Hallo interessierte Fuzzis,
nachdem der letzte Thread in dieser Richtung so eskalierte hab ich beschlossen einfach mal eine billig von Ebay geschossene Endstufe zu "tunen". Falls jemand erkennt was für eine das ist wärs mir lieber er würde Hersteller/Typ nicht nennen
Naja, bis ich das USB-Kabel zu meiner Cam gefunden habe muss es mal ein schlechtes Handyfoto tun:
[attachment=4:3st1mfgo]Stufe.jpg[/attachment:3st1mfgo]
Nun gut, bevor man irgendwas machen kann kommt erst mal die Bestandsaufnahme....Schaltung rauszeichnen.
Da sowohl im Netzteil (Standard) als auch im Vorverstärker (ein paar OPVs) nichts interessantes steckt hab ich mir das gespart und mich ganz auf die Endstufe konzentriert.
[attachment=3:3st1mfgo]Schaltung.png[/attachment:3st1mfgo]
Die Transistortypen stimmen nicht, die Mühe extra für das Bild die passenden Modelle zu suchen wollte ich mir nicht machen ^^
Grundsätzlich gibts nichts zu meckern, an der Schaltung. Problematisch ist höchstens dass sie einen relativ geringen Eingangswiderstand hat, erzeugt durch R1 und R2 und daher möglichst niederohmig angesteuert werden sollte um Einflüsse zu vermeiden.
Witzigerweise ist direkt vor der Endstufe ein Spannungsteiler mit ungefähr 150Ohm Quellimpedanz angebracht, was die niederohmige Ansteuerung verhindert...
So, jetzt muss getuned werden. Das Problem das sich stellt ist die schwachbrüstige Treiberstufe. Wenn das Netzteil des Amps laststabiler ist, und ein paar Volt mehr Spannung rauskommen, geraten Q5 und Q6, die ja die Endtransistoren treiben müssen, recht schnell an ihre Grenzen.
Transistoren sind stromverstärker, die eine Art Übertragungsfaktor haben, hfe genannt. ein hfe von 100 bedeutet dass man mit 1mA Steuerstrom 100mA Laststrom steuern kann. Will man 1A steuern muss man 10mA Steuerstrom zur Verfügung stellen. Große Transistoren die viel Strom und Leistung aushalten haben weisen eigentlich immer einen sehr niedrigen hfe von etwa 20 auf, soll heißen man braucht verhältnismäßig viel Steuerstrom damit was passiert.
Mal eben fettere Typen einzubauen geht deshalb nicht weil die ja auch irgendwie ihren Steuerstrom haben wollen. Das führt dann dazu dass die jeweils vorgeschaltete Stufe im Verstärker an die Grenzen ihrer Stromlieferfähigkeit kommen würde (und/oder die Spannungsverstärkung sinken würde), wenn man einfach an jeder Stelle einen dickeren Transistor einsetzen würde.
Dazu kommt dass der Klirr ansteigt, je weiter man in den Grenzbereich der Stromlieferfähigkeit der einzelnen Stufen kommt. weniger als 0mA zum Beispiel kann keine Stufe liefern, oder mehr als durch ihren Vorwiderstand durchpasst. Das ganze ist quasi ein ausbalanciertes System bei dem in Ruhelage jede Stufe ungefähr in der Mitte ihrer Aussteuerbarkeit liegt....und keine Stufe frühzeitig vor allen anderen an ihre Grenze kommt, dann verschenkt man Performance.
Also hab ich ganz vorne bei der Treiberstufe ein sogenanntes Sziklai-Paar (Q5, Q6, Q9, Q10 im nächsten Bild) eingebaut um an der Stelle eine hohe Stromverstärkung zu erzielen. Die hfes der beiden Transistoren multiplizieren sich bei dieser Schaltung. Einer mit hfe = 100 und einer mit hfe = 10 verhält sich also wie ein leistungsfähiger Transistor mit einem hfe von 1000. Die vorhergehenden Stufen werden so entlastet und trotzdem kann viel Strom für dicke Endtransistoren bereitgestellt werden.
Ferner habe ich die Arbeitspunkteinstellung, bestehend aus R7 und den drei Dioden, durch einen so genannten Vbe-Multiplier ersetzt um den Arbeitspunkt exakt einstellen zu können und ihn über einen weiten Betriebsspannungsbereich stabiler zu halten. Thermisch läuft er dann auch nicht davon, gesetzt dem Fall der zugehörige Transistor hockt direkt auf den Endtransistoren für die thermische Kopplung.
So, mit der neuen hohen Stromverstärkung lassen sich nun fette Endtransistoren mit >1A Bassisstrom treiben. Da hab ich schöne Sanken-Typen ausgesucht, für den Klang
Und weil sie gut passen....
Umsonst gibts natürlich nichts, und deshalb verschlechtert das Sziklai-Paar leider die Stabilität des Amps weil es "langsamer" als ein Einzeltransistor ist...was dazu führt dass die Gesamtverstärkung bei offener Rückkoppelschleife etwas abgesenkt werden muss um die Schwingneigung des Amps zu bekämpfen.
Anders gesagt, die Phasenreserve steigt. Der Nachteil daran aber wiederrum ist dass die Rückkopplung bei gleichbleibender Gesamtverstärkung schwächer werden muss...damit würde der Klirrfaktor ansteigen.
Das allerdings habe ich mir gespart, ich habe die Rückkopplung sogar noch etwas angezogen. Dadurch sinkt zwar der Gesamt-Verstärkungsfaktor des Verstärkers, aber das werde ich erstens mit dem vorhin erwähnten Spannungsteiler und zweitens mit der vorgeschalteten OPV-SChaltung wieder rausholen. Sind nur ein paar mV mehr Eingangsamplitude die sein müssen. Im Gegenzug aber sinkt der Klirrfaktor und der Amp wird, wie gesagt, schön stabil sogar an kapazitiven Lasten.
Zusätzlich habe ich gegen kapazitive Lasten die eigentlich obligatorische Luftspule am Ausgang eingeplant und noch ein paar andere Kleinigkeiten angepasst.
Die Transistoren die ich für die erweiterte neubestückung der Endstufe ausgesucht habe sind eigentlich alles gute Standardtypen und allesamt >90V Spannungsfest, bis auf die Endtransistoren, das sind wie gesagt 2S-Typen von Sanken.
Mit der Betriebsspannung kann man dann auf +/-30V hochgehen was für 4*70W gut ist. Dann ist noch alles save. Wenn man mutig ist kann mans aber auch bis +/-40V treiben und über 4*120W rausholen, dann ist aber Ende im mit der thermischen Belastbarkeit der Endtransistoren. Kove hat da zwar schon mal sowas fragwürdiges hergestellt, aber recht viel mehr als 4*70W würde ich nicht als betriebssicher ansehen. Zusätzlich wird der Strom im 2-Ohm-Betrieb dann auch schon sehr grenzwertig.
Naja, lange Rede, kurzer Sinn.....hier das Gesamtergebnis.
(Edit: Ich selber kenne mich bei den analogen Schaltungen noch nicht gut genug aus um selbst was zu entwickeln, deshalb möchte ich mich an der Stelle bei den Personen bedanken die mir bei dem Machwerk über die Schulter geguckt haben und mich unterstützt haben!)
[attachment=2:3st1mfgo]Amp3.png[/attachment:3st1mfgo]
Naja, wie gesagt, ca. 4*70W@4 Ohm und 4*140W@2Ohm mit 0.1% THD dürften in etwa drinnen sein. Für kleine Ausgangsleistungen gibts 0.00x% THD bei ~100mA Ruhestrom.
[attachment=1:3st1mfgo]Frequenzgang4Ohm.png[/attachment:3st1mfgo]
Hier noch der Frequenzgang.
[attachment=0:3st1mfgo]Klirr.png[/attachment:3st1mfgo]
Und hier der Klirrverlauf für verschiedene Aussteuerungen. Rot ist schon leicht im clipping.
So viel dazu, die Bauteile kosten ein paar Euro für 4 Kanäle, mal sehen wann ich mir die mal leisten mag...
Das Netzteil wird dann auch noch angepasst werden mit neu bewickelten Trafos, anderen Transistoren und vermutlich einer abgeänderten Treiberschaltung dazu, evtl. plus Schutzschaltungen...das knappe kW das bei Vollauslastung aller Kanäle rauskommen soll muss ja auch irgendwo durch...
(Edit: Ein wenig was korrigiert und ergänzt)
Grüße, Tobi
nachdem der letzte Thread in dieser Richtung so eskalierte hab ich beschlossen einfach mal eine billig von Ebay geschossene Endstufe zu "tunen". Falls jemand erkennt was für eine das ist wärs mir lieber er würde Hersteller/Typ nicht nennen
Naja, bis ich das USB-Kabel zu meiner Cam gefunden habe muss es mal ein schlechtes Handyfoto tun:
[attachment=4:3st1mfgo]Stufe.jpg[/attachment:3st1mfgo]
Nun gut, bevor man irgendwas machen kann kommt erst mal die Bestandsaufnahme....Schaltung rauszeichnen.
Da sowohl im Netzteil (Standard) als auch im Vorverstärker (ein paar OPVs) nichts interessantes steckt hab ich mir das gespart und mich ganz auf die Endstufe konzentriert.
[attachment=3:3st1mfgo]Schaltung.png[/attachment:3st1mfgo]
Die Transistortypen stimmen nicht, die Mühe extra für das Bild die passenden Modelle zu suchen wollte ich mir nicht machen ^^
Grundsätzlich gibts nichts zu meckern, an der Schaltung. Problematisch ist höchstens dass sie einen relativ geringen Eingangswiderstand hat, erzeugt durch R1 und R2 und daher möglichst niederohmig angesteuert werden sollte um Einflüsse zu vermeiden.
Witzigerweise ist direkt vor der Endstufe ein Spannungsteiler mit ungefähr 150Ohm Quellimpedanz angebracht, was die niederohmige Ansteuerung verhindert...
So, jetzt muss getuned werden. Das Problem das sich stellt ist die schwachbrüstige Treiberstufe. Wenn das Netzteil des Amps laststabiler ist, und ein paar Volt mehr Spannung rauskommen, geraten Q5 und Q6, die ja die Endtransistoren treiben müssen, recht schnell an ihre Grenzen.
Transistoren sind stromverstärker, die eine Art Übertragungsfaktor haben, hfe genannt. ein hfe von 100 bedeutet dass man mit 1mA Steuerstrom 100mA Laststrom steuern kann. Will man 1A steuern muss man 10mA Steuerstrom zur Verfügung stellen. Große Transistoren die viel Strom und Leistung aushalten haben weisen eigentlich immer einen sehr niedrigen hfe von etwa 20 auf, soll heißen man braucht verhältnismäßig viel Steuerstrom damit was passiert.
Mal eben fettere Typen einzubauen geht deshalb nicht weil die ja auch irgendwie ihren Steuerstrom haben wollen. Das führt dann dazu dass die jeweils vorgeschaltete Stufe im Verstärker an die Grenzen ihrer Stromlieferfähigkeit kommen würde (und/oder die Spannungsverstärkung sinken würde), wenn man einfach an jeder Stelle einen dickeren Transistor einsetzen würde.
Dazu kommt dass der Klirr ansteigt, je weiter man in den Grenzbereich der Stromlieferfähigkeit der einzelnen Stufen kommt. weniger als 0mA zum Beispiel kann keine Stufe liefern, oder mehr als durch ihren Vorwiderstand durchpasst. Das ganze ist quasi ein ausbalanciertes System bei dem in Ruhelage jede Stufe ungefähr in der Mitte ihrer Aussteuerbarkeit liegt....und keine Stufe frühzeitig vor allen anderen an ihre Grenze kommt, dann verschenkt man Performance.
Also hab ich ganz vorne bei der Treiberstufe ein sogenanntes Sziklai-Paar (Q5, Q6, Q9, Q10 im nächsten Bild) eingebaut um an der Stelle eine hohe Stromverstärkung zu erzielen. Die hfes der beiden Transistoren multiplizieren sich bei dieser Schaltung. Einer mit hfe = 100 und einer mit hfe = 10 verhält sich also wie ein leistungsfähiger Transistor mit einem hfe von 1000. Die vorhergehenden Stufen werden so entlastet und trotzdem kann viel Strom für dicke Endtransistoren bereitgestellt werden.
Ferner habe ich die Arbeitspunkteinstellung, bestehend aus R7 und den drei Dioden, durch einen so genannten Vbe-Multiplier ersetzt um den Arbeitspunkt exakt einstellen zu können und ihn über einen weiten Betriebsspannungsbereich stabiler zu halten. Thermisch läuft er dann auch nicht davon, gesetzt dem Fall der zugehörige Transistor hockt direkt auf den Endtransistoren für die thermische Kopplung.
So, mit der neuen hohen Stromverstärkung lassen sich nun fette Endtransistoren mit >1A Bassisstrom treiben. Da hab ich schöne Sanken-Typen ausgesucht, für den Klang
Und weil sie gut passen....Umsonst gibts natürlich nichts, und deshalb verschlechtert das Sziklai-Paar leider die Stabilität des Amps weil es "langsamer" als ein Einzeltransistor ist...was dazu führt dass die Gesamtverstärkung bei offener Rückkoppelschleife etwas abgesenkt werden muss um die Schwingneigung des Amps zu bekämpfen.
Anders gesagt, die Phasenreserve steigt. Der Nachteil daran aber wiederrum ist dass die Rückkopplung bei gleichbleibender Gesamtverstärkung schwächer werden muss...damit würde der Klirrfaktor ansteigen.
Das allerdings habe ich mir gespart, ich habe die Rückkopplung sogar noch etwas angezogen. Dadurch sinkt zwar der Gesamt-Verstärkungsfaktor des Verstärkers, aber das werde ich erstens mit dem vorhin erwähnten Spannungsteiler und zweitens mit der vorgeschalteten OPV-SChaltung wieder rausholen. Sind nur ein paar mV mehr Eingangsamplitude die sein müssen. Im Gegenzug aber sinkt der Klirrfaktor und der Amp wird, wie gesagt, schön stabil sogar an kapazitiven Lasten.
Zusätzlich habe ich gegen kapazitive Lasten die eigentlich obligatorische Luftspule am Ausgang eingeplant und noch ein paar andere Kleinigkeiten angepasst.
Die Transistoren die ich für die erweiterte neubestückung der Endstufe ausgesucht habe sind eigentlich alles gute Standardtypen und allesamt >90V Spannungsfest, bis auf die Endtransistoren, das sind wie gesagt 2S-Typen von Sanken.
Mit der Betriebsspannung kann man dann auf +/-30V hochgehen was für 4*70W gut ist. Dann ist noch alles save. Wenn man mutig ist kann mans aber auch bis +/-40V treiben und über 4*120W rausholen, dann ist aber Ende im mit der thermischen Belastbarkeit der Endtransistoren. Kove hat da zwar schon mal sowas fragwürdiges hergestellt, aber recht viel mehr als 4*70W würde ich nicht als betriebssicher ansehen. Zusätzlich wird der Strom im 2-Ohm-Betrieb dann auch schon sehr grenzwertig.
Naja, lange Rede, kurzer Sinn.....hier das Gesamtergebnis.
(Edit: Ich selber kenne mich bei den analogen Schaltungen noch nicht gut genug aus um selbst was zu entwickeln, deshalb möchte ich mich an der Stelle bei den Personen bedanken die mir bei dem Machwerk über die Schulter geguckt haben und mich unterstützt haben!)
[attachment=2:3st1mfgo]Amp3.png[/attachment:3st1mfgo]
Naja, wie gesagt, ca. 4*70W@4 Ohm und 4*140W@2Ohm mit 0.1% THD dürften in etwa drinnen sein. Für kleine Ausgangsleistungen gibts 0.00x% THD bei ~100mA Ruhestrom.
[attachment=1:3st1mfgo]Frequenzgang4Ohm.png[/attachment:3st1mfgo]
Hier noch der Frequenzgang.
[attachment=0:3st1mfgo]Klirr.png[/attachment:3st1mfgo]
Und hier der Klirrverlauf für verschiedene Aussteuerungen. Rot ist schon leicht im clipping.
So viel dazu, die Bauteile kosten ein paar Euro für 4 Kanäle, mal sehen wann ich mir die mal leisten mag...
Das Netzteil wird dann auch noch angepasst werden mit neu bewickelten Trafos, anderen Transistoren und vermutlich einer abgeänderten Treiberschaltung dazu, evtl. plus Schutzschaltungen...das knappe kW das bei Vollauslastung aller Kanäle rauskommen soll muss ja auch irgendwo durch...
(Edit: Ein wenig was korrigiert und ergänzt)
Grüße, Tobi
