Selbstbau Verstärker mit 40W

Autor

Beitrag

byspeed
Stammgast

#1 erstellt: 29. Feb 2008, 23:30

Hallo, nach langen hin und her habe ich mich entschieden, einen Verstärker selbst zu bauen, da ich keine Lust habe, 60 oder mehr Euronen zu zahlen für so einen Miniamp von Pollin/Conrad, der auch seine 20W bringt pro Channel. Außerdem macht es viel mehr Spaß, einen Amp selber zu bauen, als Fertigkacke zu kaufen, bei der man nicht weiß, wer den Aufbau verbockt hat

Der Verstärker soll im AB Betrieb arbeiten. Höhen, Tiefen und Mittenregelung sollen vorhanden sein, hab davon aber noch keine Ahnung wie einzubauen.

Welcher Frequenzgang ist realistisch, und gut zu bewerkstelligen?

Angeschlossen werden sollen 4 und 8 Ohm Lautsprecher. Wie siehts mit den Eingangs/Ausgangsimpdanzen aus? Damit hab ich noch nie etwas zu tun gehabt.

Als Längstransistoren habe ich mir den

2N4921 rausgesucht, inclusive seinem PNP Gegenstück, dem 2N4920. Die Transistorwahl ist an sich okay für mich. Was denkt ihr dazu?

Bei der Spannungsversorgung habe ich noch einige Probleme: WOher bekome ich einen Trafo, der 35V und ca 60W mitmacht? Ich denke 60W als gesamte Eingangsleistung sind prinzipiell in Ordnung. Wenn nicht, dann bitte ankreiden

Am Ausgang des Verstärkers sollte kein Wiederstand/Kondensaor sitzen, da das entweder ein Heizkraftwerk wird, oder ein Monument, das abhängig von der tiefsten zu übertragenden Frequenz ist.

Am Eingang habe ich ungefähr 50-100mV Eingangsspannung, je nach Quelle (M-Audio Audiophile hat 100mV ausgegeben, mein MP§ nur 50

). Beim lesen einiger Threads in anderen Foren wurde gesagt, dass der Standard 1Veff ist. Wie ist also die Eingangsstufe zu dimensionieren?

Wie muss ich/kann ich eine gute Qualität des Verstärkers sicherstellen? Wie siehts mit Emiterwiederstand, etc aus?

Alles in allem ein paar wichtige Fragen. Wie ein Verstärker funktioniert weiß ich, hab auch schon ein paar kleinere zusammengebaut, nur für dieses große kleine Projekt brauche ich Hilfe

Ein paar Fragen werden noch kommen!

[Beitrag von byspeed am 01. Mrz 2008, 00:44 bearbeitet]

byspeed
Stammgast

#2 erstellt: 01. Mrz 2008, 00:39

Hups, da is mir ein "m" zu viel reingerutscht... Wohl ein Bier zu viel

->Emitterwiederstand ist auch sinnlos.. müsste ja dann auch so groß sein von der Leistung her, wie ein Ausgangswiederstand

*Post editier*

Multivibrator
Neuling

#3 erstellt: 01. Mrz 2008, 00:43

Ja das auch, da dachte ich aber eh an einen Tippfehler.Ich meinte "den Wiederstand", nicht Widerstand? gg

mfg tom

byspeed
Stammgast

#4 erstellt: 01. Mrz 2008, 00:44

Multivibrator schrieb:

Ja das auch, da dachte ich aber eh an einen Tippfehler.Ich meinte "den Wiederstand", nicht Widerstand? gg

mfg tom

Ich geh schlafen, morgen ist auch noch ein Tag

krachkiste
Stammgast

#5 erstellt: 01. Mrz 2008, 01:24

Verstehe ich das richtig?
Du willst die letzte Transistorstufe vor der Last ohne Emitterwiderstände bauen? Vergiss es! Die laufen dir weg bevor du AB sagen kannst. Üblicherweise nimmt man da auch nur 0.22Ohm oder so. Da geht dir dann nur ein Zwanzigstel der Leistung an 4Ohm flöten.

Du möchtest die 2n4921 in die besagte letzte Stufe vor der Last einsetzten und dann 40W rausziehen? Das ist meiner Meinung nach sehr eng dimensioniert, wobei es an 8Ohm fast reichen müsste. Ich würde da Leistungsstärkere bzw. Stromstärkere Transistoren nehmen.

Oder meinst du 20W pro Kanal, also 2x20W? Dann könnte sich das schon grade so ausgehen mit den Transistoren. Denn nur dann wäre ein 60W Trafo für beide 20W Kanäle grade so ausreichend. Sonst müsstest du pro 40W-Kanal je einen Trafo nehmen.

Es müsste eigentlich 2x18V Trafos geben, also mit 2 Sekundärwicklungen zu je 18V~.

byspeed
Stammgast

#6 erstellt: 01. Mrz 2008, 03:34

nun ja, das mit den Emitterwiderständen muss ich mir auf jeden fall nochmal durchlesen.

Anders siehts mt dem Ruhestrom und den Arbeitspunkten aus: Bücher vermitteln einem zwar das Grundwissen,aber wo man normalerweise Arbeitspunkte ansetzt wird verschwiegen, das muss man immer aus Foren erfahren

Wie muss ich den setzen?

Ich will nur 20W pro Kanal, nicht 40. Der Trafo wird knapp, einen größeren zu nehmen bedeutet aber wieder mehr Gewicht und mehr Kosten. Welchen kannst du mir empfehlen? (Ich kenn jemanden, der wickelt die, nur muss ich ihm eben genaue Vorgaben geben) Eine Mittenanzapfung muss ja auch noch ran für die negative Seite.

wie viel Volt sind denn im Rahmen, und was ist zu viel? ich hätte die Schaltung auf 24 Volt ausgelegt. Dann würde ich 35V~ nehmen, gleichgerichtet eben dann die 24V.

Mfg byspeed

krachkiste
Stammgast

#7 erstellt: 01. Mrz 2008, 04:50

wie viel Volt sind denn im Rahmen, und was ist zu viel? ich hätte die Schaltung auf 24 Volt ausgelegt. Dann würde ich 35V~ nehmen, gleichgerichtet eben dann die 24V.

Das passt fast. Ich würde dir einen 2x15V Trafo empfehlen. Damit bekommst du +-21V (also 42V). Dann sagen wir mal dir stehen unter Vollast 19V--- zur verfügung, das wären dann an 8Ohm:
(19V)² /2 /8Ohm = 22W
Wenn du mehr spannung nimmst kommst du auf mehr Ausgangsleistung und müsstest einen größeren Trafo nehmen.

Eine übliche größe sind 80VA und gibts in der gegend von 20€ wenns kein voodookram is, sondern der normalo-ringkern vom großen R. Das reicht für 8Ohm, aber bei 4Ohm darfst/kannst du halt dann nicht voll aussteuern, ohne dass du das Netzteil überlastest.

Zu den Arbeitspunkten:
Den legt man am besten an eine möglichst wenig gekrümmte Stelle der Kennlinie (z.B. der u_be-i_c Kennlinie). Bei Endtransistoren geht das aber meist nicht perfekt, weil sie dann unmengen an Wärme produzieren müssten, die keiner mehr abführen kann.

Normalerweise legt man den AP bei AB so, dass der Transistor gerade etwas geöffnet ist. Das heißt, dass er also einen gewissen Ruhestrom zieht. Wieviel genau man da nimmt ist immer so ne Sache, auch der Philosophie. Prinzipiell gilt meistens, je mehr Ruhestrom desto besser für den Klang.

Du kannst mal grob mit 50mA anfangen, und wenn du dann nach ner Stunde im Leerlauf das Kühlblech noch anfassen kannst, weißt du, dass es nicht zu viel war, wenn nicht musst du ein größeres Kühlblech nehmen.

Ohne die Emitterwiderstände kannst du den Ruhestrom aber nicht einstellen.

[Beitrag von krachkiste am 01. Mrz 2008, 04:54 bearbeitet]

krachkiste
Stammgast

#8 erstellt: 01. Mrz 2008, 05:11

Noch ne Frage. Hast du denn schon ne Schaltung die du bauen willst? Willst du die selber erbrüten, oder auf eine bereits vorhandene z.B. hier aus dem Forum zurückgreifen?

zucker
Inventar

#9 erstellt: 01. Mrz 2008, 10:46

Hallo,

http://www.hifi-foru...rum_id=103&thread=26

http://www.hifi-foru...rum_id=103&thread=19

vllt. hilft Dir das weiter.

byspeed
Stammgast

#10 erstellt: 01. Mrz 2008, 17:01

Danke zucker, ich meinte genau diese Beiträge mal gesehen zu haben, hab aber nichts dazu gefunden.

Ich denke, ich werde die Endstufe aus zuckers letztem Link nachbauen, da ich etwas in Zeitdruck geraten bin weil der Verstärker im wohnzimmer ausgefallen ist. Fragt mich nicht wieso

Betriebsspannung

Ub = Wurzel aus (8 x Pa x (RL+Re)) + 2 x Uv

Für mein Beispiel heißt das:

Ub = Wurzel(8 x (20 x 1,05) x (4 + 0,22)) + 2 x 0,6
Ub = Wurzel(168) + 1,2
Ub = 14,2V

die 0,6V sind die Vce Saturation Voltage, dh die Restspannung, wenn ich richtig verstanden habe?
Dh wenn ich 20W/Channel ziehe brauche ich eine Spannung von ~15V.

Gleichspannungsleistung des Trafos

P=max = Ub² / (2 x pi x (RL + Re))

Für mich:

Pmax = 14,2² / (2 x PI x (4 + 0,22))
Pmax = 201,64 / (26, 515042)
Pmax = 7,6

Kann irgendwie nicht stimmen! Ich nehme mal die 2te Formel dafür:

P=max ca. Pa / 0,7
Pmax = (20 x 1,05) / 0,7
Pmax = 30 x 2 (Da ja 2 channel!)
Pmax = 60W

Gut, 60W bei ~15V. Das ist ein realistischer Wert. Würde heißen, dass ich einen Trafo mit +7,5V und -7,5V brauche, der mindestens 80W aushält.

Die Berechnung des Kollektorspitzenstromes (Ics):

Ics = (Ub - (2 x Uv)) / (2 x (RL + Re))

Für mich:

Ics = (14,2 - (2 x 0,6)) / (2 x (4 + 0,22))
Ics = (17,04) / (8,44)
Ics = 2,02A

Hmm, das sieht schlecht aus mit meiner Transistorwahl. Könnt ihr mir einen guten, billigen und vor allem qualitativ hochwertigen verraten?

Die Berechnung der Verlustleistung Ptot

Da liege ich auf jeden Fall im Rahmen, also darüber sollte ich mir keine sorgen machen. Zumindest, wenn ich diesen Transistor nehme(n kann).

Stimmt das so weit? Gibts etwas zu kritisieren? Kritik höre ich immer gerne

krachkiste
Stammgast

#11 erstellt: 01. Mrz 2008, 17:52

Für mein Beispiel heißt das:

Ub = Wurzel(8 x (20 x 1,05) x (4 + 0,22)) + 2 x 0,6
Ub = Wurzel(168) + 1,2
Ub = 14,2V

die 0,6V sind die Vce Saturation Voltage, dh die Restspannung, wenn ich richtig verstanden habe?
Dh wenn ich 20W/Channel ziehe brauche ich eine Spannung von ~15V.

das mit dem 15V Trafo stimmt zwar, aber die Ub die ausgerechnet hast ist ein Effektivwert. Das heißt die eigentliche Ub ist +-15V*sqrt(2)

mit dieser Ub müsstest du dann weiterrechnen.
Ich weiß zwar nicht wo das Pi herkommt, aber wenn das in zuckers artikel steht, wird das schon stimmen.

Ich würde die Ausgangsleistung so berechnen:
(15Veff)²/8Ohm = 28W

oder mit
Umax: maximale einseitige Spannungsaussteuerung, spitzenwert
Pmax = Umax²/2 /8
Umax = 15*sqrt(2)-Abfall.

Gut, 60W bei ~15V. Das ist ein realistischer Wert. Würde heißen, dass ich einen Trafo mit +7,5V und -7,5V brauche, der mindestens 80W aushält.

du brauchst einen einen Trafo mit zwei Sekundärwicklungen zu je 15V~ der 80W macht.
siehe post #7

zucker
Inventar

#12 erstellt: 02. Mrz 2008, 05:41

Hallo,

die benötigte Ub ist natürlich von der Lastwertigkeit und deren P abhängig.

Für eine P von 40W sin an 4R benötigt es ca. 2 x 20V= bzw. einer U~ vom Trafo mit 2 x 15V.
Bei 8R würden dann schon 2 x 20V~ vom Trafo benötigt.

Die Leistung des Trafos muß ca. 30% (bei AB Betrieb) über der benötigten Ausgangsleistung + diverser andrere benötigter Leistung (Lampen, Anzeigen etc.) liegen.
Rechteckverhalten wollen wir hier mal ausschließen, soll ja keine PA Endstufe werden.

byspeed
Stammgast

#13 erstellt: 02. Mrz 2008, 20:06

Gut, einen 15V Trafo mit 2 Sekundärwicklungen! Liegt bereits neben mir; was Bier nicht alles bewirken kann

Der Transistor, den ich gewählt habe ist dem nach zu schwach (1A maximaler Kollektorstrom); wenn ich 20W durch 15V teile, dann kommt mehr als ein Ampere dabei raus. Kennt ihr einen anderen Transistor, mit höherem Kollektorstrom?

Muss ich nun mit dem Effektivwert Ueff = 15V, oder mit dem Tatsächlichen Wert U = 21V rechnen?

Gut, dann mal weiter!

Die Berechnung der tatsächlichen Ausgangsleistungen

Pa = (Ics² x RL) / 2
Pa = (2,02² x 4) / 2
Pa = 16,3216 /2
Pa = 8,16

Kann irgendwie nicht sein? Was ist daran falsch? Ics wurde ja schon berechnet, aber 8W sind etwas wenig, ich hätte gerne 20W

Entweder stimmt die Rechnung nicht, oder ich habe mich oben verkalkuliert. Wo und Wie? Im rechnen war ich noch nie stark

Gruß Jan

krachkiste
Stammgast

#14 erstellt: 02. Mrz 2008, 21:00

Wenn du Pa = (Is² x R)/2 rechnest, musst du den Spitzenstrom einsentzen, weil du am Ende durch 2 teilst.

ansonsten gilt
Pa = (Ieff² x R)

demnach ist Ieff = sqrt( Pa/R )
hier also sqrt( 20/4 ) = 2.23Aeff

Wie du auf 2.02 kommst weiß ich grad nicht.

Klick dich mal bei Conrad durch die BD Abteilung und sortiere nach Strom. da findest du auf jeden Fall einen der 3A macht (und die sollte er wohl mindestens machen, ich würd eher sogar auf 5A gehen) zum Beispiel BD244 oder so ähnlich. Der is jetz für Audio vielleicht nicht das Beste, sollte aber auf jeden Fall gehen.
ansonsten bei reichelt durch die 2SA Abteilung (zu finden unter "Japan-Transistoren"). Sowieso immer das Datenblatt anschauen und den Komplementärtyp rauslesen.

Da sind bestimmt ein paar Schmuckstücke dabei. Ansonsten hab ich hier im Forum noch Endstufen mit MJE oder so (MJ1500...) gesehen. Da kann man sich einen raussuchen, für den Strom, den man braucht.

Viel spaß beim Finden

[Beitrag von krachkiste am 02. Mrz 2008, 21:30 bearbeitet]

zucker
Inventar

#15 erstellt: 02. Mrz 2008, 21:09

Im rechnen war ich noch nie stark

Mit Verlaub, das wirds sein.

20W sin an 4R = 8.94V~ = 3.16A Ics

Und nun setzte diesen Ics in die Formel ein.

byspeed
Stammgast

#16 erstellt: 03. Mrz 2008, 19:59

Mit Verlaub, das wirds sein. :x

Ist ja kein Problem, solange ich korrigiert werde, bevor mir was abraucht

Mit Schmuckstücken meinst du bestimmt den

2SC3180 und sein Komplementärtyp, den

2SA1263N.
Die sind sogar für Audioanwendungen konzipiert

Pa = (Ics² x RL) / 2
Pa = (3,16² x RL) / 2
Pa = 19,9712 W

Pa`= (Ub - 2 Uv)² / ( 8 x (RL + Re))
Pa`= (21,2 - 2 x 1)² / (8 x (4 + 0,22))
Pa`= 368,64 / (8x4,22)
Pa`= 10,91943128...

Hier stimmt wieder etwas nicht, obwohl ich genau nach Formel vorgegangen bin.

Irgendwas ist da vorhin schief geloffen, oder läuft momentan schief

Das Netzteil ist bereits aufgebaut!

Bin ich zu dumm, oder ist der Plan schuld?

Gruß Jan

krachkiste
Stammgast

#17 erstellt: 03. Mrz 2008, 20:51

Wieso denn "/(8 * 4.22)"?

Mit Schmuckstücken meinst du bestimmt den 2SC3180 und sein Komplementärtyp, den 2SA1263N.
Die sind sogar für Audioanwendungen konzipiert

Ja die hätte ich dir letztes mal fast schon hingeschrieben

Nachdem ich die aber noch nie verbaut habe und demnach auch nicht weiß ob die wirklich so gut sind, wie das Datenblatt mich glauben macht, hab ichs vorsichtshalber mal gelassen.

Hat da jemand Erfahrung mit den Teilen?
Hab nämlich vor, deren nächst-größere Geschwister in meinem nächsten Projekt zu verbauen...

zucker
Inventar

#18 erstellt: 03. Mrz 2008, 22:07

Bursche,

Artikel genau lesen RL = Lastwiderstand
RL ergibt sich aus der angehangen Last + Emitter-R (hier 0.22R)

Außerdem, um exakt auf 20W zu kommen, muß man dann schon mit x Nachkommastellen rechnen. Das ist aber irrelevant, weil sowieso nur ein Näherungswert.

Kurzfassung:
Wurzel aus (Pa x RL) = Ua eff. Diese + Uv des Gleichrichters und geschätzem Uv über Re ergibt die Trafospannung.
Wurzel (20W x 4R) = 9V eff + 1.4V + 1V ~ 2 x 12V Trafo
Pa~ + 30...35% ergibt P Trafo ~ 52W (Ri Trafo ca. 11R)

exakt:
Wurzel (20W x 4R) = 8.95V eff x 1.4142 = 12.65VUcs + 1.4V Uv GlRi +
(12.65V / 4R = 3.16A x 0.22R Re = 0.7V Uv Re)
0.7V Uv Re = 14.75V Ucs +

1V Uce sat T (Uv T) =
(1V Uce sat x 3.16A Ics = 0.315 R Ri T)

15.75V Ucs / 1.4142 = 11.13V~ vom Trafo pro Seite. Trafo demzufolge 2 x 12V~

Da ein Zusamenbruch der U~ zu erwaten ist, müßte ein harter Prügel von Trafo mit 2R Ri hin. Das wären dann 10A x 24V = 240VA !! Normwert RKT 212 230