Stabiliätsbetrachtung

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GoerliRC
Schaut ab und zu mal vorbei

#1 erstellt: 12. Jun 2008, 22:40

Ich möchte an euch Hifi-Freaks mal eine Frage los werden.
Wieso wird bei Hifi-Verstärkern zur verbesserung der Stabilität meistens nur die so genannte "Polsplittingmethode" angewandt? Das bedeutet das der zweite dominante Pol nach rechts, bis auf die 0-db-Linie des Frequenzganges, verschoben wird. Was ja gewünscht ist um die Phasenreserve zu erhöhen. Der Nachteil ist nur, daß sich der erste dominante Pol nach links verschiebt und die Bandbreite begrenzt.
Wieso arbeitet man nicht mit einer D-Regelung (Differenzanteil), so könnte man den Zweiten (oder auch 3.) dominanten Pol kompensieren ohne die Bandbreite zu begrenzen.
Wie z.b. auch schnelle Regelungen für Schaltnetzteile realisiert werden.

[Beitrag von GoerliRC am 13. Jun 2008, 14:33 bearbeitet]

bastelfix
Ist häufiger hier

#2 erstellt: 13. Jun 2008, 14:20

Haaaaaaaallllllllllloooooooooo,

.....ihr Götter der Regelungstechnik......

Mülleimer
Hat sich gelöscht

#3 erstellt: 15. Jun 2008, 15:45

Gibt es zur Frage auch einen Schaltplan? Hifiverstärker müssen an unterschiedlichen Lasten stabil sein, von Kapazitiv bis induktiv, von hochohmig bis niederohmig.

Bei Schaltnetzteilen wird die Ist- Spannung am Ausgangselko abgegriffen und die Frequenz ist fast immer gleich, das ist schon ein Unterschied. Mehr weiß ich auf die Schnelle nicht.

Woher hast Du denn das mit den Polen, gib doch mal ´nen Buchtip!

GoerliRC
Schaut ab und zu mal vorbei

#4 erstellt: 15. Jun 2008, 19:34

Danke für deine Antwort
Das ist aber nicht ganz richtig, die Regelschleife (Rückkopplung)von Schaltnetzteilen wird sogar sehr breitbandig realisiert. Nur so ist es möglich schnelle Laständerungen auszuregeln. Ebenso muss (sollte) ein Schaltnetzteil bei induktiven und kapazitiven Lasten stabil funktionieren.
Was du meinst ist die Schaltfrequenz eines Schaltnetzteils, die ist offmals konstant. Diese f hat aber nichts mit der Rückkoppelschleife zu tun.

Die Pol- und Nullstellenbetrachtung einer Regelstrecke ist notwendig um die Regeleigenschaften und Stabilität zu betrachten. (siehe Bücher Grundlagen Regelungstechnik)

tiki
Inventar

#5 erstellt: 15. Jun 2008, 19:43

Die Regelungstechnik überlasse ich lieber meinen Diplomanden, die haben das frischer drauf.
Aber: ist das SNT nicht eher auf Störgrößenverhalten hin optimiert, wohingegen der gemeine Audioverstärker auf Führungsgrößenverhalten? Wer zaubert schon ständig an der Netzteil-Ausgangsspannung herum?

Bertl100
Inventar

#6 erstellt: 15. Jun 2008, 19:59

Hallo!

ich kenn mich mit der Theorie nur (noch) teilweise aus - leider vieles vergessen. Aber in der Praxis ist ein D-Anteil nicht so leicht umzusetzen, wie das in der Theorie aussieht. Jegliches Rauschen, Störgeräusche, HF-Einstreuungen werden durch den D-Anteil der Rückkopplung nicht abgeschwächt sondern verstärkt.

Bei Schaltnetzteilen gibt es auch noch einen weiteren Unterschied: Dadurch, dass die Ausgangsspannung ja konstant ist (wie schon von tiki erwähnt wurde), liegt zu den Ausgängen im allgemeinen ein größerer C auf Masse parallel.
Der allein ist schon in der Lage, Stromspitzen aufzufangen.
Bei Standard-Schaltnetzteilen muß man daher meiner Meinung nach nicht so besonders schnell sein beim regeln, als dass ein PI-Regler nicht reichen würde.

Soweit ich weiß, ist ein D-Anteil bei digitalen Reglern leichter umzusetzen, weil man hier flexibler ist. Z.b. den D-Anteil nur zuschalten, wenn man erkennt: "Ups, da ändert sich was".

Gruß
Bernhard

[Beitrag von Bertl100 am 15. Jun 2008, 20:00 bearbeitet]

GoerliRC
Schaut ab und zu mal vorbei

#7 erstellt: 15. Jun 2008, 22:16

Nach meinen Erfahrungen reicht eine Langsame PI Regelung oftmals nicht aus. Es sei denn man braucht den nur einen 0815 Wandler für Halogenlampen oder so. Wir hatten vor kurzem z.B. erst Probleme mit der Versorgung schneller Prozessoren, da kommt es zu extrem schnellen Laständerungen!!
Ohne schnelle PID Regelung hast du da verloren.
Ebenfalls haben große C´s am Schaltnetzteilausgang nichts zu suchen, man versaut sich so seine ganze Regeldynamik durch die niedrige Grenzfrequenz des LC-Filters.
Die Strörgrößen eines Schaltnetzteils ist eine ganz andere Geschichte

In der Rückkoppelschleife eines Verstärkers würde sich der D-Anteil reativ leicht realisieren lassen. Natürlich sollte man den Frequenz- und Phasengang des Verstärkers kennen um sinnvolle Ergebnisse zu erhalten. Ich werde das demnächst mal genauer untersuchen.

viele Grüße

[Beitrag von GoerliRC am 15. Jun 2008, 22:18 bearbeitet]

GoerliRC
Schaut ab und zu mal vorbei

#8 erstellt: 15. Jun 2008, 22:30

Ich nochmal

Mal kurz ein Satz zum Hintergrund meiner Überlegungen. Ich benötige einen Leistungsverstärker mit einem viel größerem Frequenzbereich als es in der Audiotechnik üblich ist.

Bertl100
Inventar

#9 erstellt: 16. Jun 2008, 07:03

... ich fürchte, ich bin Dir bei diesem Gebiet von den Grundlagen und der Erfahrung unterlegen, Goerli :-(

Gruß
Bernhard

tiki
Inventar

#10 erstellt: 17. Jun 2008, 09:54

Vielleicht wirst Du in den Linear Applications Handbooks fündig, die sind eine wirklich wertvolle Quelle, nicht nur für "schnelle Verstärkerdesigns". Zu finden sind diese unter den Applikationshilfen auf der Linear Technology Webseite.
Außerdem muß natürlich der Verstärker an sich diese (besser: eine viel höhere bei gefordertem Gain) Bandbreite zur Verfügung stellen, bevor man an eine von "P" abweichende Regelung ernsthaft denken kann. Sonst besteht das Ausgangssignal am Ende nur aus TIM.

Ggf. findet man auch was von Amplifier Research

(AR) im Netz, die bauen Endstufen (nicht nur) zur EMV-Prüfung bis GHz.

Kay*
Inventar

#11 erstellt: 17. Jun 2008, 13:03

Nach meinen Erfahrungen reicht eine Langsame PI Regelung
oftmals nicht aus. Es sei denn man braucht den nur einen
0815 Wandler für Halogenlampen oder so. Wir hatten vor
kurzem z.B. erst Probleme mit der Versorgung schneller
Prozessoren, da kommt es zu extrem schnellen Laständerungen!!
Ohne schnelle PID Regelung hast du da verloren.
Ebenfalls haben große C´s am Schaltnetzteilausgang nichts
zu suchen, man versaut sich so seine ganze Regeldynamik
durch die niedrige Grenzfrequenz des LC-Filters.

Also, wenn du diese Aussagen beweisen kannst, bitte.
Bis dahin halte ich es für gröbsten Unfug.

da kommt es zu extrem schnellen Laständerungen

Die Laständerungen sind so schnell, wie die Taktfrequenz.
So breitbandig ausregeln kann man nicht, gerade auch
solange (so grosse) Induktivitäten im Schaltnetzteil sind.

liegt zu den Ausgängen im allgemeinen ein größerer C auf
Masse parallel

... grosse und kleine, so wird's hübsch "schnell"

Mal kurz ein Satz zum Hintergrund meiner Überlegungen.
Ich benötige einen Leistungsverstärker mit einem viel
größerem Frequenzbereich als es in der Audiotechnik
üblich ist.

Wie gross?
Wofür?

GoerliRC
Schaut ab und zu mal vorbei

#12 erstellt: 18. Jun 2008, 09:13

Also, wenn du diese Aussagen beweisen kannst, bitte.
Bis dahin halte ich es für gröbsten Unfug.

Was genau hälst du denn für Unfug??

Die Laständerungen sind so schnell, wie die Taktfrequenz.
So breitbandig ausregeln kann man nicht, gerade auch
solange (so grosse) Induktivitäten im Schaltnetzteil sind.

Die Laständerungen einer "Prozessorversorgung" haben überhaupt gar nichts mit der Taktfrequenz zu tun! Sondern nur mit der Anwendung, z.B. dynamische Regelungen

[Beitrag von GoerliRC am 18. Jun 2008, 11:18 bearbeitet]

Bertl100
Inventar

#13 erstellt: 18. Jun 2008, 10:12

Hallo!

Die Laständerungen haben überhaupt gar nichts mit der Taktfrequenz zu tun! Sondern nur mit der Anwendung, z.B. dynamische Regelungen

Das ist schon richtig. Aber du kannst trotzdem nicht schneller auf Laständerungen reagieren, als die Periodendauer der Schaltfrequenz! Du kannst ja nur höchstens einmal pro Taktzyklus z.b. die nächste On-Zeit des Wandlertransistors neu setzen.
In der Praxis muß aber die Grenzfrequenz der Regelschleife unter der Schaltfrequenz liegen. Sonst wird ja der Regelverstärker mit der Schaltfrequenz zugeschüttet!

Gruß
Bernhard

GoerliRC
Schaut ab und zu mal vorbei

#14 erstellt: 18. Jun 2008, 10:57

Das ist 100% richtig

Aber darum ging es mir ja ursprünglich gar nicht.

[Beitrag von GoerliRC am 18. Jun 2008, 10:59 bearbeitet]

Sunny23
Gesperrt

#15 erstellt: 18. Jun 2008, 12:58

Wenn du mehr Bandbreite willst, dann kannst du es mit "current feedback" versuchen.

http://home.no.net/andiha/articles/audio/dcamp.htm

Kay*
Inventar

#16 erstellt: 19. Jun 2008, 05:03

Ach so,

die Störungen auf der Versorgung haben nix mit
Taktfrequenz und Laständerungen zu tun!?

Na, da muss man wohl Regelungstechniker sein,
um das zu verstehen.

GoerliRC
Schaut ab und zu mal vorbei

#17 erstellt: 19. Jun 2008, 12:39

Wer kommt den hier immer mit Störungen.
Darum geht es doch in dieser Diskussion gar nicht!

Ja sicher ist ein SNT ein übelster Störer, ebenfalls gibt es einen Zusammenhang mit der Schaltfrequenz.
Bitte zeig mir einen Satz indem ich das Gegenteil behaupte!!!!

Patrick

Kay*
Inventar

#18 erstellt: 20. Jun 2008, 23:22

Ja sicher ist ein SNT ein übelster Störer,

wo schreibe ich denn darüber?
Ich geb's auf.

pelmazo
Hat sich gelöscht

#19 erstellt: 21. Jun 2008, 08:38

Ich weiß nicht ob es hier so sinnvoll ist die Regelungstechnik zu bemühen...

Das Polsplitting dient ja erst einmal dazu, den Verstärker ohne Gegenkopplung zu "disziplinieren", eine über-alles Gegenkopplung kommt dann noch dazu. Und Letztere kann durchaus D-Anteile haben, wie Du durch Blick auf diverse Verstärkerschaltungen sicher schnell erkennst.

Dir geht es also vermutlich darum, daß die Schleifenverstärkung des kompensierten Verstärkers (also mit Polsplitting) zu höheren Frequenzen hin abnimmt, und damit auch seine Fähigkeit Verzerrungen auszuregeln. Andersrum gesagt, wenn die Schleifenverstärkung auf höherem Niveau bliebe wäre der Klirr auch zu höheren Frequenzen hin besser.

Das nützt aber weniger als man vielleicht denken würde. Zum Einen ist Klirr bei Frequenzen ab etwa 8-10kHz schon außerhalb des Hörbereichs und fällt ohnehin nicht auf. Zum Anderen hat der Frequenzkompensationskondensator, der das Polsplitting bewirkt, einen linearisierenden Effekt auf die Spannungsverstärkerstufe, denn er stellt eine lokale Gegenkopplung in dieser Stufe dar. Letzteres heißt daß der noch nicht global gegengekoppelte Verstärker mit Polsplitting zwar weniger Verstärkung bei höheren Frequenzen hat, aber dort auch linearer ist, und folglich auch gar nicht mehr so viel Schleifenverstärkung braucht.