TDA7293 Schaltung

Hallo,

hier ein Ausschnitt aus der dem Hersteller-Datenblatt des TDA 7293 (typical application):




Der Kondensator C2 soll einen möglichen Gleichstromanteil aus der Gegenkopplung nehmen, wenn ich das Datenblatt richtig verstanden habe. In einer Variante dieser Schaltung, die ich woanders gesehen habe, besteht dieser Kondensator aus drei Kondensatoren, zwei 470µ Elkos gegeneinander in Reihe und ein 100n Kondi parallel dazu. Macht etwa 235µ in der Summe.

Welchen Sinn macht es, diesen einen Kondensator aus dreien zusammenzusetzen (und dessen Wert zu verzehnfachen)?

Das Eingangssignal wird im Bild oben über einen Hochpass (C1, R1) an den +Eingang geführt. In der besagten Variante wird noch ein Tiefpass dahinter gesetzt. Das Eingangssignal muss sich in der Variante quasi durch einen Bandpass zwängen, um an den Eingang zu gelangen.

Welchen Sinn macht ein zusätzliche Tiefpass hinter C1 und R1?

Für den Brückenbetrieb ist leider keine weitere Darstellung gemacht worden im Hersteller Datenblatt. Aus meiner Sicht müssten für die Brücke einfach zwei identische Verstärker aufgebaut werden, wobei einer von beiden das invertierte Eingassignal erhält, damit deren Ausgänge gegenläufg arbeiten. In der Variante jedoch wird für die Brückenschaltung der Eingangskondensator C1 des zweiten TDA (Slave) auf Masse gelegt und der Ausgang des ersten TDA (Master) über einen Widerstand an den –Eingang des Slave gelegt. Die Gegenläufigkeit der Ausgänge ist dadurch sicher auch gegeben, aber beeinflußt das nicht die Gegenkopplung des Slave auf negative Weise? Ich meine - wenn der Ausgang des Masters ungewollt leicht absackt, denkt der Slave dann nicht. „oh, ich muss auch runterregeln“, so dass Schwankungen sich eventuell vervielfachen (und schlimmstenfalls ein Schwingen die Folge sein kann)? Und wird das Rauschen des Masters dann nicht sogar versärkt auf den Eingang des Slave gegeben, so dass es in der Summe stärker rauscht?

Wie werden bei der Brücke Master und Slave eingangsseitig am Günstigsten miteinander gekoppelt?

[harry_m]

Re: TDA7293 Schaltung

"Welchen Sinn macht es, diesen einen Kondensator aus dreien zusammenzusetzen (und dessen Wert zu verzehnfachen)?"

Dieses Glied beeinflusst die Signalqualität, weil es in der Gegenkoppluns ist. Zwei Elkos sind notwendig, weil auf diesem Glied sowohl minus als auch plus Spannung angelegt werden. Überbrückung mit einem MKP sorgt dafür, dass es auch breitbändig genug ist. (Elkos haben bei Frequenzen im Ultraschallbereich Probleme).

Der zehnfache Wert sorgt dafür, dass die Gegenkopplung auch bis in die "Tiefsten Tiefen" konstant wirksam bleibt.

Unter den "application suggestions" im Datenblatt wird die Auswirkung einer geringeren Kapazität des Kondensators C2 beschrieben: "smaller than suggested => higher low frequency cutoff". Der Umkehrschluss ist zwar eine niedrigere Grenzfrequenz, aber eine höhere Kapazität für C2 wird erstaunlicher Weise nicht empfohlen; oder besser, da steht nix drüber - komisch irgendwie.

[Frank S]

C2 verstärkt die Gegenkopplung für niedrige Frequenzen erheblich - und verringert damit die Verstärkung für diese Signale. Dadurch wird u.A. Gleichspannung am Ausgang der Endstufe unterfrückt (Offsetfehler des TDAs aber auch Gleichspannung am Eingang).

Ein extrem großer C würde hier eine lange Ladezeit zur Folge haben; die Schaltung braucht dann ewig, um sich einzuschwingen. Andererseits bringt es nichts, die Grenzfrequenz der Endstufe unnötig zu verringern.

Günstigste Brückenkonfiguration ist, extern (aus dem Vorverstärker heraus) ein symmetrisches Signal jeweils an den + der TDAs einzuspeißen.

Pfusch ist es, im Brückenbetrieb den Ausgang eines TDAs an den Eingang des anderen TDAs zurückzuführen. Der Geräschspannungsanstand wird unnötig verschlechtert und die Dämpfung sinkt. Pfusch! Auch die HCA2200 arbeitet so! Murks!!!

Warum nimmt man dieses Konzept? Nun, um den zweiten Teil symmetrisch invertiert anzusteuern, muß man auf den - Eingang des TDAs gehen. Da dieser in Gegenkopplung arbeitet, liegt an seinem - Eingang aber eine virtuelle Masse an (0 V). Der Eingangswiderstand ist daher 680 Ohm wie R2. Ein Eingangswiderstand von 680 Ohm ist aber für die meisten Vorvertsärker nicht mehr annehmbar. Abhilfe wäre ein Impedanzwandler - aber für den geplanten Einsatz im TV und Kompaktanlagen ist diese Lösung zu aufwendig (nicht: aufwändig oder Maista der übertriiiibenen Lässischkeit).

[harry_m]

Original geschrieben von Frank S
Ein extrem großer C würde hier eine lange Ladezeit zur Folge haben; die Schaltung braucht dann ewig, um sich einzuschwingen. Andererseits bringt es nichts, die Grenzfrequenz der Endstufe unnötig zu verringern.

Dieser Kondensator muss nicht aufgeladen werden: denn von einer Seite liegt er auf dem Null, auf der anderen am "virtuellen Null" des OP-Eingangs. Was sich da einschwingen soll, ist mir auch nicht ganz klar.

Der C2 Wert von 235µF ist in der Tat sinnlos.

[Frank S]

Der Gleichanteil der Virtuellen Masse schwingt sich (auf sehr wenige Millivolt) ein.

Warum wird C2 nicht bipolar ausgeführt? Bei zwei Elkos gegeneinander in Reihe wird doch mindestens einer „falsch herum“ geladen - und Peng! Oder nicht? Interessanter Weise wird C2 auch im Hersteller-Datenblatt als Elko dargestellt. Das will mir nicht einleuchten.

"Günstigste Brückenkonfiguration ist, extern (aus dem Vorverstärker heraus) ein symmetrisches Signal jeweils an den + der TDAs einzuspeißen."

Wenn die Rückführung des TDA-Ausganges auf den Eingang des anderen TDAs nichts taugt (schaltungstechnisch finde ich das trotzdem elegant gelöst mit nur einem zusätzlichen Widerstand), bleibt ja nur noch der Einsatz eines weiteren OPs als Impedanzwandler hinter C1. Wobei einer der TDAs dann als invertierender und der andere als nicht-invertierender Verstärker verschaltet werden müsste:



Ginge das? Und welcher Operationsverstärker wäre als Wandler geeignet? Der darf ja nicht schlechter klingen als die TDAs. Oder gibt´s da ´ne andere elegante Lösung?

Nochmal zur Frage mit dem zusätzlichen Tiefpass hinter C1 in der weiter oben genannten Schaltungs-Variante: Der daraus entstehende Bandpass für das Eingangssignal will mir nicht recht einleuchten. C1 und R1 als Subsonic-Filter kann ich mir noch vorstellen, aber welchen Sinn macht es, das Frequenzband auch nach oben hin zu begrenzen?

[harry_m]

Wenn der Tiefpass bei ca. 100kHz greifen würde ist dagegen nichts einzuwänden...

Und nochmals: die ganze Eleganz des TDA7293 besteht an der Tatsache, dass es außer ein Paar Wirderstände und Kondensatoren nichts mehr braucht, um einen wirklich guten und günstigen Verstärker aufzubauen. Reicht der Strom/Leistung des einzelnen nicht, dann kommt die geniale Möglichkeit dazu, für 8€ die Leistung zu verdoppeln bzw. für 16€ zu verdreifaachen.

Wenn dies nicht mehr reicht, ist dieses Konzept am Ende: die Vorteile gehen verloren, die Nachteile bleiben. An Deiner Stelle würde ich mich fragen, ob das Konzept insgesamt stimmt. Wäre wirklich schade, so viel Einsatz, Geld und Arbeit hereinzustecken und danach feststellen, dass es ganz Vorne einen Denkfehler gab...

[Frank S]

Die Schaltung mit dem OP würde so funktionieren. Geeignet ist z.B. der NJM2068 und auch sonst jeder bessere OP.

Der Tiefpaß verhindert die Einstreuung von Rundfunksendern und ähnlichen Frequenzen. AM Sender könnten sogar demoduliert und hörbar werden. Diesen Filter hat jede Endstufe am Eingang.

Bipolare Elkos sind so aufgebaut wie 2 antiseriell geschalte unipolare Elkos. Der falsch gepolte Elko leitet dabei etwas, so daß sich der andere Elko aufladen kann. Er sperrt dann und der Strom hört auf. Deshalb wird kein Elko zerstört.

Elkos sind das Hauptübel der heutigen Elektronik und hauptverantwortlich für Ausfälle. Bipolare Elkos sind noch größerer PFUSCH. Man vermeide sie, wo immer es geht. Ein gutes Schaltungskonzept kommt OHNE bipolaren Elko aus.

Optimale Lösung hier: externen OP Integrator zur Offsetregelung (mit Folienkondensator). Siehe HCA2200. Siehe andere HighEnd Verstärker. Siehe viele PA Verstärker.

Der Elektor hat das auch, aber (wie fast immer bei Elektor und besonders bei ELV) nicht 100% zu Ende gedacht.

2 der 3-fach Platinen im Brückenbetrieb mit externem OP (und evtl. sogar Integratoren) ergäben eine sehr gute Endstufe. Der Aufwand mit 6 TDAs und 2 OPs ist gerade noch etwas geringer als bei einer diskreten Endstufe. Die Schaltung bliebe aber überschaubar. Und man könnte die Verstärkung der TDAs wegen dem OP etwas zurücknehmen und dadurch Bandbreite gewinnen.

Hallo Harry,

ich nehme an, deine 8-Euro-Leistungsverdopplung beziehst du auf die Parallelschaltung. So einfach bekommst du aus drei Bausteinen auch nicht mehr Leistung raus als aus einem. Zumindest nicht für ein und das selbe 8 Ohm Chassis. Mein Anwendungsfall bezieht sich auf ein 8 Ohm Tiefton-Chassis; da müsste man mit der Versorgungsspannung eventuell bis an die Obergrenze der Spannungsfestigkeit des TDAs gehen und die ist halt begrenzt. Der ideale Kompromiss für mehr Leistung bei möglichst niedriger Spanungsversorgung (und langer Lebenszeit der TDAs) scheint mir tatsächlich eine Kombination aus Brücken- und Parallelschaltung zu sein. Ich denke aber, mir genügt zunächst die Brückenschaltung. Wenn´s doch zu heiß werden sollte, dann kommen jeweils noch zwei TDAs parallel dazu. Ich sehe da gar nicht soooo viel Aufwand und auch keinen Denkfehler - außer vielleicht, die TDAs klingen scheiße. Das glaube ich aber nicht bei den vielen guten Kritiken.


Hallo Frank,

jetzt habe ich den zusätzlichen Tiefpass verstanden!

Ist das Problem des Elkos C2 in der Gegenkopplung "nur" eines mit der Zuverlässigkeit oder ist das darüber hinaus noch ein funktionaler Kompromiss (evtl. Mangel)? Ein externer "Offset-OP" findet sich auch in einer Applikation von National Semiconductor für den Endstufen-Baustein LM3886. Dort läuft diese Maßnahme unter dem Namen "Servo-Circuit". Allerdings ist mir dieser Schaltungs-Aufwand dann doch etwas zu groß. Was wäre, wenn man C2 einfach als Folie ausführt? Bringt das was? Ich mein, C1 ist ja auch so ein Folien-Dingens, glaube ich. Oder wäre das ein Kondensator im Coladosenformat?

"Geeignet ist z.B. der NJM2068 und auch sonst jeder bessere OP."

Ideal wäre ein einzelner OP in einem Gehäuse (es sollen ja räumlich getrennte Kanäle werden). leider weiß ich nicht zu unterscheiden zwischen einem guten, besseren oder sehr guten OP...

[Frank S]

Schaltungsaufwand ist ein OP und ein Kondensator und 2-3 Widerstände. Also nichts. Immer diese ausgeprägte Faulheit!

Ausfallen tun die Elkos bei diesem Einsatz nicht; die paar Millivolt halten sie aus. Den Titel High End verdient das nicht; enbenso wird der Offset auch nur teilweise unterdrückt (Verstärkung von TDA ist recht klein). Das Konzept funktioniert trotzdem tadellos. Nur sollte man den ursprünglichen Einsatzzweck nicht vergessen.

Jetzt hast du mir einen Floh ins Ohr gesetzt. Also raus mit den Elkos! Und her mit der Offset-Unterdrückung per OP! Nur wie? Und was genau muss wo hin? Wärest du bereit, mich bei der Änderung der Schaltung und der Dimensionierung der „Servos“ zu unterstützen?

Inzwischen habe ich das eine oder andere darüber gelesen (hat mir keine Ruhe gelassen) und bin dabei auf ganz unterschiedliche Schaltungsvarianten gestoßen. In einer Applikation von NSC (die mit dem LM3886) zum Beispiel, werden zwei Schaltungen verwandt: eine für invertierende und eine für nicht-invertierende Endstufen:

Servo für invertierende LM3886-Endstufe:



Servo für nicht-invertierende LM3886-Endstufe:



Insbesondere bei der nicht-invertierende Endstufe sind´s ja doch ´ne Menge Bauteile mehr. Die Widerstände R2‘ und R3‘ dort sind abhängig von den Widerstandswerten der Gegenkopplung des Verstärkers: R2‘=R2; R3‘=10*R3. Die Abhängigkeiten der Widerstände Rx und Ry sowie der Kondensatoren Cx und Cy sind nicht weiter erläutert, aber jeweils gleich groß: Rx=Ry >2M; Cx=Cy = 0,47µ. In einer Onkyo Applikation (diskret) habe ich auch so eine Servo-Schaltung gefunden, die ist aber noch wieder anders; noch mehr Bauteile, völlig andere Werte.

Gibt es universell gültige Schaltungen und Bemessungsregeln für so eine Offset-Unterdrückung?

Kommt noch was?

[Frank S]

Beide Konzepte sind jeweils das Optimum und je nach Einsatzzweck zu empfehlen.

Legt man die eingangswiderstände fest und die untere Grenzfrequenz, so lassen sich die Bauteilwerte individuell berechnen.

Einsatzzweck: TDA-Enstufen einzeln, parallel und in Brücke.

R2=680Ohm
R3=15kOhm
fgu~10Hz

Hier weiß ich schon nicht weiter...