Gegentaktendstufe mit SA1106 & SC2581

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Guitarman95
Stammgast

#1 erstellt: 16. Nov 2011, 23:24

Guten Abend

Nachdem ich mit letztens mal eine kleine

Klasse-A Eintakt Endstufe gebastelt hatte, hab ich mich jetzt mal an etwas größeres gesetzt.

Ich hab Zuhause noch einen 300W 24V / 12.5A Trafo rumliegen und wollte damit mal eine Stereoendstufe zusammenbasteln.

Mit ein wenig rumrechnerei und überlegen hab ich mal nen Schaltplan entworfen, ist nichts neues, ist mir auch klar, aber ich wollt einfach mal mit meinen vorkenntnissen rumexperimentieren.

Hier mal der Schaltplan:

Hier die Datenblätter für die Endtransen, falls benötigt:

2SC2581

2SA1106

Auf die bin ich gestoßen als ich mit meinen voher berechneten Werten bei Reichelt nach geeigneten Transen gesucht hab.

Bei einer Betriebsspannung von ca. +/- 33V und RL = 8 Ohm sind die Transen großzügig dimensioniert.
(Formeln zur Berechnung auf der seite Loetstelle.net)

Die Treibertransistoren dürften bekannt sein, BD139/140...

Verbesserungsvorschläge und weiteres sind erwünscht, ich lerne gerne dazu.

Das Layout würd ich machen wenn klar ist dass das Teil auch Funktioniert.

MfG

[Beitrag von Guitarman95 am 17. Nov 2011, 00:01 bearbeitet]

Kay*
Inventar

#2 erstellt: 17. Nov 2011, 05:38

wenn klar ist dass das Teil auch Funktioniert.

was sagt die Simulation mit z.b. LTspice ?

Captain-Chaos
Hat sich gelöscht

#3 erstellt: 17. Nov 2011, 09:24

Hallo Guitarman,

ohne Emitterwiderstände wird die Endstufe wahrscheinlich thermisch instabil arbeiten und ohne Kompensation anfangen zu schwingen.

uweda
Stammgast

#4 erstellt: 17. Nov 2011, 10:30

moin !!!

schau da .

http://www.hifi-forum.de/viewthread-103-71.html

ich würde dem eingangs diff wenigstens ne 12v zdiode spendieren
q4 von b nach c 47 .... 100pf .
zu r8 ist n 100pf* kondensator parallel zu schalten.
*erst mal rein besser als nix .
c2 ist eher bei 100µf anzusiedeln.
c1 würd ich auf 220µ erhöhen .
r8 halbieren und r9 auf 680 ... 820ohm setzen.
es werden immer gleiche zonenfolgen zum darlington transi zusammengefasst .
die emitter der endtransis gehen über die 0,33 ohm emitterwiderstände zum ausgang die kollektoren zu den jeweiligen betriebsspannungen .
dann kann man auch integrierte darlingtons nehmen .
q2 und q3 bekommen nen be widerstand von 1 ... 3 kohm .
ne kurzschlußsicherung ist ne feine sache ....

mfg

[Beitrag von uweda am 17. Nov 2011, 11:12 bearbeitet]

Guitarman95
Stammgast

#5 erstellt: 17. Nov 2011, 19:48

So, mal ein wenig verändert (hoffentlich) nach euren Vorstellungen.
Sicherungen waren eh vorgesehen, hatte diese aber noch ncith im Schaltplan

Endtransis sind nun 'richtig' im Darlington verschaltet, Z-D vor der Eingansstufe ist jetzt auch drin. Eventuell noch ein C parallel zur Z-Diode gegen Rauschen?

Kay* schrieb:

was sagt die Simulation mit z.b. LTspice ? ;)

Mit LTSpice muss ich mich erst nocheinmal Ausseinandersetzen, ich hab das erst seit wenigen Wochen auf meinem PC. Wie man Simulationen laufen lässt & weiteres weiß ich, nur nicht wie man eigene Bauteile erstellen kann...

MfG

[Beitrag von Guitarman95 am 17. Nov 2011, 19:48 bearbeitet]

uweda
Stammgast

#6 erstellt: 17. Nov 2011, 22:29

moin !!!
wird ja langsam .
r3 und r4 kommen direkt zwischen b und e von t1 und q1 .
die b-e strecke von q2 und q3 wird mit 2 ...3 kohm gebrückt .
statt der 4 "endtransis" kann man auch integrierte darl. transis nehmen ( mj11015 / mj11016 z.b. ).
die zdiode brücke mit 220nf .
die b-c strecke von q2 und q3 brücke man mit 100 ... 330pf .
dann hat man die "kiste" eigentlich gezähmt .
die pf kapazitäten sollten nur so groß wie unbedingt nötig sein !!!!!
wie man die kapazitäten berechnet siehe link ....

ach ja hab für den diff. verst aus materialknappheit den mpsa92 genommen .
ist n pnp videotransi mit ner uce von satten 300v .
war noch aus nem nixie projekt übrig .
geht super !!!
n bc556 an dieser stelle "klang" total "dumpf" ... fürchterlich ....
und der preis stimmt auch ..

mfg

[Beitrag von uweda am 17. Nov 2011, 22:49 bearbeitet]

Guitarman95
Stammgast

#7 erstellt: 17. Nov 2011, 23:34

Der Tipp mit den MPSA92 ist super, Ich hatte einfach mal den Komplementärtypen des 2N5551 benutzt, mit dem hab ich bis jetzt gute Erfahrungen gemacht.

Hab die Schaltung vorhin mal mit LTSpice durchgenudelt, scheinen ganz schicke Ergebnisse bei rum zu kommen.
Ab 70kHz fängt das Signal an eher nach Sägezahn auszusehen, aber bis 50kHz Siehts soweit gut aus.

75 Watt an 8 Ohm sind drin (750mV Input), da gibts noch kein Clipping, ab 120W an 8 Ohm fängts an zu Clippen (1V Input).

Wenn gewollt kann ich auch mal einige Graphen von LTSpice hochladen.

Mit den Kapazitäten zwischen den c-e strecken werd ich mal sehen.

Bei den Endtransis wollte ich schon bleiben, Ich hab nämlich die möglichkeit die sehr günstig zu bekommen.

Gut, den Rest ergänze ich sobald ich Zeit dafür finde.
Ich bedanke mich schoneinmal für eure Hilfe!

MfG

Kay*
Inventar

#8 erstellt: 18. Nov 2011, 00:46

wäre parallel zu D1 ein Kondensator sinnvoll?

Guitarman95
Stammgast

#9 erstellt: 18. Nov 2011, 22:16

Kay* schrieb:

wäre parallel zu D1 ein Kondensator sinnvoll?

Das hab ich mich schon öfters gefragt. Das klingt aber eher nach einem Nein, so wie ich das vernehme...

Änderungen hab ich noch vorgenommen, Soweit alle bis auf den Kondensator Parallel zu D1.

So, hier mal eine Vorläufige Version in Spice, mit erstem Testdiagramm.

1kHz @ 900mV Input, ca. 110W Leistung an 8Ohm. Dürfte in etwa das Maximum sein, was an 8 Ohm rauszuholen ist, so wies aussieht.

Edit: V(n011) ist das Eingangssignal, V(n014) die Spannung die am Lastwiderstand anliegt und I(R17) der Strom über den Lastwiderstand.

C5, C7 und C8 werde ich nocheinmal genau berechnen, sind bis jetzt nur Schätzwerte.

MfG

[Beitrag von Guitarman95 am 18. Nov 2011, 22:23 bearbeitet]

uweda
Stammgast

#10 erstellt: 19. Nov 2011, 00:28

moin !!!!

sieht ja schon mal gut aus .
also bei +-35v sollen an 4ohm 100w drinn sein .
bei 8ohm ist´s n wenig mehr als die hälfte so um die 65 w .
d1 hab ich in meiner endstufe mit 220nf gebrückt .
die "treibertransis" haben zwischen b und c nen 220pf kondensator bekommen .
weniger ist hier mehr !!
den ruhestrom hab ich auf 45ma eingestellt .
die offsetspannung liegt bei 45/1000v .
bei 45mv kompensiere ich den offset nicht .

mfg

Guitarman95
Stammgast

#11 erstellt: 19. Nov 2011, 20:39

N'Abend zusammen!

Rein theoretisch sind doch laut
P = V²/R
bei +-35V mit 8 Ohm last...
P = (35 - 1V)² / 8
144 = 34²/8
also Maximal 144 Watt drin, oder nicht?
Das Lautsprecher nur eine Ohmsche Laast darstellen ist mir klar, aber 65 Watt klingt für mich etwas wenig...

Als Ruhestrom hatte ich irgendwas um die 60mA angepeilt.

Bei LTSpice bekomm ich als Offset 0mV Raus. Ich echt wird das natürlich anders aussehen (leider...), aber was solls.

Dann werd ich wohl doch noch einen C parallel zu D1 reinpacken.

MfG

zucker
Inventar

#12 erstellt: 20. Nov 2011, 00:22

Für eine Halbwelle:

Trafo 24V~eff x 1.4142 = 33.95V= - 1.4V Uv über Graetz = 32.5V=

32.5V - 1V Uv Uce sat am End-T = 31.5V Us (Spitzenwert der Amplitude) / 1.4142 = 22.27V~eff am Ausgang pro Halbwelle OHNE Berücksichtigung der Re (in Deinem Fall 0.33R)

22.27V~eff² = 496 / 8R Last = 62Wsin

Mehr geht da nicht.

Guitarman95
Stammgast

#13 erstellt: 20. Nov 2011, 00:30

zucker schrieb:

32.5V - 1V Uv Uce sat am End-T = 31.5V Us (Spitzenwert der Amplitude) / 1.4142 = 22.27V~eff

Mist, ich wusste doch, dass ich was vergessen hatte... Handelt sich nunmal um ein Signal und keine Gleichspannung...

Naja, 60W ist ja auch schon eine Ganze menge

MfG

Captain-Chaos
Hat sich gelöscht

#14 erstellt: 20. Nov 2011, 02:41

Dein erster Ansatz mit Compoundstufe im Ausgang gefiel mir besser. Gerade bei so minimalistischen Konstruktionen kann eine Compoundstufe einiges bringen.
Für den Differenzverstärker würde ich Transistoren nehmen, die eine höhere hfe mitbringen. 2SA970 oder BC560C.
In der zweiten Stufe benutzt du einen BD139, wenn du ihn mit einem 2SC2240 oder BC550C in Darlingtonschaltung betreibst bringt das noch enorm Verzerrungsreserve.

uweda
Stammgast

#15 erstellt: 20. Nov 2011, 20:23

moin !!!

Captain-Chaos schrieb:

In der zweiten Stufe benutzt du einen BD139, wenn du ihn mit einem 2SC2240 oder BC550C in Darlingtonschaltung betreibst bringt das noch enorm Verzerrungsreserve.

man könnte dort ja nen spannungsfesten npn darlington einbauen .
versuchsweise nen bd679a ...?
bringt das wirklich so viel ?

mfg

Guitarman95
Stammgast

#16 erstellt: 20. Nov 2011, 21:13

N'Abend.

Hab den Differenzverstärker ersteinmal so gelassen.

Die Compoundstufe ist nun auch wieder drin.

BC550 Gabs in LTSpice nicht, ich hab mal den BC547 genommen... ist das, was am nähesten dran ist.

Die neuste Version des Verstärkers:

Funktionieren tuts laut Simulation.

MfG

Edit:
Zwischen E von Q9 und V- kommt noch ein Widerstand mit 2.2k, hab ich vorhin vergessen einzuzeichnen....

[Beitrag von Guitarman95 am 20. Nov 2011, 22:02 bearbeitet]

Captain-Chaos
Hat sich gelöscht

#17 erstellt: 20. Nov 2011, 21:55

bringt das wirklich so viel ?

Dafür, dass man bloß einen Transistor zusätzlich braucht schon.

man könnte dort ja nen spannungsfesten npn darlington einbauen .
versuchsweise nen bd679a ...?

Wenn, dann würde ich an dieser Stelle nur einen linearen Darlington benutzen. Da ich keinen kenne, favorisiere ich lieber zwei gute Audio-Transistoren.
Die Transistoren 2SA1930/2SC5171 sind sehr linear und haben den Vorteil, dass das Gehäuse schon isoliert ist, man braucht keine Glimmerscheiben...

Bei dir ist Q1 ein 2N5550, der lässt sich thermisch nicht so gut koppeln.

Ich habe die Schaltung auch simuliert und komme auf ungefähr 0,0015%THD, das ist schon ganz ordentlich.
Wenn du willst, kann ich dir meine Variante zeigen.

Guitarman95
Stammgast

#18 erstellt: 20. Nov 2011, 22:07

Ja, ich hatte vorerst den 2N5550 genommen, thermisch koppeln geht natrülich schon

Ich hätte aber sowieso noch einen anderen genommen.
War vorerst nur zur Simulation.

Ich würde gerne mal deine Variante sehen, wenn du bereit wärst, diese hochzuladen

MfG

Captain-Chaos
Hat sich gelöscht

#19 erstellt: 20. Nov 2011, 22:22

Manche wollen lieber ihre eigenen Sachen manchen, was ich auch verstehen kann.

So weit mein Entwurf:

Die Modelle von den 2SA1106/2SC2581 hatte ich grad nicht zur Hand, aber meine Transistoren sind ähnlich.

Guitarman95
Stammgast

#20 erstellt: 20. Nov 2011, 22:29

Alles klar, Danke

Das sieht doch ganz ordentlich aus. Wenn du damit einverstanden bist werd ich das mal in Eagle Übertragen und ein Layout entwerfen.

Vielen Dank für eure Hilfe!

MfG

[Beitrag von Guitarman95 am 20. Nov 2011, 22:32 bearbeitet]

Captain-Chaos
Hat sich gelöscht

#21 erstellt: 20. Nov 2011, 22:43

Wenn du damit einverstanden bist werd ich das mal in Eagle Übertragen und ein Layout entwerfen.

Nur zu

Ich dachte nur, du willst selbst ein wenig die Schaltung mit LT-Spice optimieren.

Meine Modell kann ich hochladen.

Guitarman95
Stammgast

#22 erstellt: 20. Nov 2011, 23:21

Ich hab noch ein wenig in LTSpice rumprobiert.

Hab noch da ein paar Widerstände verändert & hier einen Kondensator angepasst... Sowas halt

Noch einige male durchsimuliert etc...

Für die Transistoren hab ich die benutzt, die am einfachsten verfügbar sind.

2SA1106 & 2SC2581 Bleiben natürlich, Werde als Treibertransis die BD 139/140 nehmen, als Klasse-A Treiber weiterhin den BD139 mit BC550C in Darlington und in der Diffstufe 2N5401 oder BC560C.

MfG

uweda
Stammgast

#23 erstellt: 21. Nov 2011, 13:24

moin !!!

der klasse "a" treiber muß soweit ich weis die volle +/- spannung abkönnen also so um die 70v + 20% reserve .
kann der bc550 das ab ?
ich würde zwei 2sc5171 nehmen .
die sind ausreichend spannungsfest.
in der diff stufe ist der 2n5401 oder der 2sa970 angesagt .
ein mpsa92 tut´s natürlich auch .
der bc560 dürfte mit ner uce von nur -65v etwas schwächeln ...

mfg

uweda
Stammgast

#24 erstellt: 27. Nov 2011, 12:11

moin !!

schon weiter gekommen ?

mfg

Guitarman95
Stammgast

#25 erstellt: 27. Nov 2011, 12:38

Moin!

Huh, Hab garnicht gesehen, dass du etwas geschrieben hast..

So wie der BC550 in Captain-Chaos' Schaltplan eingezeichnet ist, stellt die Spannung kein Problem dar, es liegt ja maximal 1/2 Vcc ab. Der liegt ja mit dem Kollektor auf GND

Nur der BC139 muss die volle Betriebsspannug 'abkönnen', welches bei dem mit 160 Uce kein Problem sein sollte.
Um sicher zu gehen könnte man auch noch den 2N5551 nehmen.

Bin im moment dabei das Layout zu entwerfen, find aber leider wg. Schule kaum zeit

Bestellen werd ich mir mal rein aus interesse MPSA92 und die 2N5401. Mal sehen welcher sich besser schlägt

MfG

Guitarman95
Stammgast

#26 erstellt: 16. Mrz 2012, 00:26

Guten Abend!
Nach Monate langem schwarzärgern in der Schule

bin ich endlich mal dazu gekommen, ein bisschen an einem Layout rumzuschrauben.

Habs erst mit nur einem Layer versucht, mir ist dann irgendwann aufgefallen, dass das nicht geht...
Die längeren Leitungen werden später alle noch mit Kupferdraht verstärkt. Folien-Cs (100n) werd ich direkt an die Pins löten, deshalb sind diese noch nicht eingezeichnet. Mir gehts erstmal ums grundsätzliche

Verbesserungsvorschläge nehm ich gerne an, nur bitte nicht direkt an die Gurgel springen falls was nicht passt

MfG

Captain-Chaos
Hat sich gelöscht

#27 erstellt: 16. Mrz 2012, 00:58

Ah, Du bist also noch am Ball

Habs erst mit nur einem Layer versucht, mir ist dann irgendwann aufgefallen, dass das nicht geht...

Ich kann Dir versichern, dass das geht

Und sogar besser als das von Dir mit den zwei Layern.

Viel zu lange und zu dünne Leiterbahnen. Das geht wesentlich kompakter. Du musst Dir vergegenwärtigen, dass jede Leiterbahn auch immer Antenne oder Sender ist. Je größer das Knäuel an Leiterbahnen, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass der Verstärker schwingt.

Schau Dir mal andere (gute) Layouts an und kupfer dort ein wenig ab.
Aber tröste Dich, die meisten Anfänger-Layouts sehen so aus. Ich kann mich noch gut an meine erinnern

Guitarman95
Stammgast

#28 erstellt: 16. Mrz 2012, 08:47

Moin!

Danke erstmal für die Antwort.

Das jede Leiterbahn eine 'Antenne' darstellt ist mir schon klar, mir ist auch durchaus bewusst, das die daraus folgenden Streukapazitäten, Leiterbahnwiderstände usw. nicht grade Stabilisierend auf den Verstärker wirken... Nur das immer gut/richtig umzusetzen fällt mir anscheinend schwer

Alle mit einem Layer zu berwerkstelligen könnte auch noch eine herausforderung werden

Werd ich mich heute nach der Schule nochmal dransetzten. Heutiges Ziel:
KOMPAKT!

MfG

Guitarman95
Stammgast

#29 erstellt: 16. Mrz 2012, 20:37

So, Meld ich mich mal wieder.
Nach einigen Frustrierenden Momenten bin ich ein bisschen zufriedener als voher...

Meinung dazu? Verschlimmbessert oder doch etwas besser?
Widerstände, die andere Bauteile überlappen, sind Drahtbrücken. Hab davon keine in Eagle... Kommen also nicht in die quere der anderen Bauteile.

(Falls noch ein Bild mit höherer Auflösung gewollt ist stell ich das auch gerne rein)

MfG

Captain-Chaos
Hat sich gelöscht

#30 erstellt: 17. Mrz 2012, 04:47

Moin,

schon viel besser

Es geht aber schon noch ein bisschen kompakter

Guitarman95
Stammgast

#31 erstellt: 17. Mrz 2012, 11:24

Captain-Chaos schrieb:

schon viel besser

Moin!
Wuhu, geht doch!

Ich kann ja mal versuchen, einige Bauteile durch welche zu ersetzen, die weniger platz einnehmen...
vllt auch den ein oder anderen Widerstand stehend anstatt auf der Platine liegend anzubringen. Spart ja vorallem bei den > 1 Watt typen einiges...

Vielen Dank erstmal für deine Geduld

MfG

Guitarman95
Stammgast

#32 erstellt: 18. Mrz 2012, 01:25

N'Abend.
Mit nur kleinen Änderungen aber wieder kleinerer Boardfläche und teils noch kürzeren Leiterbahnen:

MfG

audiophilanthrop
Inventar

#33 erstellt: 18. Mrz 2012, 02:25

Du hast jetzt +V und -V an gegenüberliegenden Enden der Platine, das ist eher ungünstig. Man will die Induktivität der Schleife +V - Endtransistoren - -V, wo die größten hochfrequenten Ströme fließen, möglichst klein halten. Das bedeutet vor allem Minimierung der aufgespannten Fläche (!). Deswegen werden die vom Netzteil kommenden Leitungen für +V und -V normalerweise verdrillt. Das geht mit diesem Layout schlecht. (Minimale Fläche bedeutet nicht minimale Länge.)

Außerdem sehe ich in deiner Masse ein paar abgeschnürte Bereiche, z.B. hast du um C5 eine Masseschleife. (Das sind so die Tücken der "flood fills".) Vergrößere vielleicht mal generell die Minimalabstände zwischen Leiterbahnen.