.apexmicrotech.com/mainsite/products/linvoltage.asp Onra

Mmmhhh, lecker Sachen
Wie wärs zum Bleistift mit nem PA03.
http://eportal.apexmicrotech.com/mainsite/assets/images/pa03.jpg
Hab ich sogar noch einige rumliegen.
Allerdings dürften die bei der geforderten Frequenz Probleme kriegen...
Dachte im Übrigen auch nicht, dass die noch produziert werden...

powersupply

Seit dem ersten Post hat sich einiges getan. Es sieht so aus als wäre es ein Problem die beiden halben Signale wieder zusammen zu führen. Da haben sich die OPs gegenseitig eine reingedrückt. Dem haben wir abgeholfen. Wir haben uns entschieden das Geld für nen OPA445 zu investieren, der kann genug Spannung um das gesamte Signal auf einmal zu verarbeiten. Die FETs sind wieder draußen, die Dinger sind mir eh auf den Keks gegangen. Jetzt ist kaum noch was drin in der Schaltung und es scheint zu funktionieren.

Zitat :

Im Übrigen sind Feldefekttransistoren nur schnell, wenn man sie auch schnell ansteuern kann. Mit einem OP als Treber ist das eine langsame Geschichte.

Es ging uns nicht um die Geschwindigkeit, sondern um den geringen Gatestrom. Aber wie gesagt, die OPs haben sich gegenseitig eine reingewürgt, deshalb ging da nichts. Wenn der eine bei 0V Ausgang war, hatte der andere an der Spitze des Sinus 30V. War alles Murx.



Und mein Tietze schmeiss ich ned weg, der war teuer.


Trotzdem Danke an dieser Stelle, ich werd den Thread die Tage sicherlich nochmal nutzen weil irgendwas nicht so tut wie es sollte.

Bis dahin, gutes Arbeiten (oder Ferien machen)

Gruß aus dem Schwarzwald,

Sebi

> Es ging uns nicht um die Geschwindigkeit, sondern um den geringen
> Gatestrom.

> bis ca 50kHz

Denkt darüber noch einmal nach.


> Aber wie gesagt, die OPs haben sich gegenseitig eine reingewürgt,
> deshalb ging da nichts.

Was sollten sie sonst auch machen. Die Schaltung ist ja grausam.
Abhauen können sie ja nicht.

> Wir haben uns entschieden das Geld für nen OPA445 zu investieren, der
> kann genug Spannung um das gesamte Signal auf einmal zu verarbeiten.

Und jetzt mal wieder mit Kanonen schießen. Was lernt man denn jetzt noch
im Elektrotechnikstudium? Georg Simon hatte doch etwas herausgefunden,
mit dessen Hilfe man nicht ganz so hohe Spannungen am Eingang hat.

Die +30V und -30V sollten auch nur die Endstufen abbekommen.
Den Rest der Schaltung würde ich mit maximal +15V -15V betreiben.


> Und mein Tietze schmeiss ich ned weg, der war teuer.

Und ich habe da erst gar nicht hineingeschaut.
Besser man versteht die Schaltung vom Grunde.

MfG
Holger

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[ Diese Nachricht wurde geändert von: high_speed am  3 Jan 2008  0:32 ]

@high_speed
Warum verwendest du nicht die "Zitrien" Funktion?
Das lässt sich doch leichter lesen...


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mfg Jornbyte

Es handelt sich bei dem Tipp nicht um eine Rechtsverbindliche Auskunft und
wer Tippfehler findet, kann sie behalten.

Jetzt hack mal nicht so auf mir rum. Ich bin ein kleiner Student, nicht Gott. Wenn ich schon allwissend wäre, würde ich hier nicht posten.

Kritik? Ja, bitte. Deshalb poste ich hier. Aber ich fände es nett wenn du dich mir gegenüber fair verhalten würdest. Konstruktive Kritik hätte mich weitergebracht wie das was du da schreibst.


Wie sollte ich die Schaltung denn deiner Meinung nach aufbauen? Signal auf plusminus 15V aufblasen, und dann? Das da hinten hat eine Spannungsverstärkung von 1. Irgendwie muss ich ja hoch kommen. Wäre nett wenn du mir weiterhilfst anstatt den armen OPA zu beschimpfen.

Zitat :

Und jetzt mal wieder mit Kanonen schießen. Was lernt man denn jetzt noch im Elektrotechnikstudium? Georg Simon hatte doch etwas herausgefunden, mit dessen Hilfe man nicht ganz so hohe Spannungen am Eingang hat.

Ich will mit der Spannung hoch, nicht runter. Da brauch ich den Herrn Ohm nicht.
Was man da lernt? Nicht so viel wie in x-Jahren Berufserfahrung. Das ist wie mit dem Auto fahren. Wenn man nen Führerschein hat, heisst das noch lange nicht dass man Auto fahren kann. Es ist nur die Lizenz zum üben ohne Aufpasser.

Sorry wenn ich grad sauer bin, aber das musste jetzt mal raus.

Ich hoffe dass wir das Thema sachlich angehen können, sonst lassen wir es gleich bleiben.

Im Anhang mal eine Endstufe mit Treibern als Beispiel.

Eure muss von der Leistung nur "einwenig" größer sein.

In der letzten Stufe braucht ihr 2 Transistoren pro Polarität, ansonsten
habt ihr ein kleines Wärmeproblem. Es wird schwierig 150W an einem
Transistor loszuwerden.
Um zwei Transistoren parallel zu schalten, dürft ihr die
Emitterwiderstände nicht vergessen, ansonsten verheizt ein Transistor
die gesamte Leistung und der andere schaut fast nur zu.

Als Treiberstrom für die Endstufe braucht ihr ca. 250mA, bei höhen Strömen geht der Stromverstärkungsfaktor gewaltig runter.

Mit Georg Simon Ohm wollte ich darauf anspielen, dass man mit einem
Spannungsteiler eine höhere Spannung herunterteilen kann, die dann als
Istwert auf den Operationsverstärker zurückgeführt werden kann.
Um die Endstufe anzusteuern, muss der OP nicht umbedingt den vollen
Spannungsbereich aussteuern können. Durch eine geschickte
Treiberchaltung kommt man mit geringeren Spannungen aus.

MfG
Holger

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Der Überwachungsstaat ist schon da!

Leider lernen die Menschen nicht aus der Geschichte,
ansonsten würde sie sich nicht andauernd wiederholen.

Weltklasse. Danke, das hat mich, denke ich, weitergebracht. Ich habs grad nur überflogen, schau mir die Schaltung aber morgen mal genauer an.