Verständnisfragen zu optischer Audioendstufe

Am 08.12.19 um 10:26 schrieb Fritz:

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---hdw---
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horst-d.winzler
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Stufe 1: ========

Das Potential am Source von TR501, TR503 ergibt sich aus deren durch R511 fliessende Stromsumme

U_src = -16.5V +(I_tr501+I_tr503)*R511.

I_tr501 = (-Uz_tr501 + Ug_tr501 -U_src)*v_tr501

und

I_tr503 = (-Uz_tr503 + Ug_tr503 -U_src)*v_tr503

Linearbereich extrapolierte Ugs_off modellieren soll.

Sei durch *Bauteilselektion*

v_tr501=v_tr501 = v

und

Uz_tr501=Uz_tr503 = Uz,

I_tr501 = (-Uz + Ug_tr501 -U_src)*v

und

I_tr503 = (-Uz + Ug_tr503 -U_src)*v.

sich z.B. mit der Annahme

v=17 mA/V

Uz=-0.29V.

Nach etwas Rechnerei (mit MAXIMA)...

U_src = -16.5 +(I_tr501+I_tr503)*R511; %,I_tr501 = (-Uz + Ug_tr501 -U_src)*v; %,I_tr503 = (-Uz + Ug_tr503 -U_src)*v; solve(%,U_src); %[1]; %,R511=8200,Uz=-0.29,v=0.017; expand(%);

(%i1) U_src = -16.5 +(I_tr501+I_tr503)*R511; (%o1) U_src = (I_tr503 + I_tr501) R511 - 16.5 (%i2) %,I_tr501 = (-Uz + Ug_tr501 -U_src)*v; (%o2) U_src = R511 (((- Uz) + Ug_tr501 - U_src) v + I_tr503) - 16.5 (%i3) %,I_tr503 = (-Uz + Ug_tr503 -U_src)*v; (%o3) U_src = R511 (((- Uz) + Ug_tr503 - U_src) v + ((- Uz) + Ug_tr501 - U_src) v)

- 16.5 (%i4) solve(%,U_src);

rat: replaced 16.5 by 33/2 = 16.5 (4 R511 Uz - 2 R511 Ug_tr503 - 2 R511 Ug_tr501) v + 33 (%o4) [U_src = - ------------------------------------------------------] 4 R511 v + 2 (%i5) %[1]; (4 R511 Uz - 2 R511 Ug_tr503 - 2 R511 Ug_tr501) v + 33 (%o5) U_src = - ------------------------------------------------------ 4 R511 v + 2 (%i6) %,R511=8200,Uz=-0.29,v=0.017; (%o6) U_src = - 0.00178699070764832 (0.017 ((- 16400 Ug_tr503) - 16400 Ug_tr501 - 9512.0)

  • 33) (%i7) expand(%); (%o7) U_src = 0.4982130092923517 Ug_tr503 + 0.4982130092923517 Ug_tr501 +
0.2299928520371694

U_src = 0.23V + (Ug_tr501+Ug_tr503)/2

wobei sich die Abweichung von diesem Idealverhalten kaum durch die Annahmen zu Uz und v sondern im wesentlichen durch R511 ergibt (s. Gl. %o5).

somit:

I_tr501 = v * ((Ug_tr501-Ug_tr503)/2 -0.23V -Uz) I_tr503 = v * ((Ug_tr503-Ug_tr501)/2 -0.23V -Uz)

Stufe 2: ========

Ib_tr505 = (16.5V -0.7V -U_R527) / R505 - I_tr501 Ib_tr507 = (16.5V -0.7V -U_R527) / R507 - I_tr503

So ist der Spannungsabfall an R527 bei Annahme konstanter

U_R527 = (k+1)*(Ib_tr505 + Ib_tr507) * R527

Mit den Zahlenwerten aus dem Schaltplan ergibt sich nebenbei der

k=94.03664634564012.

Stufe 1 konstant ist.

U_R527 = (k+1)*(Ib_tr505 + Ib_tr507) * R527; %,Ib_tr505 = (16.5 -0.7 -U_R527) / R505 - I_tr501; %,Ib_tr507 = (16.5 -0.7 -U_R527) / R507 - I_tr503; %,I_tr501 = v * ((Ug_tr501-Ug_tr503)/2 -0.23 -Uz); %,I_tr503 = v * ((Ug_tr503-Ug_tr501)/2 -0.23 -Uz); solve(%,U_R527); %[1],k=94.03664634564012; %,R505=4700,R507=4700; %,R527=1300; %,v=0.017; %,Uz=-0.29;

=> U_R527 = 10.8005624719512

Sollten sich allerings in Stufe 1 (und 2) doch irgendwie Asymetrien in

Ib_tr505 = (15.8-U_R527)/R505-((-Uz)+(Ug_tr501-Ug_tr503)/2-0.23)*v Ib_tr507 = (15.8-U_R527)/R507-((-Uz)+(Ug_tr503-Ug_tr501)/2-0.23)*v

Ziel, die vorgegebene Spannung exakt einzustellen).

Stufe 3: ========

Am gemeinsamen Emitterwiderstand R529 (82 Ohm) von TR509 und TR511 sollen laut Plan 800mV in Ruhe abfallen, also knapp 10mA fliessen.

Soll letztere halbwegs konstant bleiben, reduziert sich die in Stufe 1 nutzbare Gatedifferenz sicherlich noch weiter, als oben berechnet (vllt.

Stufe 4: ========

Spannungsdifferenz.

beizutragen.

Leistungsstufe: ===============

Somit vereinfacht sich dieses gesamte Rechteck im Wesentlichen zu einem

10k (5k mit Optostrom an) Widerstand zwischen positivem und negativem Pfad.

sein.

ziemlich wirkungslos.

bisschen viel um an den Leistungstransistoren nur 36mA Ruhestrom zu

Also sei mal anders als im Schaltplan der Emitter von TR517 an den Kollektor von TR515 angeschlossen.

Dann kann der im Leerlauf (bei kleinen Gate-Differenzen in Stufe 1) den

selbst ein Kurzschluss nicht an.

lahmlegen/begrenzen.

Gruss

Jan Bruns

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Jan Bruns

Am 08.12.19 um 10:26 schrieb Fritz:

Das kannst du mit der Soundkarte deines PCs selber erledigen. Noch heute nachmittag.

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Das hat RCA schon vor -zig Jahren gemacht. Stichwort "overlay transistor", wo jeder Emitterstreifen seinen eigenen NiCr Gegenkopplungs-R bekommen hat. 2N3866 etc

Da muss man keine Pseudowissenschaft von vor 40 Jahren ausgraben.

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Gerhard Hoffmann

Am 08.12.2019 um 14:32 schrieb Gerhard Hoffmann:

Die HF Typen mit MHz und etwas Muskeln werden rar,

War so der Klassiker in erweiterten "NF" Generatoren.

2N3866 / 2N5109 als Sot-223?

Butzo

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Klaus Butzmann

Am 08.12.19 um 15:42 schrieb Klaus Butzmann:

NPNs sind nicht so das Problem. BFG196 & Freunde in SOT-223 gibt's nicht mehr, aber z.B. BFQ19S in SOT-89. SOT-89 finde ich eigentlich besser, der verzichtet auf

bei Kleinleistung. BFT93, RIP! Ich habe noch eine

Kunden kann man die nicht mehr einbauen. BFQ149 ist auch tot.

von Renesas, ex Intersil: HFA3135, HFA3096 Aber mit "etwas Muskeln" haben die auch nix zu tun.

GaN-Transistoren, aber alle N-Kanal.

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Gerhard Hoffmann

Am 08.12.19 um 11:17 schrieb horst-d.winzler:

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Fritz
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Fritz

Am 08.12.19 um 14:32 schrieb Gerhard Hoffmann:

Ich habe keine Soundkarte, so wie du sie meinst, im meinem Mac.

Der besagte Techniker hat etwas mehr als nur einen PC mit Soundkarte dort stehen:

Die Toshiba Transistoren (die ich meine) entstanden etwa zur gleichen

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Fritz
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Fritz

Am 08.12.2019 um 16:11 schrieb Gerhard Hoffmann:

Danke.

Klingt jetzt nicht so toll, also doch rechtzeitig NOS bunkern :-(

Danke!

Butzo

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Klaus Butzmann

TR513 ist in Basisschaltung, bewirkt also eine (hier geringe)

nehme an, das soll vor allem die Verlustleistung von TR509 reduzieren.

Stromspiegel.

Ohne TR517 werden die Endtransistoren bald am viel zu hohen Ruhestrom zugrunde gehen.

Richtig.

TR517 bildet eine Art "einstellbare Z-Diode".

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Stefan
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Stefan Wiens

Am 08.12.19 um 18:51 schrieb Klaus Butzmann:

Unvermeidliche. Was sonst? :-(

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horst-d.winzler

Am 08.12.2019 um 20:35 schrieb horst-d.winzler:

Ging vor 10 Jahren noch einfach...

Butzo

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Klaus Butzmann

Am 08.12.19 um 20:35 schrieb horst-d.winzler:

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Gerhard Hoffmann

Am 08.12.19 um 21:06 schrieb Klaus Butzmann:

Wir hatten eine Zeitenwende. Keiner wollte es wahr haben. Nachdem die Produktion ging, folgt nun die Entwicklung. Was bleibt, Diaspora.

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---hdw---
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horst-d.winzler

Genau.

Das glaube ich eher nicht.

Hat sodann C531 0.6V verbleiben 0,45V Spannungsabfall an R539, und somit

langsam gegen die 5mA aus TR511 anzukommen.

Oder anders gesagt: Die Endstufentransistoren sollten doch mit halber Vollaussteuerung (halbes I_max) dauerhaft zurecht kommen.

Das ist zwar richtig, aber irgendwo eher ein Kritikpunkt als eine Beschreibung der Funktion, glaube ich.

Ja. Mein Multimeter fiepte auf Anhieb bei Emitter von TR517 an Kollektor von TR515 (PMA-860).

ein abschraubbares Lochblech.

mit TR517 einladen. Habe ich aber keine Lust zu.

Hruss

Jan Bruns

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Jan Bruns

Am 07.12.19 um 14:58 schrieb Fritz:

Danach kommt nur noch der Glaube.

Gegenkopplung instabil, wegen dem Delay.

Bei Audio sind die Schaltzeiten in der Praxis Banane, weil die

Steilheit stark begrenzt ist. Und wenn man die Transistoren langsam auf

Wenn die Transistoren zu lahm sind, muss man halt die Slew-Rate begrenzen, damit die Kiste nicht schwingt. Erst wenn dieses Limit in der

einer halbwegs sinnvoll ausgelegten Endstufe noch /nie/ erlebt.

Aber wen interessiert das?

Die ganzen Diskussionen sind im Besonderen deshalb so lustig, weil die

wirklich deutlich schlechter als Class-AB, aber eben immer noch gut genug. Mit Class D habe ich Ende der 80-er auch schon mal herumgespielt - der Wirkungsgrad war einfach zu verlockend -, aber ohne Erfolg. Damals waren sie noch zu schlecht; vielleicht waren auch nur meine Kenntnisse noch zu schlecht.

Marcel

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Marcel Mueller

Am 08.12.19 um 00:42 schrieb Ewald Pfau:

Das kenne ich auch von NAD. Aber so richtig durchgesetzt hat sich das nicht.

Ich denke mal Aufwand ist einfach zu hoch und der Nutzen moderat. So

niederohmiger Last, also wenn auch bei geringen Ausgangsspannungen noch

Stark komplexe Last sind aber allenfalls defekte oder fehlkonstruierte Lautsprecher. Und die Impedanz sinkt im Bassbereich, wo Leistung gefragt ist, auch nicht unter alle Grenzen. Gegen Misshandlung wiederum ist eine SOA-Protection wesentlich simpler. Die kann man auch sehr leicht so konstruieren, dass sie die

ohne dass etwas kaputt geht.

Marcel

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Marcel Mueller

Kleine Korrektur/Verallgemeinerung:

U_src = U0 + x*(Ug1+Ug2)

und es ergibt sich nach weiterer Rechnerei allgemein:

x = (R*v)/(2*R*v+1)

wobei i diesem Beispiel R = R511 war.

Gruss

Jan Bruns

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Jan Bruns

Vorneweg: die Bauteil-Nummer aus dem Schaltplan, den nur ihr beide vorliegen habt, sagen mir nichts, aber im Prinzip sind alle AB-Endstufen

Am 09.12.19 um 06:34 schrieb Jan Bruns:

Das Problem ist, dass die Spannung an den nunmehr identischen

erzeugen. Naja, und natura non facit saltus - die Natur macht keine

Geschwindigkeit) ausregeln.

Ausgangsstrom(Treiberspannung-Ausgangsspannung) stetig bleibt und nicht zu steil wird. Und das erreicht man, indem man beide

ist der "Ruhestrom".

unter Last noch eine Rolle spielt. Wenn ordentlich Strom in der einen

jeweiligen Emitterwiderstand (im Vergleich zum Ruhestrom) stark an.

andere Seite reduziert. Anders gesagt, sobald einer der Pfade (Push oder Pull) /mehr/ als den Ruhestrom liefert, wird es beim jeweils anderen automatisch /weniger/. Der Ruhetrom existiert also nur im (nahezu) stromlosen Zustand der Endstufe. Jenseits davon geht er schnell nahezu auf null.

Wie hoch man den Ruhestrom einstellt, ist ein Kompromiss zwischen Stromverbrauch und Verzerrungen.

Das ist vielleicht eine der wenigen Ecken, womit man Bipolarendstufen recht leicht schrotten kann. Dreht man zu weit auf, kann die Endstufe leicht aus der SOA der Endtransistoren laufen. Vor allem, wenn sich

Z-Diode (hier wohl 517) hinterher kommt. In der anderen Richtung kann es die Endstufe zum schwingen bringen, weil

Temperaturbereichs macht so ein Transistor auch schon mal bei 0,4V auf.

selbiger die Basisvorspannung der Endstufen und damit den Ruhestrom.

Im Idealfall kompensieren sich die beiden Effekte. In der Praxis sind

sich mir bis heute nicht auf. Es gibt kaum sinnvolle Parameter, anhand

Lastbetrieb praktisch nie offenbart. Theoretisch ist es das Minimum der Differenzspannung zwischen den Emittern der Endtransistoren. Praktisch

Viel zu stark um die Messung auf wenige Millivolt genau hinzubekommen.

Marcel

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Marcel Mueller

Am 09.12.19 um 19:31 schrieb Marcel Mueller:

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Fritz
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Fritz

Das hast du richtig erkannt; an der Schaltung ist, bis auf die

Schaltplan hat Jan in gepostet.

Linearer als linear wird es nicht.

sein:

Wir nehmen ein schon gutes AB-Design (mit optimiertem Ruhestrom). Die AB-Endstufe ist bei kleiner Aussteuerung ohnehin im A-Betrieb. Wir

eine dynamische Ruhestromanhebung, auch wenn dies hinsichtlich der

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Stefan
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Stefan Wiens

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