Input Bias Current

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Obes
Neuling
#1 erstellt: 19. Dez 2019, 23:52
Hallo leute,

ich habe mir gerade den Bauvorschlag für eine LM3886 Endstufe von Circuit Basics angesehen.
http://www.circuitbasics.com/design-hi-fi-audio-amplifier-lm3886/

Ich verstehe das ganze ziemlich gut, kann mir aber nicht ausmalen was es mit dem "Balancing Input Bias Current" auf sich hat.
Unbenannt

Vielleicht kann mir jemand detailliert erklären was diese beiden Widerstände machen, ich komm da einfach nicht dahinter.

Danke und freundliche Grüße
jonath
Inventar
#2 erstellt: 20. Dez 2019, 09:49
https://www.analog.c...tutorials/MT-038.pdf

Andere Hersteller sollten das auch erklären. Etwas detaillierter als diese kurze Erklärung...
Obes
Neuling
#3 erstellt: 20. Dez 2019, 13:17
Danke für den Link jonath!

Leider bin auch daraus nicht sehr schlau geworden.

Ich habe aber gestern selber noch recherchiert und bin auf folgenden Link gestoßen:
https://wiki.analog....onics/text/chapter-3

Da gibts ab Punkt 3.4.1 eine etwas ausführlichere Erklärung:

Im Grunde wird bei meinen vorherigen Link der Rb nur vom Datenblatt übernommen.
Der wirkliche Widerstand zur Stromkompensierung ist wohl Rin.
Er errechnet sich aus Querwiderstand parallel zu Rückkoppelwiderstand.
Der Zweck des ganzen ist wohl dass an besagtem Rin dieselbe Spannung abfallen soll wie an Rq und Rk und er so sicherstellt das am invertierenden und am nichtinvertierenden Eingang derselbe Basisstrom fließt.
Wäre nämlich der Basisstrom der beiden Eingänge unterschiedlich, wäre auch das Potential an dem sie liegen nicht das gleiche und der Verstärker würde diese Potentialdifferenz mit dem Verstärkungsfaktor verstärken.
Kay*
Inventar
#4 erstellt: 28. Dez 2019, 06:00

und bin auf folgenden Link gestoßen:...3.4.1

dir ist schon aufgefallen, dass dort der R1 direkt auf GND geht,
während bei einer typ. 3886-Schaltung ein C in Serie zu R1 liegt?

Der Serien-R am non-inv. Input hat nur einen Sinn in Verbindung eines C zur Bandbreitenbegrenzung,
sonst ist er egal, weil der non-inv. Input hochohmig ist.

Meine Empfehlung --> Schaltungssimulation z.B. mit LTspice
Elektronator
Stammgast
#5 erstellt: 28. Dez 2019, 17:45

Obes (Beitrag #3) schrieb:
...Ich habe aber gestern selber noch recherchiert ...
Der Zweck des ganzen ist wohl dass an besagtem Rin dieselbe Spannung abfallen soll wie an Rq und Rk

Genau!


Obes (Beitrag #3) schrieb:
und er so sicherstellt das am invertierenden und am nichtinvertierenden Eingang derselbe Basisstrom fließt.

Nicht ganz. Der Basisstrom (Eingangsstrom) ist eine Eigenschaft des ICs (hier: LM3886), die der Anwender nicht beeinflussen kann.

Der IC-Hersteller versucht durch das interene Schaltungsdesign (z. B. Differenzverstärker und Stromspiegel), dass beide Eingangsströme möglichst gleich groß sind.
Wenn an beiden Eingängen die Gleichstrompfade den gleichen Widerstandswert aufweisen, stellt sich an beiden Eingängen die gleiche "Fehlerspannung" ein. Da die Differenzspannung verstärkt wird, heben sich die beiden "Fehlerspannungen" auf.

Den Einfluss des Eingangsstroms nennt man "Bias" (to bias = beeinflussen)


Obes (Beitrag #3) schrieb:
Wäre nämlich der Basisstrom der beiden Eingänge unterschiedlich, wäre auch das Potential an dem sie liegen nicht das gleiche und der Verstärker würde diese Potentialdifferenz mit dem Verstärkungsfaktor verstärken.

So ist es. Leider sind die Eingangsströme in der Realität nicht ganz gleich, der Unterschied wird mit "Offset" bezeichnet.

Während man den Fehler durch die gleichen Eingangsströme durch gleiche Widerstandswerte an den Eingängen kompensieren kann, kann man den Fehler durch die Unterschiede der Eingangsströme nicht kompensieren (außer durch Offset-Abgleich an jedem IC).

Aus dem Datenblatt des LM3886:
Input Bias Current (Eingangsstrom) bei 25 °C: max. 1 µA
Input (Bias) Offset Current (Differenz der Eingangsströme) bei 25 °C: max. 0,2 µA

Bernhard
Kay*
Inventar
#6 erstellt: 28. Dez 2019, 18:59

außer durch Offset-Abgleich an jedem IC

korrekt,
das Datenblatt benennt aber eben auch die Temp-Abhängigkeit ...
gerade bei einem Power-OP sehr unschön,
Möglichkeit ---> "DC-Servo"

Wirklich interessiert es aber nur, wenn man den 3886, oder jeden anderen OP,
mit DC-Verstärkung aufbaut.
Elektronator
Stammgast
#7 erstellt: 28. Dez 2019, 20:14

Kay* (Beitrag #6) schrieb:

außer durch Offset-Abgleich an jedem IC

korrekt,
das Datenblatt benennt aber eben auch die Temp-Abhängigkeit ...
gerade bei einem Power-OP sehr unschön,
Möglichkeit ---> "DC-Servo"

Ja, denn der Offset des Biasstroms wird sich über Temperatur ändern, damit wäre auch der Offset-Abgleich daneben.
Und Power-OPs werden nun mal warm und direkt nach dem Einschalten sind sie kalt.
-> Abgleich vermeiden.


Kay* (Beitrag #6) schrieb:
Wirklich interessiert es aber nur, wenn man den 3886, oder jeden anderen OP,
mit DC-Verstärkung aufbaut.

Was bei Audio-Schaltungen glücklicherweise nicht notwendig ist.

In der Schaltung aus dem Link des Ursprungsposts wird durch Ci die Verstärkung bei niedrigen Frequenzen bis 1 (0 dB) reduziert.
Damit erscheint am Ausgang nur noch die unverstärkte Offsetspannung.

Das ist die Offsetspannung des ICs (max. 10 mV) zuzüglich Bias-Offseststrom (max. 0,2 µA) multipliziert mit dem Widerstand im Gleichstrompfad (23 kOhm).
10 mV + 0,2 µA * 21 kOhm = 14 mV.
Da braucht man keine weiteren Maßnahmen zu unternehmen.

Das ganze gilt bei 25 °C.

Bernhard
Kay*
Inventar
#8 erstellt: 29. Dez 2019, 05:25
ergänzend,
wenn man denn wirklich den 3886 verbessern will,
findet man Verbund-Schaltungen, bei denen vorgelagerte OP's dem 3886 ihre Eigenschaften (auch DC-) aufprägen.
Suche nach:
My ''audiophile'' LM3886 approach
Mauro Penasa
Bob Cordell clever clipper mit 3886 (wenn ich recht erinnere)
Obes
Neuling
#9 erstellt: 29. Dez 2019, 11:03
Dankeschön an Elektronator und Kay,

ich habe das Thema jetzt nochmal durchgeschaut und verstehs jetzt.

Sebastian
Elektronator
Stammgast
#10 erstellt: 29. Dez 2019, 16:35
Mit bipolarer Versorgung und dem einfachen Mittel der Biasstrom-Kompensation kann man auf den Ausgangskondensator (im Leistungszweig) verzichten.

Das spart nicht nur Geld und Platz, sondern ist auch für den Klang vorteilhaft.

Ich finde, der LM3886 ist nach wie vor ein ziemlich guter und robuster Audioverstärker.

Bernhard
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