Lm3886 als stromverstärker

Hi,

ich glaube mal wo gelesen zu haben, das der LM wie auch einige andere OPs etwas Gain brauchen, das sie sonst instabiel werden.

Der LM3886 ist im Grunde ein gewöhnlicher OpAmp, insofern kann man die entsprechende Theorie übertragen. Ob er bei einer Verstärkung 1 ohne weitere Maßnahmen stabil ist ist zu bezweifeln, aber das kann man wohl mit einer geeigneten Frequenzkompensation hinkriegen. Jedes halbwegs ernstzunehmende Lehrbuch über Verstärker müßte das eigentlich erklären.

In der Praxis wirst Du aber noch ein anderes Problem lösen müssen: Wenn der Verstärker nicht mehr verstärkt, dann brauchst Du schon am Eingang eine Signalamplitude die ein gewöhnlicher OpAmp nicht liefern kann. Die meisten OpAmps erlauben Betriebsspannungen von +/-18V, manche ein bißchen mehr, aber für eine Vollaussteuerung des LM3886 reicht das noch lange nicht. Es wird also wohl sinnvoller sein, dem LM3886 wenigstens eine Verstärkung 2 bis 3 zu lassen. Ansonsten mußt Du die treibende Stufe diskret aufbauen, und ob dabei dann bessere Werte rauskommen hängt von Deiner Genialität ab.

Genau so ein Composite-Konzept habe ich gerade in der Mache...

LM3886 mit Gain=-2 (Noise-Gain-kompensiert, funzt problemlos) als Buffer (d.h. Stromlieferant), drumrum ein guter Kleinsignal-OpAmp der (im Wesentlichen) das Verhalten der Schaltung bestimmt. Im Moment feile ich noch an der Gegekopplung und Kompensation, denn eine einzige "über alles"-GK ist in diverser Hinsicht nicht optimal, der OpAmp (bisher ein OPA627) ist nämlich zu viel schnell (kann TIM-Probleme geben, bei SACD-Input z.B.) und hat in der Beschaltung eine (mir) zu hohe Ausgangsimpedanz, also wird er mit etwas lokaler GK und Kompensation laufen. Oder alternativ ist auch noch ein kleiner schneller Buffer nach dem OpAmp möglich, werde ich sehen...

Genaugenommen sind übrigens 2 LM3886 "parallel" geplant, mit gezielten asymmetrischen Offsets und Ausgangswiderständen, was einen echten Class-A-Betrieb bis etwa 1A möglich macht, aber vielleicht lasse ich das auch wieder fallen, wenn ein einzelner sich in der Kombi als gut genug erweist, bzgl. THD+N bei kleiner Aussteuerung.

Eine Kompensation des LM3886 für Noise Gains unter 3 ist übrigens schwierig (d.h. als Folger mit G<3 oder als Inverter mit G<-2). Eine recht einfache und unproblematische Schaltung wäre z.B. der LM3886 mit G=-2 und +-24V Vb, getrieben mit einer OpAmp-Vorstufe (und ohne globale GK). Die Vorstufe muss dann höchstensfalls 12V-peak an den LM liefern, es reicht also eine Verstärkung von 5-fach der Vorstufe, um den LM bei Anschluss eines übliche CD-Players voll auszusteuern, das alles für 4-Ohm LS. Für 8-Öhmer dann den LM mit +-35V befeuern, und mit Gain=-3. Nach einem Offset-Abgleich beider Stufen kann man sich auch einen DC-Servo sparen.


Wenn alles fertig ist, werde ich es hier ins Forum stellen (kann aber noch etwas dauern, denn die Details machen die Arbeit, die Grundschaltung ist billig).

Zu den Lehrbuchinhalten über Op-Amp-Kompensation finde ich, dass in den deutschsprachigen Standardwerken (Tietze-Schenk z.B.) das viel zu kompliziert und schwer verständlich angegangen wird. Mir gefällt da viel besser diese AppNote von Apex:
AppNote 19: Stability for Power Amplifiers
Von Apex gibt es auch ein Tool (XL-sheet) dazu, für genauere Berechnungen (von Hand /zeichnerisch ist's etwas mühsam).

Grüße, Klaus

zapzappa schrieb:

Anhand einiger posts scheinen sich Klangvorteile zu ergeben dem LM3886 die aufgabe der spannungsverstärkung abzunehmen. Welche möglichkeiten kommen hierfür in frage? Welche sind die "Klangvorteile" solcher lösungen?

Speziell bei Power-OpAmps ist es immer angeraten, sie mit der niedrigsten möglichen Spannungsverstärkung und in invertierender Schaltung zu betreiben. Die Verstärkung ergibt sich aus der maximal nötigen Ausgangsspannung und der von der Treiberstufe machbaren Ausgangsspannung. Die Vorteile sind hier ausführlich beschreiben (damit ich mich nicht wund tippe):
Apex, AppNote 17, Wideband Low Distortion Techniques

Grüße, Klaus

Wieder was gelernt!
Danke klaus, die literatur werd ich mir mal zu gemüte führen. Hoffentlich mit erfolg. Es wundert mich das im datenblatt des LM3886 der invertierende betrieb gar nicht erwähnt wird. Habe hier auch an anderer stelle schon gelesen das es etwas anders (basser) klingen soll.
Auf über alles gegenkopplung kann man also verzichten. Ich erwäge die endstufen als monoblöcke aufzubauen und mit dem pre mit den beschriebenen 12vpp out zu betreiben.

zapzappa schrieb:

Es wundert mich das im datenblatt des LM3886 der invertierende betrieb gar nicht erwähnt wird.

Das liegt daran, dass das Datenblatt sich auf streng kostenoptimierte Consumeranwendungen bezieht, d.h. möglichst wenige, billige Bauteile und einfachste Schaltung (also eben nicht noch'n OpAmp davor, z.B.). Dass man aus so einem Chip natürlich noch weit mehr rausholen kann, wenn man die Umgebung optimiert, ist davon unbenommen.

Vielleicht nochmal kurz zusammengefasst die Eigenschaften bei geringer, invertierender Verstärkung (mit Gain=-2, d.h. Noise-Gain=3)) gegenüber der Datenblattschaltung (mit Gain=+21):
1) Höchstens 1/7 der Verzerrungen, eher noch weniger, weil ausserdem keine Gleichtaktausteuerung der Eingänge,
2) 1/7 der Abhängigkeit von Schwankungen der Versorgungsspannung,
3) 1/7 des Ausgangswiderstands (ist aber eher unwichtig),
4) Jedoch die dreifache Offsetspannung gegenüber Standard, dafür ohne Elko im Gegenkopplungsnetzwerk (d.h. keine weitere untere Grenzfrequenz, Verstärkung von 0Hz aufwärts). Kann man mit einem Offsettrim und/oder DC-Servo richten.

1)..3) gilt wegen der notwendigen Kompensation aber nur für Frequenzen bis etwa 10kHz, danach wird es in kontinuierlichem Übergang wieder so wie bei der Standardschaltung, aber immerhin.

Grüße, Klaus

EDIT: hatte mich leicht verrechnet..

Ich verrechne mich auch leicht... inwiefern denn?

Bin nun endlich malwieder dazugekommen mir weitere Gedanken zu machen und einen kleinen Plan zu schmieren.
Vieleicht eine grundlage für kommende Experimente.
Zunächst ein Vorverstärker der das signal invertiert und von 1,5 auf 12v bringen soll. Habe hier 10k und 80k gewählt, ginge wohl auch niederohmiger. Das Poti ist ein stufenschalter, den habe ich nur mit 50k. 10k wären wohl üblicher.
Dann habe ich überlegt einen Schalter, eventuell Relais zu verwenden um bei geringer Lautstärke den Gain auf die Hälfte zu veringern (oder besser auf 5, je nach opamp). Finde ich besser als erst stark abzuschwächen um dann wieder zu verstärken. Auserdem erhält man dann mit dem Stufenschalter eine bessere Auflösung.
Die schaltung soll aus einem hochwertigen +-17V NT versorgt werden. Als OP ein "guter"
Vergesse/Übersehe ich bisher was wichtiges?

Unten folgt der Stromverstärker mit LM3886.
Hier denke ich an versorgung über +-18v traffos, gleichrichtung und 2uf siebung. Die einfache variante also. Ich habe zwar 8ohm LS, allerdings mit 96db/W/m. Hatte mit meinem bisherigen 30W/4ohm amp nie weit aufdrehen müssen. Wer mehr saft braucht erhöht die versorgung.
Bei 25V versorgung hat der chip eine sehr günstige verlustleistung. Denke das wird reichen.

Wesentlich interessanter ist nun wieder die eingangsimpedanz. habe hier wieder 10k gewählt.
Klaus, ein DC-servo, ist das etwas ähnliches wie der integrator in der schaltung. Ich muss zugeben, ich habe das ohne rechtes verständniss aus einer ganz anderen schaltung abgezeichnet. Dort war R1 330k, R2,3 1M und C2 2u2. Der C zwischen R2 und 3 ist 470n.

Kann mir jemand in knappen worten sagen was diese schaltung macht und ob sie hier sinn macht?

Des weiteren ist darauf hingewiesen worden das die Schwingneigung kompensiert werden muss. Das soll C1 erledigen. Wenn ich recht verstanden habe ist ein solcher Kondensator eine verbreitete Methode. Nur die dimensionierung... Wie wird die berechnet?

Oje, ihr merkt schon, ich wage mich mal wieder an dinge die ich nocht nicht verstehe, und jetzt will euch als vorrechner. Hoffe das sit ok

Hallo,

den LM3886 als Stromverstärker einsetzen ist nicht ganz trivial, wegen der Stabilität des ganzen. Es gibt aber schon einen umgesetzten Bauvorschlag, siehe hier (achtung sehr langer Thread) My "audiophile" LM3886 approach

Eine technische Beschreibung des ganzen gibt es auch.

Bausätze können relativ günstig bestellt werden.

Für Italienischkenner gibt es auch noch die Homepage vom Entwickler mit einer Weiterentwicklung.

Ich habe das ganze mit dem Bausatz oben gebaut und bin hochgradig begeistert - ein wirklich gutes Gerät.

Werde mich jetzt aber hüten, zu schreiben, dass der Verstärker nach irgendetwas "klingt", denn diese Threads sind hier ja Voodoo...

Werde mich jetzt aber hüten, zu schreiben, dass der Verstärker nach irgendetwas "klingt", denn diese Threads sind hier ja Voodoo...

Wieso sind sie HIER Voodoo? Wenn ein hörbarer Eigenklang auftritt kann der Amp gar nicht gut sein. Jedenfalls nicht im Sinne von Hifi.

Danke. das hab ich mir schonmal angeschaut. Versteh leider nicht alles...
Ist aber ein anderes konzept, von wegen über alles gegenkopplung.
Wenn man es anders lösen kann finde ich hier gerade die möglichkeit für die spannungsverstärkung ein gutes geregeltes NT und für die stromverstärkung ein ungeregeltes ohne die hohen verluste zu verwenden. Laut Klaus ist es ja möglich den chip mit einem gain von -2 und einer kompensation stabiel zu betreiben.
Also auch kein reiner stromverstärker, aber eben ein unterschied zu gain über 20.
Was mir auch eventuell vorschwebt ist die trennung der beiden stufen. Quasi einen pre mit hohem outpegel und zwei monoblöcke die direkt an den boxen den rest besorgen.
Die terminals meiner boxen sind so stabiel, da könnte ich den chip sogar direkt auf nen 4mm Kupferstift löten und direkt an die box hängen....wenns was bringt... Ich denke nur laut.

Auf jeden fall denke ich wenn der lm3886 mit geringem gain zu betreiben ist wäre das eine elegante lösung. Einfach soll das ganze eigentlich auch noch bleiben. Bei der oben genannten Schaltung sehe ich im moment einfach zu viele dinge die ich nicht durchschaue. Keine gute vorraussetzung.

Die Methode einen Kondensator über die rückkopplung zu setzen, ist die hier nicht wirksam/ausreichend?
Begegnet man so nicht schwingneigung? bei meinen Kleinsignal anwendungen hab ich das immer mit erfolg so gemacht, besonders bei gain =+-1

Die preise für die Bausätze sind übrigens wirklich gut, allerdings mach ich gene alles selber (damit habe ich trotz mangelnder elektronikkentnisse erfahrung, neben mir steht ein riesiger mono synthie und diverses studiozeugs. also angesichts der blauäugigen anfängerfragen: Ja, löten und ätzen kann er)

Ich bezweifle ja, dass Du auf diese Weise den LM3886 bei kleinem Gain stabil bekommst....

Ausserdem wird der Gain sehr stark von der Stellung des Poti abhängen, bei niedrigen Lautstärken wäre der recht nahe bei 1.

Ein DC-Servo ist eine Schaltung der über einen Opamp den Ausgang an den nicht-invertierenden Eingang rückkoppelt, um Gleichspannungsoffsets zu verhindern.

Mick

Danke. das hab ich mir schonmal angeschaut. Versteh leider nicht alles... Ist aber ein anderes konzept, von wegen über alles gegenkopplung. Wenn man es anders lösen kann finde ich hier gerade die möglichkeit für die spannungsverstärkung ein gutes geregeltes NT und für die stromverstärkung ein ungeregeltes ohne die hohen verluste zu verwenden. Laut Klaus ist es ja möglich den chip mit einem gain von -2 und einer kompensation stabiel zu betreiben.

Mauro Penasa hat auch mit Gain 1 eine stabile Schaltung entworfen "A LM3886 Stasis Buffer" die nur die Stromverstärkung macht und ohne über alles Gegenkopplung auskommt. Im Schaltplan hat er noch eine Stufe mit Spannungsverstärkung analog zu seinem Rev C, die kann man aber auch durch etwas anderes ersetzen.

Viele Grüße

Wieso sind sie HIER Voodoo? Wenn ein hörbarer Eigenklang auftritt kann der Amp gar nicht gut sein. Jedenfalls nicht im Sinne von Hifi.

Ohne das Thema jetzt breittreten zu wollen: Das vielgerühmte verstärkende Stück Draht gibt es nun mal nicht - ein Zeichen dafür ist, dass wir uns überhaupt über Verstärker unterhalten wollen/müssen. Also sind die Dinger nicht perfekt. Um den grad der Perfektion, den sie erreichen zu beschreiben kann ich entweder einen Satz Messwerte präsentieren oder eben den Klang beschreiben. Ich bin Physiker und "glaube" an Messwerte - schon von Berufs wegen. Den Satz Messerte, der mir sagt, ob mich das was ein Verstärker falsch macht stört oder nicht, mir eventuell sogar gefällt, habe ich noch nicht gefunden.

Also kann es u.U. sehr sinnvoll sein, den Klang eines Verstärkers zu beschreiben, meiner Meinung nach. Das soll keinesfalls das einzige Kriterium sein, das es anzuwenden gilt, aber es ist eine Möglichkeit. Eine unschöne Möglichkeit, weil unsere Sprache für solche Eindrücke nicht genau definiert ist und die Beschreibung sicherlich stark subjektiv ausfällt. Aber abgesehen von der Sprache ist diese Beschreibung oft überraschend genau denn die menschlichen Sinne sind außerordentlich fähige Messinstrumente.

Wenn Du mit Deinen Fingern über eine Tischplatte fährst kannst Du Unebenheiten feststellen deren Messung einen gewaligen Aufwand bedeutet. Du kannst nur feststellen, dass die Platte nicht eben ist, um zu sagen wie tief die Unebenheiten sind (falls das interessiert) musst Du dann natürlich messen. Aber dann weißt Du ja, was Du zu messen hast...

Nix für ungut und gute Nacht

Es sind ja bereits gründe genannt worden, klaus hat das getahn, dem chip etwas gain zu überlassen. laut obigen post mindestens -2 oder 3.
Vorteile: Gute performance (darum gehts ja)
vermutlich leichter zu stabilisieren als gain =1
spannungsverstärker muss nur +-12v liefern. Dadurch hat man beliebige auswahl bezüglich des verwendeten opamps. Ich würde diesen dann mit wohlgeregelten +-15 oder 17v betreiben.
Ich hab jetzt erstmal noch keine teile bestellt, möchte noch mehr lesen um zu wissen was sinn macht.
Im datenblatt steht ja leider auch kein minimaler gain. Wäre schon mal ein anhaltspunkt.
Mick, wenn nicht so, wie dann? Und warum hängt der gain von der stellung des potis ab? Das sitzt doch vor der vorstufe und regelt nur die eingangsspannung.

Ich meinte ja den Gain der Vorstufe. Der serielle Teil des Spannungsteilers liegt in Serie zum Eingangswiderstand, und der geht direkt in die Berechnung des Gains ein.

Mick

Ach so. das war mir garnicht so bewusst. ist ja eigentlich logisch. Also wäre es besser den opamp nichtinvertierend zu schalten, als verstärkender puffer. Dann hätte der stufenschalter keinen einfluss auf den gain, würde nurnoch die zu verstärkende spannung teilen.

Kann sein, dass der lm3886 mit etwas gail stabiler wird. Man muss bei solchen VErsuchen nur höllisch vorsichtig sein, die Dinger verbraten eine Menge Leistung und werden deshalb wirklich heiß wenn sie instabil werden - da kann eine Menge verschmurgeln.

Deshalb hab ich auf die Penasa-Vorschläge aufmerksam gemacht, der hat da wirklich lange dran gearbeitet.

Ich würde die Sache vorher lieber mal durchsimulieren und erst wenn die Schaltung in der Simu stabil ist, dann bauen.

Ob die Vorstufe invertierend oder nicht invertierend geschaltet ist, ist meiner Meinung nach ncht so wichtig. Wichtig ist es eher den Rückkopplungszweig sauber zu halten und den Chip gut zu entkoppeln.

Viele Grüße

Du meinst den chip der vorstufe? Ist es denn eigentlich so wie mick geschrieben hat, das der serienwiderstand des potis zum gain beiträgt? ich habe den spannungsteiler immer als spannungsquelle betrachtet.
Entkoppeln, bei der vorstufe (und in anderen ähnlichen fällen) mach ich das immer mit 47u und 100n. Dürfte doch eigentlich reichen. Manchmal sieht man auch einen kleinen Widerstand , etwa 10R in serie zur versorgung. Ob das nötig ist weis ich nicht. Ich kenn das eher von mischpulten mit hunderten von opamps. Das erleichtert dann die Fehlersuche wenn bei einem defekt nicht die ganze spannung einbricht und garnichts mehr geht.
Auserdem soll die vorstufe ohnehin eine eigene versorgung mit regelung bekommen.
Mit rückkopplung sauber halten meinst du sicher kurze wege und 100piko parallel. Wenn ich tatsächlich den gain schaltbar mache würde ich das wohl eh über ein relais, oder einen stufenschalter mit achsenverlängerung machen. Damit ist es auch möglich auf lange wege zu verzichten.

Ich hab noch nie irgendwas simuliert, weiss gar nicht wie sowas geht.
Naja, das beste was ich machen kann ist vieleicht warten bis Klaus seine ergebnisse präsentiert. Irgendwie glaub ich der hat mehr ahnung. Da kann ich mich dann vieleicht schmarotzerhaft an einer fertigen dimensionierung bedienen

Du meinst den chip der vorstufe? Ist es denn eigentlich so wie mick geschrieben hat, das der serienwiderstand des potis zum gain beiträgt? ich habe den spannungsteiler immer als spannungsquelle betrachtet.

Bei der invertierenden Schaltung siehst Du das ganz einfach: Der "untere" Zweig des Potis geht mit dem Vorwiderstand in serie auf den invertierenden Eingang. Wenn Du den Gain der Schaltung (des OPamp) berechnest, dann geht dieser "untere Teil" mit ein.

Entkoppeln, bei der vorstufe (und in anderen ähnlichen fällen) mach ich das immer mit 47u und 100n. Dürfte doch eigentlich reichen. Manchmal sieht man auch einen kleinen Widerstand , etwa 10R in serie zur versorgung. Ob das nötig ist weis ich nicht. Ich kenn das eher von mischpulten mit hunderten von opamps. Das erleichtert dann die Fehlersuche wenn bei einem defekt nicht die ganze spannung einbricht und garnichts mehr geht. Auserdem soll die vorstufe ohnehin eine eigene versorgung mit regelung bekommen.

Lies Dir die beiden Papiere, die Klaus oben genannt hat mal durch oder das Datenblatt Deines OPamp. Egal ob Du eine eigene Versorgung aufbaust oder nicht (brauchst Du wegen der Spannung ohnehin), damit die Sache stabil wird brauchst Du "decoupling Caps" gegen Masse nahe an den Stromversorgungspins des OPamp. Oft wird auch noch ein Kondensator von V+ nach V- (220pF z.B.) eingesetzt. Das ganze macht man, damit nicht die Spannungsversorgung mit dem OP zusammen anfängt zu schwingen.

Mit rückkopplung sauber halten meinst du sicher kurze wege und 100piko parallel. Wenn ich tatsächlich den gain schaltbar mache würde ich das wohl eh über ein relais, oder einen stufenschalter mit achsenverlängerung machen. Damit ist es auch möglich auf lange wege zu verzichten.

Auf lange Wege verzichten auf jeden Fall. Die 100pF parallel darfst Du nur bei "unity gain stable" OPs einsetzen. Es gibt noch andere Wege wie in den Artikeln oben beschrieben: R-C zwichen invertierendem und nicht invertierendem Eingang, L||C am Ausgang, R-C vom Ausgang nach Masse. Alle Techniken zielen vereinfacht gesagt darauf ab, zu hohe Frequenzen im Rückkopplungszweig zu "vernichten", bzw. keine Oszillationen in Verbindung mit der Ausgangslast zuzulassen.

Wenn Du die Artikel oben durchliest und Dir die Schaltpläne von Mauro Penasa (meine Links oben) anschaust, dann siehst Du, er hat das alles gemacht. Das braucht man auch, weil der LM3886 bei kleinem Gain nicht leicht stabil zu halten ist. G<>1 macht das meiner Meinung nach nicht viel einfacher.

Viele Grüße

Hi Zusammen
Ich möchte das hier mal wieder aufgreifen, auch wenn der Titel eigentlich nicht mehr stimmt.
Mein plan schaut momentan so aus: Zwei monoblöcke mit LM3886, je 18v 80VA und snubber NT.
Getrieben wird das ganze aus einer aktiven vorstufe.
Es wurde ja hier bereits erläutert das der lm bei niedrigem gain schnell probleme macht.
Ich möchte daher eigentlich gerne eine der Standartschaltungen verwenden, etwa wie die von Mick F
http://dogbreath.de/Chipamps/GainCardCopy/GainCardCopy.html

Jetzt die frage: Wie gering kann der Gain des LM3886 sein ohne das es Probleme gibt? Wenn ohnehin eine Vorstufe vorhanden ist kann man die ja gerne auch etwas verstärken lassen.

zapzappa schrieb:

Hi Zusammen Ich möchte das hier mal wieder aufgreifen, auch wenn der Titel eigentlich nicht mehr stimmt. Mein plan schaut momentan so aus: Zwei monoblöcke mit LM3886, je 18v 80VA und snubber NT. Getrieben wird das ganze aus einer aktiven vorstufe. Es wurde ja hier bereits erläutert das der lm bei niedrigem gain schnell probleme macht. Ich möchte daher eigentlich gerne eine der Standartschaltungen verwenden, etwa wie die von Mick F http://dogbreath.de/Chipamps/GainCardCopy/GainCardCopy.html Jetzt die frage: Wie gering kann der Gain des LM3886 sein ohne das es Probleme gibt? Wenn ohnehin eine Vorstufe vorhanden ist kann man die ja gerne auch etwas verstärken lassen.

RTFD!!
Du brauchst mindestens einen Gain von 10.

Mick

Danke
Hab ich! wo steht das im FD?
Bin ich blind? ich schau gleich nochmal.