Temperaturkompensierung bei unsymmetrischen Stufen?

Nimm mal als Ausgangslage das erste Schema des asymmetrischen Verstärkers von Zucker.
http://www.hifi-foru...rum_id=103&thread=26

Man könnte statt der beiden BC 556 im Eingang (wenn man die Sache mit NPN aufbauen würde, also die ganze Speisung umdrehen) auch einen LM394 verwenden. Da sind zwei Transistoren in einem Gehäuse verbaut, zwecks optimaler Wärmekopplung und minimalsten Datenabweichungen der beiden.

Zurück zum Schema: In Q2 und Q3 fliessen die selben Ströme. Damit dies gegeben ist, müssen die beiden Basen auf der selben Spannung liegen. Die eine (Q2) liegt abgleichbar auf 0V, die andere am Ausgang. Folglich muss der Ausgang auch die gleiche Spannung haben wie jene an Basis Q2, also Null.

Durch die Erwärmung beider Transistoren würde sich deren Strom verändern, was aber nicht möglich ist, da sie ja gemeinsam von einer Konstantstromquelle (Q1) versorgt werden.
Würde sich nur ein Transistor erwärmen, käme es zu Verschiebungen. Daher ist es ideal, einen erwähnten LM394 zu verwenden oder zumindest die beiden Transistoren thermisch eng zu koppeln.

Was bleibt ist die Datenstreuung der Transistoren, sodass der eine eine geringfügig andere BE-Spannung braucht, um die angegebenen 0,6mA zu erreichen als der andere. Diese Funktion ist aber praktisch thermo-unabhängig, sodass diese Differenz mit dem Abgleichregler aufgefangen werden kann.

Was jetzt noch bleibt ist der Temperaturgang des Q5, welcher nur teilweise durch den Emiterwiderstand aufgefangen wird. Eine Stromänderung (infolge Wärme) hat somit Auswirkungen auf die Schaltung und muss über die Gegenkopplung ausgeglichen werden.
Würde man statt des Arbeitswiderstandes (R12+R13) einen Transistor (Konstantstromquelle) einsetzen und diesen thermisch mit Q5 koppeln, könnte man diese Drift theoretisch ausgleichen. Nur Hat man es mit zwei verschiedenen Transistoren zu tun (Konstantstrom = PNP, Q5 = NPN), die ausgesucht die selben Daten haben müssten, was sehr aufwändig ist.

Man kann auch den Strom durch Q5 so auslegen und seine Baugrösse so wählen, dass sich die Leistung nicht aussteuerungsabhängig ändert und er sich nicht übermässig erwärmt (BD139). Mit einem Kühlkörper ausgestattet hat er immer Zimmertemperatur, also relativ stabil.

Dazwischen kurz etwas andeers: Q4 ist die Ruhestrom-Stabilisierung der Endstufe. Je nach Wärme des Kühlkörpers (die Entransistoren heizen ihn auf) ändert sich der Strom durch Q4 und damit die Basisspannung an den Endtransoistoren.

Auf ähnliche Weise könnte man den Spannungsabfall an R3 vergrössern und so die Abgleichspannung temperaturabhängig machen (dieser Trans. müsste dann am selben Kühlkörper befestigt sein wie Q5). Damit wäre diese Verkopplung gegeben.

Tatsache ist, dass die Ausgangs-DC nicht gross wird, da nur geringe Differenzspanungen zwischen den Basen von Q2 und Q3 ausreichen, die Schaltung nachzuregeln.

Moin Richi,

vielen Dank für die ausführliche Erklärung. Aber wie sieht das jetzt z.B. bei einer "einfachen" Klasse-A-Vorstufe ohne Differenzverstärker aus? Gibt es da überhaupt temperaturbedingte Probleme? Oder habe ich die erst, wenn irgendwo mindestens 2 Transistoren komplementär arbeiten sollen?


Gruss,

Lasse

Ich habe hier mal einen Ausschnitt meines Entzerrerverstärkers eingestellt:

Dabei sind R3 und R4 die Arbeits- und Speisevorwiderstände. Die Basis des LM394 liegt auf Null, folglich muss der Emiter auf -0,6V liegen.
Der Kollektor des BC560 liegt bei ca. -1V, folglich muss der Emitter des LM seinen Strom über R4 und R5+R6 beziehen.
Nur mit diesen Widerständen wäre keine Verstärkung zu erreichen, da bei einem Transistor Verstärkung 1 entsteht, wenn Re und Rc gleich sind. Nur wenn Rc grösser als Re ist, entsteht eine Verstärkung. Aus diesem ersten Grund kann sich eine Arbeitspunktverschiebung praktisch nicht einstellen.

Zweitens würde sich eine Arbeitspunktverschiebung im LM als veränderte Kollektorspannung (wie auch veränderter Emitterspannung) auswirken. Da Re grösser ist, könnte sich Uc nur um wenige mV verändern. Dies hätte aber auch eine Arbeitspunktverschiebung und damit eine Änderung der Uc des BC560 zur Folge, was durch die Gegenkopplung fast vollständig ausgeglichen würde.
Damit trotzdem eine Wechselspannungsverstärkung stattfindet, sind die Re jeweils mit einer Serieschaltung aus R und Elko überbrückt.

Eine thermische Auswirkung ist folglich minimal. Weiter ist der Arbeitspunkt normalerweise so gewählt, dass sich die Bauteile nicht selbst aufheizen, sondern mehr oder weniger die Umgebungstemperatur annehmen.
Und wie an diesem Beispiel erwähnt, werden die Re mit Elkos überbrückt, was bei einer Endstufe nicht möglich ist. Dort müssten solche Elkos riesige Kapazitäten aufweisen, um das Leistungssignal verlustfrei auf den Ausgang zu übertragen. Folglich ist man darauf angewiesen, diese Widerstände entsprechend klein (0,1 bis 0,5 Ohm) zu halten. Damit muss die thermische Auswirkung mit separaten Schaltungen ausgeglichen werden.

Im Vorverstärker findet man somit ganz andere Verhältnisse, die auch entsprechend einfache Kompensationen oder Gegenkopplungen erlauben.
Weiter sind meist 2 Transistoren zu einem Verstärkungsglied zusammengefasst, das eine vernünftige Gegenkopplung (Frequenzgang, Klirr, Wärme) erlaubt und übersichtlich bleibt.

Längere Bauteilketten (mehr als 3 Transistoren) könnten innerhalb des Gegenkopplungsbereichs Verschiebungen aufweisen, die schlecht kompensiert werden können. Für längere Ketten verwendet man daher eher IC, welche bei der Konstruktion schon auf entsprechende Kompensationen zurückgreifen. So werden mittels Konstantstromquellen auf Transistorbasis oder Stromspiegelschaltungen die thermischen Auswirkungen weitgehend eliminiert.