Schaltungsentwurf eines Verstärkers.

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Autor
Schaltungsentwurf eines Verstärkers.

    







BID = 149997

derSiedler

Gesprächig



Beiträge: 111
Wohnort: Bayern
 

  


Hallo

Ich habe mal ein kleines Berechnungsproblem einer Endstufe, mit dem ich mich an euch Profis wenden muss.

Gegeben habe ich unten angehängtes schaltungsprinzip einer Endstufe(ziehmlich einfach)
Was ich nunn exact bestimmen möchte sind die Wiederstände

R5, R7, R11, R3, R4, R6

Ich habe mir schon selbst einiges an Material durchgeforstet um das zu bewerkstelligen (u.a. Halbleiter Schaltungstechnik von Thieze und Schenk). Mir fehlt lediglich die erfahrung in der Verstärkerberechnung, und die Formeln zur berechnung dieses speziellen Amps.

Versorgungsspannung ist maximal +-25V, die Zenerdiode habe ich im gegensatz zum Schaltplan mit 4,7V veranschlagt, um den Verstärker bei 12V betreiben zu können.

Mein Berechnungen soweit:

Bei einem Ausgangsstrom der Konstantstromqeulle für den Differenzverstärker von I=2mA und der Zdiode von 4,7 V
bekomme ich für R7=3650ohm
und für R5 exact 2000ohm(2k)
Für R11 habe ich den Halben Strom des Differenzverstärkers also 1mA angenommen, sowie die 0,7V der Basis Emitterstrecke des Treibers(BD241C)
Also ergibt sich hier R11=700ohm

Probleme habe ich nun bei der Berechnung von R3 und R4 sowie die Von R6.

Meine Frage ist nun ob meine angegebenen Werte so stimmen und wie man dies am besten in der praxis durchführen kann.
Ich habe die schaltung bereits aufgebaut, es ergaben sich aber große Verzerrungen etc...was auf eine schlechte berechnung zurückzuführen ist.

Danke für eure Bemühungen.
derSiedler



BID = 150038

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach

 

  


Zitat :
bekomme ich für R7=3650ohm

Ein genauer Wert ist hier ziemlich unwichtig. Er hängt von der Betriebsspannung ab und sollte so gewählt werden, daß durch die Zenerdiode in etwa der Strom fließt, für den ihre Spannungsangabe erfolgt ist.

Zitat :
und für R5 exact 2000ohm(2k)

Das kommt hin.

Zitat :
Für R11 habe ich den Halben Strom des Differenzverstärkers also 1mA angenommen, sowie die 0,7V der Basis Emitterstrecke des Treibers(BD241C)
Also ergibt sich hier R11=700ohm

ok


Zitat :
Probleme habe ich nun bei der Berechnung von R3 und R4 sowie die Von R6.

R3+R4 liefern ja die positive Ansteuerung des TIP.
Für geringe Verzerrungen dürfte es zweckmäßig sein, den durch sie fließenden Strom z.B. 10mal so hoch zu wählen, wie den für den gewünschten Ausgangsstrom erforderlichen Wert.
R3 sollte = R4 oder etwas kleiner sein.
Letztlich wird aber wohl der durch diese Widerstände fließende Strom durch die Verlustleistung von Q6 begrenzt sein.

R6 ist eigentlich nicht erforderlich.
Man kann damit den Strom durch R3, R4 erhöhen bzw. die Ansteuerung niederohmiger auslegen ohne Q6 zu überlasten.
Insgesamt sollte man für die korrekte Auslegung dieser drei Widerstände die Datenblätter der drei Transistoren gründlich studieren, wobei man neben den verschiedenen Aussteuerbedingungen und auch die mittlere Belastung bei Wechselspannung berücksichtigen muß.


Zitat :
Was ich nunn exact bestimmen möchte sind die Wiederstände


So furchtbar exakt ist das gar nicht nötig und möglich, da die Transistoren schon recht große Toleranzen und Temperatureinflüsse haben.

Gleichspannungsmäßig wird sich bei nicht allzu krasser Fehldimensionierung stets ein Wert nahe 0V am Ausgang einstellen, weil das durch die Gegenkopplung über die Punkte "A*" und den Differenzverstärker vorgegeben ist.

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Bei obigem Beitrag handelt es sich um meine private Meinung.



Rechtsansprüche dürfen aus deren Anwendung nicht abgeleitet werden.



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BID = 150142

derSiedler

Gesprächig



Beiträge: 111
Wohnort: Bayern

Hallo

Dnake für den kommentar.

Ich kann den differenzverstärker leider nicht anders zeichnen sonst wäre die sache mit A`nicht nötig(altes programm)

Jetzt sollte mir eigentlich alles klar sein, nur welche parameter des Datenblatts muss ich genau studieren, um R6 zu bestimmen wenn es nicht funktionieren sollte?

Ist die Annahme von 2mA als konstanter strom für den differenzverstärker gut(willkürlich gewählt)? oder zu gering?

Ok dann werde ich mal mit folgenden werten testen gehen.

R7=3,3K
R5=2,2k
R11=680

Grüße


BID = 150160

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Ist die Annahme von 2mA als konstanter strom für den differenzverstärker gut(willkürlich gewählt)? oder zu gering?

Das wird nicht ganz falsch sein.
Den besten Wert kann man aus den Kennlinien entnehmen, er wird in der Mitte eines Bereich liegen, in dem sich die Stromverstärkung möglichst wenig ändert.
Das gilt auch für Q6.
Dabei natürlich immer auch ein Auge auf die Verlustleistung haben.



Im Jahre der Revolution 1968 hat RCA, um den Verkauf ihrer Transistoren anzukurbeln, mal eine Schaltungssammlung "Audio Design Phase2" herausgebracht, bei der mit nur zwei verschiedenen Grundschaltungen der Bereich von 3W bis 70W abgedeckt wurde.

Natürlich waren die Verstärker, einer mit komplementärer Endstufe für den Bereich 3..20W, und einer mit quasikomplementärer Endstufe für den Bereich 12..70W, unterschiedlich dimensioniert, aber es wurden auch nur zwei verschiedene Leiterplatten gebraucht.

Die Schaltung des 70W-Verstärkers habe ich mal beigefügt.
Anhand der ebenfalls charakterisierten Transistoren dürfte es nicht schwer fallen moderne Äquivalenztypen zu finden.

Die dritte Seite des Schaltplans habe ich nicht gescannt, da dort nur die Maßzeichnungen der Transistoren stehen.



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BID = 150211

derSiedler

Gesprächig



Beiträge: 111
Wohnort: Bayern

Hallo

Danke für die bereitstellung des 70W verstärkers-doch dummerweise verhält es sich so, dass man nicht alle Verstärker bauen kann an deren schaltung man sich interessiert-schade.

Mir ist nachträglich aufgefallen, dass R6 gar nicht in der Orginalschaltung vorhanden war-werde es aufgrunddessen ohne ihn versuchen.

Laut datenblatt müssten 1mA pro Vorstufentransistor ziehmlich genau stimmen-hoffentlich.
Laut Datenblatt hat ein TIP einen maximalen Basisstrom von 500mA, mit diesen 0,5A ergibt sich für R3 allerdings ein wert=1,4V/0,5A=2,8ohm was sicherlich nicht realistisch ist.

Beim test dieser Schaltung ist mir aufgefallen, dass bei einem Wiederstand von 680R für R3 direkt auf die Basis des Tip der Wiederstand deutlich heiss wurde-folglich ein zu hoher strom, berechnet habe ich aber gerade eben mit dem 680R widerstand 2mA Basisstrom-irgendwo ist da der Hken im Detail.

Vielen Dank für die Geduld.

derSiedler

BID = 150247

perl

Ehrenmitglied



Beiträge: 11110,1
Wohnort: Rheinbach


Zitat :
Laut Datenblatt hat ein TIP einen maximalen Basisstrom von 500mA, mit diesen 0,5A ergibt sich für R3 allerdings ein wert=1,4V/0,5A=2,8ohm was sicherlich nicht realistisch ist.

Wen interessiert schon der maximale Basisstrom ?
Der sagt ja lediglich wann die Drähte im Transistor anfangen zu schmelzen.
Interessant ist der maximale Laststrom, Spitzenwert!, geteilt durch die niedrigste dabei (minimale VCE) zu erwartende Stromverstärkung.
Plus ein bischen Reserve ergibt den mindestens benötigten Basisstrom.
Beachte, daß dabei die Spannung am Widerstand gering ist, weil derr Ausgang voll positiv ist.
Im Ruhezustand ist der Strom durch R3 viel größer und deshalb ist es normal, daß er warm wird.
Schließlich ist der Gegenspieler BD.. auch ein Leistungstransistor.



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BID = 150335

derSiedler

Gesprächig



Beiträge: 111
Wohnort: Bayern

Hallo

Also im falle des Tips wären das dann ein Maximaler Kollektorstrom Ic von 10A/eine minnimale Hfe von 500=0,02A

Damit ergiebt sich aber immer noch 1,4V/0,02A=70ohm für R3 was immer noch nicht stimmt.

Ausserdem ist mir der Wiederstand , welcher sich proportional zu angelegten spannung erwärmt hat schon mal durchgebrannt.(1/4W)- Es muss also ein zu hoher strom durch ihn geflossen sein. Was kann ich dagegen tun?

Stimmt denn meine Anahme der Spannung, von 1,4V aufgrund der 2 BE strecken des Darlingtons?

ursprünglich waren mal 680R für R3 vorgesehen, nachdem der sich abe verabschiedet hat versuche ich das Problem zuu lösen.

Gruß

derSiedler



BID = 150355

fenterhannes

Stammposter



Beiträge: 312
Wohnort: Osnabrück

Auf dieser Seite giebts 2 Vertärker, einen 70W amp(könnte exakt deine Schaltung sein) und einmal 424W, ist fast das gleiche nur mit 4 Endstufentransistoren....
http://hifi.edvline.com/


BID = 150478

derSiedler

Gesprächig



Beiträge: 111
Wohnort: Bayern

Hallo

Exact es ist diese Schaltung, und zwar ziehmlich die Gleiche wie der 424W Verstärker, dass habe ich aber erst rausgefunden, nachdem ich das Layout verfolgt habe um die schaltung herauszufinden. Ich habe die Schaltung 2 mal aufgebaut, und zwar mit den gleichen Teilen und Bauteilwerten/Toleranzen).
Beide Male hatte ich das Problem, dass der Verstärker zwar bei einem 1kHz sinus normal gearbeitet hat sobald aber Musik fliessen sollte, der verstärker schon bei einem Ganz niedrigen pegel starke Verzerrungen und speziell im Bassbereich verursahct hat. Ich Probiere jetzt schon seit einem halben jahr die Schaltung zu laufen zu bringen, und jetzt veruche ich halt das ding neu zu berechnen, die wichtigen teile wie platine, Leistungstransistoren etc. hab ich ja schon.

Also wenn jemand einen Vorschalg, wie ich dem Ding etwas mehr Funktion anvertrauen kann wäre ich dankbar.

Grüße

DerSiedler

Ps Ich häng noch mal den "Orginal" Schaltplan an.



BID = 150481

fenterhannes

Stammposter



Beiträge: 312
Wohnort: Osnabrück

Hast du mal mit nem oszilloskop das Ausgangssignal überprüft? Evtl. ist der amp fleißig am schwingen?

BID = 150485

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241

Daher greife ich gerne zu fertigen ICs. Mittlerweile gibt es da ganz gute Schaltungen, die solche Schaltungen eigentlich in allen Punkten übertreffen. In meiner 5.1 Endstufe habe ich 6x den TDA7293 verbaut, der mir 100W pro Kanal liefert, und das ganze ohne irgendwelche Probleme.
Das einzige was ich vielleicht vor dem Testen hätte beachten sollen ist, dass das Gehäuse an V- und nicht an GND liegt. Und wenn V- gegen GND kurzgeschlossen ist, das IC also nur noch eine positive Spannung bekommt, dann knallt es. Beim 2. Versuch mit 6 neuen ICs ging es dann aber, und die Endstufe läuft seitdem ohne Probleme.

Die Endstufe war mal ein kompletter Bausatz für einen 4x 70W Verstärker mit diskret aufgebauter Endstufe, den ich fast komplett aufgebaut bekommen habe.
Allerdings haben diese einfachen Endstufen keine Strombegrenzung und driften leider sehr stark, vor allem da die Enstufe schon mindestens 20 Jahre alt war und die Widerstandswerte nicht mehr ganz so gut gepasst haben.
Daher habe ich alles außer dem Netzteil rausgeworfen und den Rest mit aktuelleren Bauteilen komplett neu entworfen und aufgebaut.

BID = 150825

derSiedler

Gesprächig



Beiträge: 111
Wohnort: Bayern

Hallo

Also doch immer wieder die gleiche Diskussion, ob Ic oder nicht, mir ist das TDA Programm durchaus bekannt sowie der 7293 einer ist, wenn ich auch einfach nur ne Krachmach-Endstufe bauen wollte, dann würde ich auch damit einen Bauen- der link hat dazu auch ein Layout. Dann sind auch bereits alle überlastschaltungen etc.. drin, und das ding läuft beim ersten anstecken ohne probleme.

Für mich üben gerade diskrete Endstufen eine Bestimmte Anziehung aus, ich bin mir auch im klaren, dass dies nicht die obtimale möglichkeit ist eine Diskrete Endstufe zu entwerfen, und das es veraltet ist. Aber nur weil es alt ist, muss es ja nichts schlechtes sein, viele leute bauen sich jetzt wieder röhrenverstärker und nennen es dann high tech-dabei ist das ja wirklich veraltete Technik.

Da ich jetzt schon mal den Verstärker gebaut hatte und er mit einem 1kHz sinuston auch schön gearbeitet hat dachte ich ok-aber musik hören war wie beschrieben, unmöglich.
Nach einigem Rumgelöte an meiner mittlerweile 1. Version des Versträrkers habe ich dann auch noch hingekriegt, dass die ober halbwelle total verschwommen ist-ich denke es sind schwingungen. ausserdem hab ichs danach irgendwie geschafft dass meine 5A strombegrenzung am Labornetzgerät anspringt, was vorher noch nicht war. Ich habe noch die 2. Endstufe in Orginalbestückung, um vergleichen zu können.

Weil alle versuche dass ding zu einem Normalen bertieb zu verhelfen fehlgeschlagen sind-bin ich jetzt halt soweit dass ich das ding neu berechnen will-was ich schon immer mal machen wollte-ein höchst interressantes gebiet.

Wenn jemand noch eine Idee bezüglich der messmöglichkeit hat wäre ich dankbar, ich habe einen Funktionsgenerator und ein 2kanal Oszi zu verfügung.

Ich bin noch nicht dazu gekommen den verstärker ,mit den oben berechneten werten zu testen.

grüße
derSiedler

BID = 150829

wdt

Gelegenheitsposter



Beiträge: 51
ICQ Status  

Moin allerseits
Diese Art von Einfachst-Endstufen habe ich hinreichend ausprobiert. Gut waren die aber alle nicht. Das Selbe gilt eigentlich auch für integrierte Endstufen. Um jetzt empörten postings vorauszugreifen : Es ist natürlich alles Geschmackssache!
Ich könnte an dieser Stelle aber eine Schaltung anbieten ( ca.1985 in der Elrad erschienen), die ich des Öfteren nachgebaut habe und die wirklich ordentlich klingt. Bei Interesse kann ich auch noch ein schnuckeliges Layout posten.
MFG
Daniel



BID = 150863

Benedikt

Inventar

Beiträge: 6241


Zitat :
derSiedler hat am 16 Jan 2005 16:35 geschrieben :

Hallo

Also doch immer wieder die gleiche Diskussion, ob Ic oder nicht, mir ist das TDA Programm durchaus bekannt sowie der 7293 einer ist, wenn ich auch einfach nur ne Krachmach-Endstufe bauen wollte, dann würde ich auch damit einen Bauen- der link hat dazu auch ein Layout. Dann sind auch bereits alle überlastschaltungen etc.. drin, und das ding läuft beim ersten anstecken ohne probleme.


Eine Diskussion wollte ich nicht anfangen, es war nur ein Vorschlag. Die Technischen Daten einer so einfachen diskreten Schaltung sind aber auch nicht besser, als die eines fertigen ICs.
Ich habe bei einer defekten Auotendstufe die Endstufe durch zwei TDA7293 ersetzt, und bin mit dem Ergebnis mehr als zufrieden: Die Höhen kommen jetzt viel klarer und die Verzerrungen sind geringer.


Zitat :

Für mich üben gerade diskrete Endstufen eine Bestimmte Anziehung aus, ich bin mir auch im klaren, dass dies nicht die obtimale möglichkeit ist eine Diskrete Endstufe zu entwerfen, und das es veraltet ist. Aber nur weil es alt ist, muss es ja nichts schlechtes sein, viele leute bauen sich jetzt wieder röhrenverstärker und nennen es dann high tech-dabei ist das ja wirklich veraltete Technik.


Es ist jedem selbst überlassen, welche Schaltung er wählt. Ich wollte eine einfache und sichere Endstufe mit gutem Preis/Leistungsverhältnis, was ich mit dem TDA7293 auch erreicht habe: Die eigentliche Endstufe hat etwa 15€ pro Kanal gekostet, die Qualität ist ausreichend, der Frequenzgang auch und die Verzerrungen sind auch in einem weiten Leistungsbereich gering.

Zum Thema veraltete Technik: Keiner wird sich einen High-End Röhrenverstärker mit Übertragern aus den 50er Jahren bauen, sondern eher moderne Übertrager mit besseren Verschachtelungen usw. verwenden.
Dasselbe gilt auch für Halbleiterendstufen. Vor etwa 30 Jahren waren 50-70W Endstufen mit 2N3055 sehr beliebt. Leider hat dieser Transistor nicht gerade die besten Daten für eine Audioendstufe und einige Probleme mit der SOA. Es kam daher öfters vor, dass die Transistoren in Rauch aufgegangen sind.


Zitat :

Da ich jetzt schon mal den Verstärker gebaut hatte und er mit einem 1kHz sinuston auch schön gearbeitet hat dachte ich ok-aber musik hören war wie beschrieben, unmöglich.
Nach einigem Rumgelöte an meiner mittlerweile 1. Version des Versträrkers habe ich dann auch noch hingekriegt, dass die ober halbwelle total verschwommen ist-ich denke es sind schwingungen. ausserdem hab ichs danach irgendwie geschafft dass meine 5A strombegrenzung am Labornetzgerät anspringt, was vorher noch nicht war. Ich habe noch die 2. Endstufe in Orginalbestückung, um vergleichen zu können.


Vorher hatte ich einen alten 2x50W Verstärker aus einer größeren Stereoanlage. Das Ding war komplett diskret aufgebaut, hatte aber leider keine Strombegrenzung. Irgendwann hat es dann mal geknallt. Da ich keine Ersatztransistoren bekommen habe und bei den Ersatztypen der Arbeitspunkt stark wegdriftete, bin ich dann am Ende auf die IC Lösung übergegangen.

BID = 152179

derSiedler

Gesprächig



Beiträge: 111
Wohnort: Bayern

Hallo

Ja vielen Dank für die Schaltung, da ich noch die meisten der Bauteile haben müsste(dank meiner 2 nicht funktionierenden aufbauten), wäre ich an einem Layout stark interressiert, dann muss ich keins machen.

Ja, klar ist, dass eine diskrete Endstufe mit den messerwten eines Tda7293 schon sehr gut sein muss, ist klar, ich bin eigentlich befürworter von ICs und von der Halbleitertechnik, gegenüber röhren. In dem Thema von mir wollte ich nur mal lernen wie sich eine simple Endstufe wie Diese berechnet.
Das heute keine Verstärker mit 50 jahre alten übertragern gebaut werden sag ich ja auch nicht-sicherlich ist die moderne Röhrentechnik besser als damals.(Ich hab nur ein Beispiel gebraucht)

Die Endstufen mit dem 2N3055 sind mir ein begriff.

Also auch wenn es sehr unproffessionell ist wie ich versucht habe, den verstärker zum laufen zu bringen(-aber erst nachdem ich ein halbes jehr lang vergeblich versucht habe es professionell zu lösen) wundert es mich dann doch dass er noch nicht in rauch aufgegegangen ist, was er ohne die Strombegrenzung auch warscheinlichst tut.

Vielen Dank für eure Hilfe. Ich werde dann warscheinlich auf die oben gepostete Endstufe zurückgreifen müssen. Zum glück werden weitestgehend ähnliche Bauteile verwendet.

Grüße
derSiedler


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