Warum funktioniert diese Transistorverstärker-Schaltung (immer noch) nicht?

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TrueHighFidelity
Stammgast
#1 erstellt: 16. Aug 2023, 05:44
Moin,

ich habe mal wieder etwas in der Mache und bräuchte mal Unterstützung.

spannungen

Diese Schaltung gibt nichts als ein lautes Brummen von sich. Es kommt absolut kein Signal durch, und die Frage ist: Warum? Gemessene Spannungen habe ich schon mal eingetragen.

Die Schaltung ist Teil einer größeren Schaltung aus Practical Wireless, August 1974, etwas abgewandelt. Im Original hängt da noch ein Phono-Vorverstärker vor und VR4 ist eigentlich ein 2k-Trimmpoti, um die Balance einzustellen. Ich habe erst mal eine Mono-Variante des reinen Endverstärkers ausprobiert.

Stromversorgung besteht aus einem Brückengleichrichter und Siebelko 2200µ.
P@Freak
Inventar
#2 erstellt: 16. Aug 2023, 08:44
Hallo,

dann zeige doch bitte mal die original Schaltung !

Dein TR3 ist schon auf Grund der unpassenden niedrigen Basis Emitter Spannung gesperrt ! So kann das auch net funktionieren.

P@Freak


[Beitrag von P@Freak am 16. Aug 2023, 09:56 bearbeitet]
TrueHighFidelity
Stammgast
#3 erstellt: 16. Aug 2023, 19:11
Ich glaube, ich muss mich schämen. Ich hatte zwar entdeckt, dass Tr5 ein PNP statt NPN sein muss (auch ohne den Hinweis im Schaltplan), aber diesen falschrum eingelötet. Nach der Korrektur kommt jetzt ein Signal durch und die Klangregler regeln auch. Spannungen prüfe ich nochmal, wenn ich Zeit habe.

Trotzdem hier die Original-Schaltung:

schaltplan komplett
Poetry2me
Inventar
#4 erstellt: 16. Aug 2023, 19:34
Ich würde auch sagen: Entweder TR3 ist defekt (B-E-Spannung <> 0,6V), oder der Gleichstrompfad der Gegenkopplung vom Ausgang bis zur Basis T3 ist unterbrochen. Vielleicht sollte man das Bass-Poti mal reinigen?

Ein Verstärker würde den Ausgang IMMER so regeln, dass sich zwischen den beiden Differenzeingängen 0V Unterschied ergeben. Also I-M-M-E-R.

Hier wird der eine Eingang festgehalten mit Spannungsteiler R21 & R22. Rechnerische sollten dort 8,7V sein, was in der gemessenen Realität ungefähr passt. Also müsste der Verstärker alles ausregeln, damit am invertierenden Eingang ebenfalls diese Spannung liegt. Tut er aber nicht.


[Beitrag von Poetry2me am 16. Aug 2023, 19:36 bearbeitet]
Poetry2me
Inventar
#5 erstellt: 16. Aug 2023, 19:37
Ah, hatte den letzten Post übersehen. Na dann ist ja alles klar.
TrueHighFidelity
Stammgast
#6 erstellt: 16. Aug 2023, 20:21
Ich weiß nicht. Sag du es mir.

Hier neue Spannungsmessungen:

spannungen 2
Kay*
Inventar
#7 erstellt: 16. Aug 2023, 23:45
sehe ich es richtig?

TR3 mit Arbeitspunkt per Potischleifer, gruselig, ich weiss ja nicht ...

Ich fand die Quad33-Schaltung immer "einsichtiger"
(de Ausgnag ist aber mit ca. 1k erheblich hochohmiger)
TrueHighFidelity
Stammgast
#8 erstellt: 17. Aug 2023, 00:13
Beschwerden bitte an D. S. Gibbs von Ferranti Ltd. Der hat die Schaltung verbrochen.


CIRCUIT
The circuit diagram of the amplifier is shown in
Figs. 1 & 2. The input stage comprising Trl and Tr2
is conventional and provides a 5mV input with RIAA
equalisation for magnetic cartridges and a 100mV
input with a flat frequency response for radio etc.
Other inputs can be added by the constructor if
desired. The response curves of the radio and disc
inputs are shown in Fig. 3.
The output stage, comprising Tr3-Tr7, follows the
same general lines as a normal hi-fi power amplifier
but has been designed for a very much lower power
level. The tone control isof the Baxendall type andis
incorporated into the feedback loop of the amplifier.
The response curves of the tone control are shown
in Fig. 4. The output stage thus serves as both a
power amplifier and a tone control stage.
The balance control operates by varying the feed-
back and hence the gain of the output stage and for
this reason it cannot reduce the signal level to zero.
It does however provide a variation of ±9dB between
channels. This is entirely adequate for use with
headphonesas theheadphones themselves areusually
well matched. The variation of distortion with output
level is shown in Fig. 5.


Ich bin ja im Moment auf der Kopfhörerverstärker-Schiene und fand es faszinierend, tatsächlich eine Schaltung aus den 1970ern zu finden. Einer Zeit, als es noch keine wirklich guten Kopfhörer gab und dedizierte Kopfhörerverstärker auch nicht üblich waren.
Poetry2me
Inventar
#9 erstellt: 17. Aug 2023, 09:37

TrueHighFidelity (Beitrag #6) schrieb:

Hier neue Spannungsmessungen:


Passt jetzt.
TrueHighFidelity
Stammgast
#10 erstellt: 17. Aug 2023, 18:22
Danke!

Und kurze Ergänzung, falls jemand den kompletten Artikel lesen will:
Practical Wireless, August 1974 Seite 50 - 55


[Beitrag von TrueHighFidelity am 18. Aug 2023, 02:25 bearbeitet]
TrueHighFidelity
Stammgast
#11 erstellt: 20. Aug 2023, 20:39
Die Schaltung macht mich wahnsinnig...

Habe jetzt mal alles komplett aufgebaut, inklusive Phono-Vorstufe. Die einzigen Veränderungen gegenüber dem Originalplan sind:
- 4,7µ-Koppel-Elkos anstatt 1µ in der Vorstufe.
- BC547B-Transistoren statt ZTX109.
- Kein Eingangsumschalter. Der Eingang geht direkt über den Spannungsteiler R1/R2 zum Verstärker. Die Phono-Vorstufe ist momentan mittels Drahtbrücken auf lineare Verstärkung für "Radio" eingestellt.
- Stereo-Mono-Umschalter ist nicht bestückt.
- Ersatz von VR4 durch zwei 1k-Widerstände von jeder Seite auf Masse.
- C17 ist 10µ statt 6,8µ.
- R19 ist 660 Ohm statt 680 Ohm.
- C19 ist 1000µ statt 680µ.

Aber irgendwie spinnt die Phono-Vorstufe:

Egal, ob ich an Kollektoren, Emittern, Basen oder direkt an den Betriebsspannungen messe: Ich bekomme keine sinnvollen Messwerte. Die Werte auf dem Multimeter zappeln hin und her. Außerdem kratzt das Lautstärkepoti, so als ob Gleichspannung drauf wäre, obwohl es davor und danach mit Koppel-Elkos abgetrennt ist. Komischerweise wird Musik aber ganz normal wiedergegeben.

Ab Tr4 habe ich dann normale Messwerte.

Gelegentlich scheint etwas "einzurasten", und die Messwerte auch in der Vorstufe scheinen stabil zu werden. Beim nächsten Einschalten drehen sie dann aber wieder durch.

Ich würde vermuten: Da schwingt irgendetwas. Aber selbst, wenn ich ein Oszi hätte, um das zweifelsfrei festzustellen, wüsste ich nicht, was ich dagegen tun sollte. Der Trick mit dem Kondensator zwischen Kollektor und Basis (C4) wurde ja bereits angewandt...

Ich habe zwar nicht das exakte Layout aus dem Artikel verwendet, aber mich an das Grundprinzip mit einer zentralen Masseleitung in der Mitte, zwei Leitungen außen für die Betriebsspannungen und, dazwischen, den spiegelbildlich aufgebauten Verstärkerstufen gehalten.

Was mache ich denn jetzt? (Außer wahlweise , oder )
TrueHighFidelity
Stammgast
#12 erstellt: 20. Aug 2023, 23:58
Ich habe jetzt mal nur an den beiden Transistoren Tr1 gemessen, und nach einer gewissen Betriebsdauer hören die Spannungsfluktuationen auf.

Tr1 rechts
Kollektor: 3,73 V nach 3 Minuten
Basis: 0,620 V nach 1:41 Minuten
Betriebsspannung: 10,35 V nach 1:02 Minuten

Tr1 links

Kollektor: 3,75 V nach 55 Sekunden
Basis: 0,620 V nach 52 Sekunden
Betriebsspannung: 10,35 V nach 40 Sekunden


[Beitrag von TrueHighFidelity am 20. Aug 2023, 23:58 bearbeitet]
Poetry2me
Inventar
#13 erstellt: 21. Aug 2023, 00:33
Falls die Schaltung jetzt schwingt, kannst Du in der Über-Alles-Gegenkopplung eine Lead-Kompensation vornehmen, sprich: Mache über den Widerstand R25 10k parallel einen kleinen Kondensator von vielleicht 100pF. Wenn das die Situation verbessert dann kannst Du den Wert auch noch verkleinern auch 47pF oder 22pF oder 10pF, solange es stabil bleibt.
TrueHighFidelity
Stammgast
#14 erstellt: 21. Aug 2023, 02:49
Bringt leider nichts.

Auch 100 pF parallel zu den Kollektorwiderständen von Tr1 (den Trick habe ich von Röhrenvertärkern) brachten nichts.
Poetry2me
Inventar
#15 erstellt: 22. Aug 2023, 07:45
Wenn sich da etwas nach Minuten anders verhält, dann wird es mit thermischer Ausdehung zusammenhängen, somit nach kalter Lötstelle , Schaltkontakt, bauteil-internem Problem suchen. Alles im Betrieb mit einem Stab aus isolierendem Material (Pinselstiel) abklopfen/drücken/zerren.
Kältespray einsetzen.
TrueHighFidelity
Stammgast
#16 erstellt: 22. Aug 2023, 18:46
Da das unerwünschte Verhalten sofort nach Aus- und Einschalten wieder auftritt (so schnell können die Transistoren gar nicht abkühlen), und auch auf beiden Kanälen vorliegt, glaube ich es eher nicht. Aber ich kann ja nochmal beigehen.
Poetry2me
Inventar
#17 erstellt: 22. Aug 2023, 20:31
Da muss ich Dir recht geben, dann wird es nichts Thermisches sein, könnte aber trotzdem "mechanisch sensibel" sein.
TrueHighFidelity
Stammgast
#18 erstellt: 22. Aug 2023, 22:12
Jetzt wird es interessant...

Ich habe den Phono-Vorverstärker auf Entzerrung umgelötet. R13, R14, C8 und C9 sind jetzt in der Schaltung und R12 und C7 hängen in der Luft. Und plötzlich bekomme ich stabile Spannungen an Tr1:

Links
Kollektor: 3,75 V
Basis: 0,588 V
Emitter: 0,043 V
Betriebsspannung: 10,38 V

Rechts
Kollektor: 3,74 V
Basis: 0,550 V
Emitter: 0,043 V
Betriebsspannung: 10,38 V

Es ist, als ob die Vorstufe es nicht verträgt, wenn das Entzerrnetzwerk einseitig in der Luft hängt. Oder halt die Gegenkopplung für lineare Wiedergabe in der Schaltung ist.
Poetry2me
Inventar
#19 erstellt: 23. Aug 2023, 19:13
Ich sehe eben erst, dass Du Dich beim Verdacht des Schwingens auf den ersten Teil der Schaltung beziehst.
Das ist eine Schaltung (blau) aus zwei Transistoren TR1 und TR2, die völlig unabhängig vom Kopfhörer Ausgangsverstärker (grün) funktioniert.

Die Stabilitätskriterien gelten also für die Gegenkopplung, die man zwischen Phono und Line Level umschalten kann.
Alle Bauteile und Kontakte in der Gegenkopplung sind dort ausschlaggebend, inclusive des Umschalters.

PW Derby Stereo Headphone Amplifier with Phono Input circuits marked
Ultraschall
Inventar
#20 erstellt: 17. Nov 2023, 18:24
Hallo,
falls das Thema noch aktuell ist:
Schaut euch mal TR5 genauer an. In der einen "Originalschaltung" ist es ein NPN-Typ und in der anderen "Originalschaltung" ein PNP-Typ.
Es muss! ein NPN-Typ sein, damit die Gegenkopplungsschleife richtig funktioniert. Emitter nach unten-wie in der Schaltung vom dritten Beitrag.

Du hast einen PNP drin und damit den Fehler.
Poetry2me
Inventar
#21 erstellt: 17. Nov 2023, 19:15
Das dachte ich auch zuerst, als ich die Schaltung angeschaut habe.
Aber...

Wenn man den Differenzverstärker aus TR3 & TR4 umzeichnet, dann wird klar, dass es doch ein PNP Transistor sein muss.
Andernfalls könnte TR5 niemals so angesteuert werden, dass der Ausgang mittige Spannung hat.

PW Derby Stereo Headphone Amplifier with Phono Input redraw v2

Und auch die Notiz im Schaltplan sagt es recht deutlich.

          Fig. 1: .... NOTE: __ Tr5 should be pnp with emitter to positive supply.


Trotzdem finde ich der Hinweis von Ultraschall hilfreich, denn es könnte wirklich sein, dass der Themenersteller entsprechend seinem Schaltplan den Transistor mit Emitter nach "unten" eingelötet hat, also verkehrt herum. Könnte das sein?
TrueHighFidelity
Stammgast
#22 erstellt: 18. Nov 2023, 04:34

Poetry2me (Beitrag #21) schrieb:

          Fig. 1: .... NOTE: __ Tr5 should be pnp with emitter to positive supply.

Genau so nämlich. Ein BC557 mit Emitter "nach oben".

Aber die Platine liegt inzwischen auch schon wieder in der Bastelkiste...
Poetry2me
Inventar
#23 erstellt: 18. Nov 2023, 12:13
Trotzdem danke, dass Du dieses nette Projekt von 1974 mit dem Bauvorschlag ausgegraben hast.
analog_art
Schaut ab und zu mal vorbei
#24 erstellt: 19. Nov 2023, 12:00
Kleine Regelkreianalyse - hilft vielleicht bei der Fehlersuche?
Annahme T5 ist ein PNP:
Die Spannung am Ausgang steigt
(durch irgendetwas zum Beispiel Arbeitspunktdrift durch Temperaturänderung; Der Ausgang ist für mich der Verbindungspunkt R25, R27, R28)
Über R25, R17, VR2, R18 steigt dann die Spannnung an der Basis von TR3.
Dessen Emitter folgt und die Spannung am Emitter TR3 und somit am direkt am verbunden Emitter TR4 steigt.
Die Basisspannung von TR4 liegt über den Spannungsteiler R21, R22 fest.
Also wird durch die steigende Emitterspannung seinen Basisemitterspannung kleiner - er schließt - somit steigt seinen Kollektorspannung.
Dadurch bekommt TR5 weniger BE-Spannung und schließt ebenfalls mehr.
Damit sinkt seine Kollektorspannung, die über die Emitterfolger TR8 und TR7 weitergegeben wird.
Die Ausgangsspannung sinkt Regelkreis perfekt- der Anstieg wird ausgeregelt.

TR5 PNP ist also okay.
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