Verstärker mit Transistoren Entwicklung

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endstufe_edi
Neuling
#1 erstellt: 20. Sep 2005, 11:35
Hi leute,
In der Schule erhielt ich eine Entwicklungsaufgabe.
Aufgabenstellung: Verstärker mit Transistoren aufbauen.
mit folgenden Spezifikationen:
Speisung: 9V
Einstellbare Verstärkung 0-20dB
Ausgangsspannung 5V pikpik
Lautsprecherimpedanz 4 , 8 ohm
Ausgangsleistung 0.25W an 8ohm minimum

Ich habe nun einen zweistufigen Vorverstärker gefunden, der sehr brauchbar scheint.

Als Endstufe habe ich einen Leistungsverstärker im AB-Betrieb gewählt.

Nun müssen vor, und endstufe aufeinander abgestimmt sein, ich weiss nicht genau wie ich das realisieren kann.

Hier ist das Schema:


http://members.lycos.co.uk/cyborgkiller/image002.jpg

Nun ja wie man sieht ist das Ausgangssignal völlig verzerrt.

Schonmal Danke, für jede Antwort

mfg endstufe
richi44
Hat sich gelöscht
#2 erstellt: 20. Sep 2005, 18:19
Wenn ich Deine Messung anschaue, so arbeitest Du mit 20 Hz. Es sollte zwar funktionieren, nur wärst Du mit einer Frequenz von 1kHz auf der sicheren Seite, denn es sind doch einige C in der Schaltung verbaut. Ausserdem würde ich die beiden Dioden für die Vorspannungserzeugung mit je einem Elko überbrücken, damit da keine ungewollte Gleichrichtung des Nutzsignals stattfindet.
Ausserdem gehe ich davon aus, dass das Auskopplungs-C der Vorstufe ein Elko ist. Und demnach kommt wes auf die Polarität an. Du hast keine Spannungs- und Stromangaben an der Vorstufe. Darum musste ich die Werte etwa abschätzen. Vermutlich liegt der Kollektor von T2 auf etwa 5 bis 6V, aber das kann auch abweichen, so genau lässt sich das nicht abschätzen. Und wenn letztlich die Gleichspannung am Endstufeneingang höher ist als Uc von T2 der Vorstufe, so hängt der Elko verkehrt herum drin, was zu einer Veränderung der Uc T2 führt. Dies wiederum bringt durch die Gegenkopplung den eh schon minimalen Strom von T1 aus dem Gleichgewicht, sodass die Sache klirren MUSS.
Abhilfe 1: Nach dem Auskopplungselko der Vorastufe mit einem Widerstand 22k gegen Masse und dann einen zweiten Elko (Plus am Endstufen-Eingang) als Gleichspannungstrennung zur Endstufe.
Abhilfe 2:
Statt des einen Einkopplungselkos zur Endstufe gleich 2 verwenden und zwar je an die Basis der Endtransistoren (plus nach Basis). Damit wäre auch eine eventuelle Gleichrichtung verhindert.
Ultraschall
Inventar
#3 erstellt: 20. Sep 2005, 20:01
Und außerdem bitte noch Emitterwiderstände (je ca. 1Ohm) bei den BC -Endtransis einbauen, sonsz kann es passieren, das sie thermisch hochlaufen und durch zu großen Querstrom zerstört werden.
zucker
Inventar
#4 erstellt: 22. Sep 2005, 20:57
Hallo edi,

wie weit soll denn Dein Projekt führen? Zunächst vielleicht mal so viel zu eigentlichen Endstufe.


Speisung: 9V
Einstellbare Verstärkung 0-20dB
Ausgangsspannung 5V pikpik
Lautsprecherimpedanz 4 , 8 ohm
Ausgangsleistung 0.25W an 8ohm minimum


Du hast 9V Ub zur Verfügung. Defacto bleiben für jeden Zweig der Gegentaktstufe 4.5V übrig. Davon bleiben ca jeweils 1V an der T als Ucesat (Sättigungsspanunnung) hängen. Diesen Tribut nimmt jeder T als "Lohn"
Effektiv bleiben also max. 7V Uss (wie Du schreibst pikpik) übrig.
Stellst Du diese jeweils 3.5V Ucs (Kollektrospitzenspannung) einer Last von 8R zur Verfügung, so ergibt sich folgende Wechselstromleistung:

3.5V / 1.4142 = 2.47V~ eff
2.47Veff² = 6.1 / 8R = 0.760W

Dein Angebot von 20.41mA im Kollektorzweig des oberen End-T ist demnach zu wenig. Als Ics (Kollektorspitzenstorm) müßten demnach 0.435A pro End-T fließen.

3.5V / 8R = 0.437A

oder anders:

0.760W / 2.47V~ = 0.3A~
0.3A~ x 1.4142 = 0.435A Ics

(Die Abweichungen resultieren aus nichtberücksichtigten Nachkommastellen)

Zudem dürfte da kein - als Vorzeichen stehen, sondern ein +.

Diese Berechnung ist reinweg für die eigentliche Endstufe heranzuziehen.

Der Koppelelko wird benötigt, um für den unteren End-T eine Stromversorung herzustellen. Er muß sich im Leitfall des oberen T aufladen können und im Sperrfalls des oberen T die Ub+ für den unteren T abgeben. Daraus resultiert, daß + dieses Elkos an den Knotenpunkt der beiden End-T gehört.
Sein Wert ergibt sich aus folgender Gleichung:

C min = 1 / (2 x pi x Fu x Rlast)

Fu steht für die untere Grenzfreq. Sie muß durch die Höhe der Kapazität gewährleistet werden, damit genügend Strom für diese Intervalle des Öffnens des unteren T vorhanden sind. Ist die Kapazität zu gering, bleibt der untere T ab einer gewissen Freq. ohne Strom, weil er seine Ladung eben schon abgegeben hat.

C min = 1 / (6.28 x 20Hz x 8R)
C min = 1000µF

Klar bis hier? Wie weiter?
endstufe_edi
Neuling
#5 erstellt: 27. Sep 2005, 16:17
Hallo zusammen,
Die Schaltung läuft immer noch nicht ganz nach den Anforderungen der Spezifikationen.
Hier einige Berechnungen:
20dB heisst Verstärkung 10.
Ausgangssignal muss 5V peakpeak sein. Daraus resultiert eine Eingangsspannung von 0.5V peakpeak.
Ueff ausgang 1.768V.
Pmax ist somit Ueff/R=400mW
Ieff somit Pmax/Ueff=221mA

Verstärkungen von 10 erreiche ich nur bei kleinen Eingangsignalen bei 0.5V spitzespitze, wird das Ausgangssignal abgeschwächt und verzerrt.
http://members.lycos.co.uk/cyborgkiller/image003.jpg
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http://members.lycos.co.uk/cyborgkiller/image003.jpg

Es fliesst auchnoch zu wenig strom.

danke für jede Antwort

mfg Edi
endstufe_edi
Neuling
#6 erstellt: 27. Sep 2005, 16:19
Korrektur des Satzes:

Verstärkungen von 10 erreiche ich nur bei kleinen Eingangsignalen. Bei 0.5V spitzespitze jedoch, wird das Ausgangssignal abgeschwächt und verzerrt.
richi44
Hat sich gelöscht
#7 erstellt: 28. Sep 2005, 15:13
Es wäre interessant zu wissen, wie das Signal am Ausgang der Vorstufe aussieht. Auch müsste man mal ein paar Gelichspannungsangaben in der Vorstufe haben.
Ultraschall
Inventar
#8 erstellt: 28. Sep 2005, 21:15
Sehr schön "endstufe"

Electronic Workbench, auch schönes Programm.

Probiere mal die beiden 3KOhm Widerstände auf 1 KOhm zu verringern.
Was passiert dann?

Wird der Austeuerbereich größer, fein, alles i.O.
Wird er kleiner, mußt du noch einen Imendanzwandler-T vor die Endstufe schalten, weil die möglicherweise die Vorstufe zu sehr belastet.

Hast Du die Schaltung schon praktisch aufgebaut? Oder ist alles nur Simulation ?

Wie ich schon mal schrieb, baue unbedingt Emitterwiderstände bei den Endstufentransis ein. Nichts ist peinlicher, als wenn einen sowas bei der Vorführung vor der Klasse abraucht! (Bei der Simulation passiert das nicht. Da kannst Du die Transistoren überlasten wie Du willst.)
richi44
Hat sich gelöscht
#9 erstellt: 29. Sep 2005, 11:24
Wenn ich die Eingangsstufe so ein bisschen versuche, nachzurechnen, so komme ich auf einen Kollektorstrom der ersten Stufe von etwa 34 Mikroampere. Demgegenüber müsste der Basisstrom von T2 etwa 21 Mikroampere sein. Das ist so ein krasses Missverhältnis, dass ich vermute, dass die Eingangsstufe nicht funktioniert, bezw gar nicht in der Lage ist, Signale dieser Grösse zu verstärken.

Möglicherweise ist das Ding als Mikverstärker vorgesehen gewesen mit Pegeln von 1mV am Eingang.
Ich würde mal auf alle Fälle das Signal am Endstufen-Eingang anschauen. Vermutlich haben wir da schon nichts vernünftiges. In jenem Fall müsste man die Vorstufe neu zeichnen und berechnen.
Ultraschall
Inventar
#10 erstellt: 01. Okt 2005, 19:48
Was richi sagt stimmt auch, aber ich habe mir gestern heute mal die Mühe gemacht das Ding in SwCAD3 zu simulieren

Der zweistufige Vorverstärker selbst ist das Problem. Der ist offensichtlich nur relativ begrenzt austeuerbar. (Wahrscheinlich aufgrund der zwei Widerstände die an die beiden Basen zurückgehen. "Er koppelt sich selbst zu sehr gegen" um seine Arbeitspunkte zu stabilisieren.

Ich habe eine andere Schaltung simuliert. Die funktioniert ganz gut (für die Schule) Hauptunterschied die andere Vorstufe npn pnp. Ich probiere gleich mal das Bild irgendwie hochzuladen.

Bis bald.
Ultraschall
Inventar
#11 erstellt: 01. Okt 2005, 20:09
Sorry, sämtliche mir bekannten Hochladedienste weigern sich das Format von SwCad oder das wmf Format anzunehmen.
Kann mir einer einen hilfreichen Tip geben?

Zur Not könnte ich Dir die Datei als Email-Anhang schicken.
Das SwCad3 kann man sich kostenlos im Downlaodbereich bei Linear Technologie runterladen. Damit könntest Du die geschickte Datei dann öffnen.
Zweck0r
Moderator
#12 erstellt: 02. Okt 2005, 18:01
Hi,

SwCad Menü Tools/Copy bitmap to clipboard. Dann Irfanview starten, Bild einfügen und als GIF abspeichern.

Grüße,

Zweck
Ultraschall
Inventar
#13 erstellt: 02. Okt 2005, 21:13
Danke!

http://img259.imageshack.us/img259/3245/zwischenablage010bn.jpg

Kann vielleicht noch etwas auf symmetrische Aussteuerbarkeit optimiert werden. Es gaht auch ohne die 1000µ über den Emitterwiderstand, ist aber mit etwas (gering) besser.
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