Verständnisfragen zu optischer Audioendstufe

Dec 05, 2019 Last reply: 6 years ago 106 Replies
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Hallo,



da hier jüngst wer was von Audioenstufe schrieb, hatte ich die Idee, mal nach dem Service-Manual meines guten alten Verstärkes zu gurgeln.



Beim Lesen des Schlatplans fiel folgender Schaltungsteil auf:



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(Typ: "PMA-860")



Der soll offensichtlich dazu dienen, den Strom durch die Leuchtdioden der Optokoppler zu generieren, die wiederum wohl irgendwelche Arbeitspunkte der Endstufen beeinflussen.



Ich tue mich noch schwer, erstmal diesen Schaltungsteil zu verstehen.



Zunächst mal erscheint mir komplett unlogisch, daß die beiden Kanäle schon am Eingang addiert werden (denn was, wenn die mal exakt gegenphasig kommen?). Soll wohl ein Sparfuchs so gefordert haben (nunja, ich konnte das Gerät ja auch als jugendlicher erwerben, und bereue das bis heute nicht).



Gut, und IC401.1 ist ein einfacher (Null-)Spannungfolger, der letzlich auch den LED-Strom aufnimmt.



Und IC401.2 wohl ein Differentiator, oder? Und der arbeitet auf einem etwa unverstärken Eingangssignal? Und warum ein Differentiator? Und wie kann da trotz der geringen Signalspannung (?, das meinte *ich*) noch an den Dioden etwas (ebenfalls irgendwie unlogisch aussehendes) passieren?



Gruss



Jan Bruns


Am 05.12.19 um 04:56 schrieb Jan Bruns:

Hallo,

den Ausdruck "optische Audioendstufe" habe ich noch nie gehört.

Zum Verständnis des verlinkten Schaltungsauschnittes benötigt man schon den gesamten Schaltplan, ich sehe da auf die Schnelle keinen Optokoppler und was der genau bewirkt.

Vermutlich ist das ein Teil der Schutzschaltungen. Es wird wohl Gleichspannung am Ausgang detektiert. Die meisten Audioverstärker arbeiten ja mit Wechselspannung im Audiobereich. Wenn am Ausgang Gleichspannung anliegt, dann ist das ein sicheres Zeichen für einen Defekt, entweder im Netzteil oder in der Endstufe. Diese Gleichspannung kann auch Lautsprecher zerstören, diese sind ja auch für Wechselspannung im Audiobereich gebaut. Es gibt ja auch wertvolle Lautsprecher. Daher greifen bei Gleichspannung am Ausgang Schutzschaltungen die versuchen Folgeschäden zu verhindern.

Da spielt das keine Rolle ob nur ein Kanal defekt ist, daher kann man beide Ausgänge zur Schutzschaltung hin zusammenführen.

Bernd Mayer

Bernd Mayer:

Naja, der namhafte Hersteller nannte das damals "new Optical Class A", und warb damit, vermittels dieses einen Optokopplers pro Kanal eben zwischen Klasse A und Gegentaktbetrieb überzuleiten.

Hmja, aber ich sehe es so, daß mir das nicht zusteht, dieses Büchlein hochzuladen. Diese zitierten Herstellerworte sind google aber bekannt...

Nee, solche sind zwar auch derer mehrere verbaut, aber das hat nix mit den Kopplern zu tun (im Bild geht die türkis markierte Leitung direkt an die Koppler-LED, die ansonsten nur an +56V angeschlossen ist, daher auch die Spannungsangabe ganz rechts im Bild).

Neenee, ist so wie ich beschrieben habe: die mit L und R bezeichneten Leitungen kommen *direkt* aus dem Lautstärkeregler, an dem ohne irgendwelche Umschweife oder Vorverstärkungen ganz bar das Eingangssignal (z.B. CD-Player) anliegt.

Gruss

Jan Bruns

Der Optokoppler erhöht den Ruhestrom der Endstufe. Was auch immer das bringen soll.

Mit Sicherheit nicht. IC401.2 bildet einen Hochpass (strenggenommen Bandpass), da kommt Gleichspannung nicht durch.

Stattdessen wird der Signalpegel detektiert und der Ausgangstransistor TR402 in einem gewissen Bereich leitend.

Hallo,

danke für die Korrektur.

Vorm Frühstück sollte ich wohl besser keine Schaltungen analysieren und dazu posten.

Die Gesamtschaltung inklusive Optokopplerteil und das Schaltungskonzept des Herstellers aus den Unterlagen wäre sicherlich auch hilfreich gewesen. Das Ganze ist mehr als die Summe der Teile.

Ein Erhöhung des Ruhestromes könnte geringere Verzerrungen bei kleinen Signalpegeln bewirken.

Da sind ja etliche Zeitkonstanten in dem Schaltungsteil wirksam, die mag ich jetzt aber nicht alle durchrechnen.

Die Spannungsangaben (besonders die 0 V) sind auch leicht verwirrend. Das sind offenbar Messwerte im Ruhezustand und nicht der Masseanschluß.

Der gleichgerichtete Signalpegel geht auch an TR 401 und der regelt den TT 402 ja wieder herunter. Die jeweiligen Zeitkonstanten sind dabei ziemlich wichtig für das Verhalten und letzenendes für den Klang.

Mir erscheint solch ein Konzept eher ein wenig ominös.

Bernd Mayer

Am 05.12.19 um 08:33 schrieb Jan Bruns:

Hallo,

nach "optischer Audioendstufe" hatte ich schon recherchiert, da kam aber auf den ersten Seite der Suchergebnisse nix zielführendes.

Ein link zum gesamten Servicemanual und den Namen des "namhaften Herstellers" zu posten ist sicherlich erlaubt - oder? Du hattest das Servicemanual ja offenbar selbst ergoogelt.

Der Hinweis dass L und R nicht vom Lautsprecherausgang kommen hab ich auch vermisst.

Macht sich diese Schaltung für Dich denn bemerkbar beim Anhören? Hört man da ein Pumpen bei der Regelung?

Das erscheint mir schon ein exotisches Schaltungskonzept zu sein und offenbar hat sich das nicht bewährt sonst wäre das sicherlich mehr verbreitet.

Bernd Mayer

Bernd Mayer:

Naja, ich habe mal mühevoll den Schaltplan (für PMA-1060) aus dem pdf rauskopiert, und lasse die Datei mal 'nen Tag online:

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Nein. Der Verstärker hat halt für ein consumer-Gerät der damaligen Zeit wenig Klirr und macht auch sonst keine Geräusche (ausser Relais-Klicken beim Anschalten). Stromverrbrauch ist mit (ich meine) 25W im Leerlauf zwar hoch, aber noch tragbar.

Ich weiss es nicht. Die Endstufe verstehe ich auch noch nicht so ganz, speziell da in der Gegend, wo der Optokoppler rumwirkt. Aber vllt. ist das jetzt auch nicht das Schaltungskonzept, das man sich gleich als erstes mal ansehen will, so ganz ohne sich so richtig damit auszukennen, was man an Endstufenschaltungen so allles verkehrt machen kann, und wo die ganzen Detailteufel sich verstecken.

Gruss

Jan Bruns

Am 05.12.2019 um 04:56 schrieb Jan Bruns:

Guckst Du hier:

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Gruß Andreas

Am 05.12.19 um 11:27 schrieb Andreas Fecht:

Hallo,

danke - ja, was da steht das hatte ich auch schon vermutet, daß man das schwer messen oder hören kann und auch das mit der Verzögerung und das sich dieses Konzept offenbar nicht bewährt hat.

Optical Class A (OCA) erscheint mir im Wesentlichen ein Werbeslogan zu sein. Ähnlich wie vermutlich wohl auch "Signal Level Divided Construction (SLDC)" auf den Seiten von Denon.

Oder?

Bernd Mayer

Am 05.12.19 um 11:05 schrieb Jan Bruns:

Hallo,

zum extrahieren von Graphiken aus PDFs verwende ich unter Linux gerne pdfimages:

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Das empfinde ich eher als einfach, man muss die Bilder halt noch durchsehen (etwa mit geeqie) falls das mehrere sind und kann das dann mit einem Grafikprogramm beschneiden.

Ich habe mittlerweile auch etliche Servicemanuals zum Amp im Netz gefunden.

Linkes und rechtes Signal wird addiert und gepuffert und dazu passend gefiltert in mehreren Stufen und gleichgerichtet. Der Gleichrichter hat diverse Zeitkonstanten fürs Aufladen und Entladen der Kondensatoren und das bestimmt dann die dynamische Regelung für den Ruhestrom.

Bernd Mayer

ACK, so sehe ich das auch bei dem fraglichen DENON PMA_1060. Vermutlich bei kleinem Pegel mehr Ruhestrom, das senkt die IIRC die Übernahmeverzerrungen.

Ich hab nen Yamaha (5x55W?), der macht Gegentakt AB Betrieb, also A bei kleinen Pegeln und Richtung B bei grossen. Aber IMHO machen die das nicht per Optoklopper. Den hört man auch nicht, ausser die Relais beim Einschalten :)

Irgendwo hab ich die Service Unterlagen, keine Lust das jetzt zu recherieren.

Saludos (an alle Vernünftigen, Rest sh. sig) Wolfgang

Eben nicht. Ohne Signal beträgt der Ruhestrom nur 1/6 dessen bei

10mV/1kHz Eingangssignal. 5mV vs. 30mV an 0.22R.

Hi Jan,

~~~~~~~~~~

Ich hab ein Problem: Ich versteh die Leute nicht mehr. In meiner Jugend lernte ich, dass es sinnvoll sei, sich verständlich auszudrücken. Eine einfache aber korrekte Ausdrucksweise sei diesbezüglich zielführend.

Irgendwann kam die Tendenz auf, anstatt "mit" eben "mittels" und anhängender Genitivbildung zu verwenden. Lange Zeit war dies ein sicheres Anzeichen, dass jemand schwurbelt. Mittlerweile ist dies aber so verbreitet, dass man anscheinend dazu übergehen muss, "mittels" noch aufzuschwurbeln, also "vermittels" zu sagen.

Nun tendiere ich ja schon zur zweiten Lebenshälfte und habe möglicherweise ja wesentliches der neueren Sprachentwicklung verpasst. Vielleicht brauche ich ja nur Nachhilfe:

Könntest Du mich in die höheren Weihen der deutschen Sprache einweisen und mir erklären, welche sprachlieche Feinheit Du mit der Verwendung des Wortes "vermittels" anstelle des altertümlichen "mittels " gegenüber dem prähistorischen "mit" ausdrücken möchtest?

Herzlichen Dank im Voraus

Marte

Ich habe da meinen Denkfehler gefunden: Der "Differentiator" IC402.2 ist ja nicht nur ein Bandpass (die Kondensatoren C404 bzw. C405 haben bei 6Hz bzw. 10KHz einen dem zugeörigen Widerstand entsprechenden Blindwiderstand), sondern auch noch ein invertierender Verstärker (R404/ R405=55.5), so daß also die Dioden D401 und D402 nicht, wie ich das die ganze Zeit dachte, permanent stromlos sein müssen.

Eine positive Halbwelle Ubp>0,7V am Ausgang des Bandpasses wird C406 zügig auf Ubp-0,7V aufladen. Interessant dürfte eine Spannung sein, bei der IC402.2 am Ausgang noch Strom anbieten kann, also ca. 80mV an C406. Dort ist Q/I=C*R=27ms. Also ist IC402.2 ein Schwellwertdetektor, der nach Aktivierung noch eine Weile aktiv bleibt.

Keine Ahnung, C408 und R410 sind dann wohl einfach eine Art Tiefpass, bei dem TR401 noch irgendwie das Verhalten bei starkem Input glattbügelt? Müsste man vllt. erstmal simulieren, um da genaueres sagen zu können.

Also jedenfalls anscheinend insgesamtt eine digitale Schalter-Schaltung, die "lautes Audiosignal" auf einer Halbwelle detektiert.

Ja, stimmt, das sind:

Pro Kanal 2 mal 36mA (4W) Ruhestrom im Leerlauf (PMA-1060: 8mV), bzw.

2x136 mA (15W) Ruhestrom bei Lärm. Also noch deutlich weniger als volle Leistung.

Gruss

Jan Bruns

Bei höherem Signalpegel wird irgendwann C407 so weit geladen, dass TR401 leitet und damit TR402 wieder sperrt. Bei den Zeitkonstanten muss man auch noch an die Beschaltung der "einstellbaren Z-Diode" TR517 mit C531 und C535 denken. Das wirkt schon wie Voodoo, und in dem von Andreas Fecht geposteten Link konnte keine Wirkung festgestellt werden (die Schaltung ist dort nicht völlig identisch).

Meine Vorstellung von A-Betrieb ist etwas anders. (Nicht, dass ich den hier sinnvoll fände.)

Am 06.12.19 um 01:03 schrieb Jan Bruns:

[Optical Class A (OCA) in Denon Verstärker]
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Hallo,

da kommt eine weitere Zeitkonstante ins Spiel fürs Aufladen von C408. Die Zeitkonstante fürs Entladen ist auch noch abhängig vom Pegel (leitet TR402 oder sperrt er und was macht TR401). Dazu kommen noch weitere Zeitkonstanten bei C407. Die fürs Aufladen wird durch R406 bestimmt und die fürs Entladen durch R411.

Das ist schon eine recht komplexe Schaltung, da wäre eine Simulation mal echt interessant. Man müsste halt auch passende dynamische Signale verwenden.

Bernd Mayer

Der Plan ist möglicherweise, im Betrieb den Ruhestrom zu erhöhen und in den signallosen Phasen des Betriebs abzusenken.

Ist doch im Grunde eine Signaladdition, Verstärkung und Spitzenwertgleichrichtung mit nachfolgender Schaltstufe.

Gruß Udo

Stefan Wiens:

Glaube ich nicht: Zum einen fehlt es dabei an TR401 doch an Kollektor-Emitter Spannung. Wenn C408 um die 0.7V hat, ist der Stromfpfad über TR401 auch nicht anders als der über TR402.

Weiter braucht TR401 eine Basis-Emitterspannung, damit Strom durchfliessen kann. Wenn sich aber an C407 0,7V ergeben sollen, muss IC401.2 wegen D401 schon eine ganze Weile mindestens 1,4V geliefert haben. Das bedeutet abere auch mindestens 0,7V an C406, und somit >5V am Ausgang von IC402.2. Die fällt grösstenteils an R410 ab, der Rest an den beiden Transistoren.

Allerdings. TR517 scheint ja Emitterseitig gar nicht wirklich angeschlossen zu sein. Wird da nur die Basis-Kollektor-Diode genutzt?

Gruss

Jan Bruns

U_ce kan aber deutlich niedriger werden als 0.7V. Stichwort Sättigung.

Ich erkenne da keinen Widerspruch.

Das war mir noch gar nicht aufgefallen, so gängig wie der Schaltungsteil ist. Ich vermute einen fehlenden Verbindungspunkt im Schaltplan. Der Emitter von TR517 gehört m.E. an den Knoten mit dem Kollektor von TR515.

[Optical Class A (OCA) in Denon Verstärker]
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Am 06.12.19 um 10:55 schrieb Jan Bruns:

Hallo,

der Strompfad über TR401 ist anders - der schaltet den TR402 dynamisch ab sobald aus dem Gleichrichter mehr als ca. 1,2 V kommen. Beim Abschalten sind mehrere Zeitkonstanten wirksam.

Bernd Mayer

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