Projekt Eigenentwicklung + -bau Endstufe

[Frankynstone]

Bin gespannt auf Kommentare der Profis. Das ist nur das Steuergerät, was die Pulsweitenmodulation erzeugt, mehr nicht:

Klasse-D-Konzept

Eine Kurzbeschreibung in schlechtem Deutsch steht dabei. Das Konzept ist ultra billig, gaaanz simpel, wahrscheinlich funktionsfähig.

Was die Leistungsschaltstufe betrifft, werde ich meinen Kumpel LameM mal nerven, der will was mit MOSFETS machen. Ich hätte was bipolares gemacht.

Ach ja, je nach Leistung müsste man noch ein Unfallverhüterli einbauen, also, wenn jetzt der Dreieckgenerator noch nicht läuft, dann darf auch der Trigger nicht auf die Endstufe. So ein "Detektor" wird auch noch mal einen Transistor oder einen OPV und bissel kleinkram brauchen.

[geist4711]

schöne schaltung
ich mach mich jetz mal unbeliebt.....
nimm doch für die schaltstufe ein-zwei schöne EL/PL519 statt schnöde mosfet's;-)
natürlich bräuchte diese eine vor-röhre zur spannungs-verstärkung.
diese idee kam mir spontan, wo ich deinen aufbau sah, dann ist auch der eingangs-widerstand der
schaltstufe auf sicher hochomiger als der lastwiderstand - gut fürs ic....
mfg
robert

[BN]

Hallo,

ich mache mich jetzt auch mal unbeliebt...

Das Konzept ist ultra billig, gaaanz simpel, wahrscheinlich funktionsfähig.

Das ist eben genau der Punkt: Du weißt nicht genau, ob die Schaltung funktioniert. Sorry, daß ich das so drastisch formuliere, aber ein Schaltungsentwurf, bei dem man nicht weiß, ob er funktioniert, ist nicht viel wert.

Zunächst wäre es wichtig, die Dimensionierung der Bauteile noch zu vervollständigen, z.B. der Widerstände für die Hystere und dann zu überlegen, ob die Schaltung auch unter allen denkbaren Bedingungen funktionieren kann. Es wäre sicher auch lohnend zu berechnen, ob der Dreieckgenerator wirklich ausreichend linear arbeitet. D.h. eine Abschätzung des Klirrfaktors wäre schon nicht verkehrt. Sind es nun 0.01%, 0.1%, 3%, oder 10%?

Analogverstärker werden oft erst simuliert, z.B. mit Spice, bevor die Schaltung das erste Mal aufgebaut wird. Dabei geht es weniger, darum, herauszufinden, ob die Schaltung prinzipiell funktioniert, sondern darum, die Verzerrungen und das dynamische Verhalten abzuschätzen. Dies könnte man auch bei einem Digitalverstärker machen. Die Simulation ermöglicht oft Einblicke in die Schaltung, die am "lebenden Objekt" nicht möglich sind. Z.B. der Betrieb ohne Gegenkopplung ist in der Simulation möglich, in der Realität oftmals nicht, wenn die Gegenkopplung gleichzeitig die Arbeitspunkte einstellt.

Grüße

Bernhard

[Frankynstone]

Moin.

@Geist: ja, sowas kann man machen. Der Ausgangsübertrager wird ein wirksamer Bestandteil des Ausgangsfilters. Leider bringt das keinen nennenswerten Gewichtsvorteil gegenüber einem normalen Röhrenverstärker. Lediglich der Netztrafo könnte ein Drittel schwächer sein.

@BN:

ich mache mich jetzt auch mal unbeliebt...

Das soll bei mir erstmal einer schaffen *g* bin ein gutmütiges Tierchen.

Schaltungsentwurf, bei dem man nicht weiß, ob er funktioniert, ist nicht viel wert.

Ich möchte ja auch erstmal Meinungen zum Konzept lesen. Außerdem wollte ich das Forum nicht warten lassen, es kommt in kleinen Häppchen, ein Zeitproblem. Kann gut sein, dass ich mir morgen oder übermorgen die Zeit nehme, einen Testaufbau zu realisieren und die Oszillogramme hier hinpacke.

vervollständigen, z.B. der Widerstände für die Hysterese

Werden experimentell ermittelt und mit drei weiteren OPVs des gleichen Typs bestätigt oder korrigiert. Dann gibt es einen verbesserten Schaltplan und ich entferne den alten. So gibt es immer nur eine aktuelle und gültige Version.

ob die Schaltung auch unter allen denkbaren Bedingungen funktionieren kann.

Wenn sie je funktioniert, dann in einem trockenen Raum bei Zimmertemperatur. Alles andere ist nicht vorgesehen und wird nicht getestet.

Abschätzung des Klirrfaktors wäre schon nicht verkehrt.

Wird im Endeffekt stark Aussteuerungsabhängig. Bei geringen Aussteuerungen theoretisch 0% (praktisch gibt es Klirr durch den verwendeten OPV im Bereich von 0,01% und zusätzlichen Klirr durch die Hauptfehlerquelle: Leistungsschaltstufe) bis mehrere % Klirr bei hoher Aussteuerung, da ohne Gegenkopplung der Rückgang der Betriebsspannung nicht ausgeglichen wird und somit in die Verstärkungskennlinie eingeht. Die Krümmung des Dreiecks ist auf dem analogen Oszi nicht zu erkennen, habe ich bei einer ebenso aufgebauten Schaltung angesehen.

Analogverstärker werden oft erst simuliert

Dies ist eine selbstoszillierende Schaltung, mir aus Uni und Schule bekannte Simulationsprogramme geben unbrauchbare Ergebnisse aus. Kann mir jemand ein Free-, Share- oder Mausware-Programm empfehle (Internetadresse, hack, ckrack)?

wenn die Gegenkopplung gleichzeitig die Arbeitspunkte einstellt.

Ich will ja nicht überheblich wirken, aber eine Gegenkopplung für Signale unwirksam machen und nur noch den Arbeitspunkt damit zu stabilisieren ist ganz einfach möglich und dauert auf dem Versuchsbrett genau nur die berühmten 17 Sekunden, wie am Simulator.

@alle:

Mein MOSFET-Kumpel hat für die Leistungsschaltstufe keine Zeit. Deshalb nehme ich gerne Vorschläge entgegen, die simpel und billig sind. Am liebsten in Form von Links für jeden sichtbar (für angeregte Diskussionen) oder per Mail an Frankynstone(Klammeraffe)gmx(Punkt)de.

lg

Frank

[Frank S]

Mit 08-15 Konzepten ist die Realisierung eines audiophilen Digitalverstärkers einfach nicht möglich. Nach Abwägung einiger Konzepte vom Dreieck-Rechteck-Wandler über Tripath und Philips bis zum IR habe ich mich entschlossen, vorerst die Finger davon zu lassen.

Ergebnis: Der Bau einer Digitalendstufe, die klanglich einer guten Analogendstufe entspricht, ist mit aktuellen Halbleitern nicht möglich.

Im Jahr 2005 noch über Impedanzwandler (vornehmer Ausdruck, genauer: Trafos) im Signalweg nachzudenken ist peinlich.

Zudem: Verstärkerbau lohnt sich nicht! Ebay ist voll von guten Verstärkern.

[geist4711]

@frank S
na dann hat ja selbst 'elektor' letztens eine 'voll peinliche' schaltung veröffentlicht.....
aber schön zu lesen, das DU dich an dieser stelle wohl aus der diskusion hier ausklingen willst.

@frankynstone
naja, an gewicht sparen hab ich da ehr weniger gedacht :-)
aber den aü auch gleich als filter zu nutzen fand ich schon interessant.
ich werde das evtl ma aufbaun, hab ja nenn paar dieser röhren hier.
könnte ein interessanter aufbau werden, für meinen noch fehlenden röhren-sub....
mfg
robert

[Frankynstone]

@Frank S: Es hat niemand behauptet, dass das audiophil wird. Es war Leistung ohne Ende gefordert (300 WpCh) und ich hab mich auf diesen Punkt einlassen wollen.
________________________________________________

Jetzt bin ich ganz anderer Meinung:

@Geist:

Mir fällt gerade was ein. Der Subwoofer braucht doch bloß eine Monoendstufe, Stufe und Taktgeber können also eine Funktionseinheit sein. Da kannst Du eine Röhren-Digitalendstufe ganz ohne Halbleiter bauen.

Suche bitte mal für Dich zum selber nachlesen ein Buch über Röhrengrundschaltungen raus. Es muss ein Multivibrator drin sein (denn irgendwie muss das getaktet werden) und bisschen was über Übertragerberechnung wäre auch nicht schlecht (Kopplungsfaktor, Streuinduktivität und solche Dinger).

Ich denke mir ein Prinzipschaltbild aus. Röhren müsste ich erst bestellen, deshalb überlasse ich die Experimente Dir. Schreib mir entweder mal eine eMail, oder mach einen neuen Thread auf. Das wird ganz toll, aber auch gefährlich (Schaltanwendungen auf große Induktivitäten haben es in sich).

[geist4711]

nach weiteren überlegungen und buch-durchsichten, bin ich auch zu dem schluss gekommen, das müsste sich eigentlich auch komplett 'in röhre' fertigen lassen.
ich werde da dran bleiben und parallel zu dir, hier ab un an mal was einwerfen :-)
wenns dich nich stört :-)
das wird allerdings kaum ein 'schnell mal eben' -geschichte, ich brauch für sowas immer viel zeit und überlegung - soll ja, wenn dann, was anständiges werden, jedenfalls im rahmen
dessen, was dabei rauskommen soll - ein sub-modul.
mfg
robert

[Frank S]

Oder per Schaltkontakt. Relaisspule in Reihe mit Öffner ergibt schwingendes System. Am zweiten Kontakt ist ein Rechteckimpuls mit schmalem tp abgreifbar. Über einen Kondensator kann jetzt das Modulationssignal am Knotenpunkt Spule/Öffner abgegriffen werden. Gegentaktscaltung ist möglich, Schaltrate für Subwooferverstärker ausreichend.

[BN]

Hallo Frankynstone,

Werden experimentell ermittelt und mit drei weiteren OPVs des gleichen Typs bestätigt oder korrigiert.

Um ein gutes Schaltungsdesign zu erreichen, reicht das Experiment mit zufällig ausgewählten Bausteinen nicht aus. Die Dimensionierung muß sich an den Datenblättern der Bausteine und den Anforderungen an die Schaltung orientieren. Dabei sollte immer der Worst-Case angenommen werden, das Ergebnis wird durch Berechnung ermittelt und weniger durch das Experiment (jedenfalls nicht in diesem frühen Stadium).

Ich meine Du kannst die Schaltung wie geplant aufbauen, durchmessen, wirst feststellen, daß sie nicht ideal funktioniert und dann eine neue Schaltung planen. Du kannst aber gleich von vorherein versuchen, die Schwächen der Schaltung zu analysieren und dann gleich zu einem verbesserten Entwurf übergehen und Dir den Zwischenschritt des Bauens sparen.

Die Krümmung des Dreiecks ist auf dem analogen Oszi nicht zu erkennen, habe ich bei einer ebenso aufgebauten Schaltung angesehen.

Das glaube ich Dir gern, aber wenn bei einem Verstärker ein Klirrfaktor unter 1% angestrebt wird, darf am Oszilloskop auch keine Krümmung sichtbar sein. Hier kommt man also auch nur mit einer Berechnug weiter.

Dies ist eine selbstoszillierende Schaltung, mir aus Uni und Schule bekannte Simulationsprogramme geben unbrauchbare Ergebnisse aus.

Dann ist das Modell falsch oder das Simulationsprogramm ist ungeeignet. Das was allgemein zur Verfügung steht und auch tauglich ist, ist das Uralt-Programm Spice. Der Kern von Spice ist Public-Domain, also umsonst. Den Bedienungsteil (das Original wurde für Lochkarteneingabe entwickelt) lassen sich aber die Hersteller oft teuer bezahlen. Vor einigen Jahren gab es Spicecad für Linux, diese Version war auf der Suse Linux Distribution frei verfügbar enthalten. Das fand ich trotz vieler Mängel ganz gut und liefert auch realistische Ergebnisse. So eine Simulation ist aber relativ aufwendig, weil es nur für wenige (integrierte) Bausteine ein Spice-Modell gibt und für noch weniger Bausteine ist das Modell einigermaßen realistisch (das gilt insbesondere für OPs), so daß die Baustein-Modelle auch noch selber gemacht werden müssen. Für einen guten Entwurf (d.h. vergleichbar mit einem existierenden Amp) ist die Simulation nach meiner Einschätzung trotzdem immer noch der kürzeste Weg.

Der Sinn der Simulation besteht darin herauszufinden, an welchen Stellen die Schaltung ausreichend ist und wo sie nachgebessert werden muß. Letzten Endes können die gewonnenen Erkenntnisse auch dazu führen, daß das Konzept komplett geändert wird, wenn sichtbar wird, daß die gestellten Anforderungen mit einem gewählten Konzept nicht erreichbar sind.

Soll der D-Amp nur funktionieren, d.h ohne jeden Anspruch auf Qualität, braucht es natürlich weder Berechnung noch Simulation sondern nur ein wenig Glück. Aber ich kann mir nicht vorstellen, daß mit einem grob suboptimalen Ergebnis jemand gedient ist oder wirklich zufrieden ist.

Grüße

Bernhard

[Frankynstone]

@Frank S: Cool, hält leider nicht lange durch. Mit mir bekannten Relais leider zuuu langsam für Subwoofer, da selbst höchstens im Grundtonbereich tätig. Ein Minirelais hatte ich als Zerhacker für eine Glimmlampe im Einsatz, das erreichte für wenige Minuten einige hundert Hz, dann waren die Kontakte schwarz.

@BN: Bin zu faul zum suchen, verrate mir doch bitte eine Internetadresse, wo ich ein freies (meinetwegen sonstwie abgespecktes) Spice kriege. Je vollständiger und illegaler, desto lieber. Auch gern per PN heimlich verraten, ich lösch die dann auch gleich wieder. Danke schonmal.

[BN]

Ein Spice für Windows gibts hier:

http://www.en.polyu.edu.hk/~scwong/

Das habe ich aber nie benutzt.

SpiceCad für Linux gibts/gabs dort:

http://home.t-online.de/home/martin.maschmann/

Bernhard

[Frankynstone]

Danke, ich werde es ausprobieren.

Ich würde mich sehr freuen, wenn es nicht "Zufallsgenerator" spielt, wie die bisher erlebten Simulationen. Ich hoffe auch, dass ich für alle verwendeten Bauelemente passende Spice-Modelle finde. Vieles ist ja auf der Homepage von tiki zu finden ...

[mamuesp]

Open-Source Class D

Hi!

Ich bin über einen interessanten Link gestolpert, dies ist ein Class-D-Amp unter der GNU Free Documentation License. Hat auch mit PSpice simuliert: http://listen.to/audioexperiment.

Edit: Die o.g. Schaltung scheint laut eines anderen Entwicklers nicht 100%ig ausgereift zu sein, ein anderer Vorschlag liegt hier verborgen: http://www.g0mrf.freeserve.co.uk/classd.htm

Gruß,
Manfred

[lenz]

Vielleicht hilft dies weiter:

http://www.acutechnology.com/ClassD/

Der Sörensen Amp wurde in der Tat in anderen Foren heftig diskutiert.

Auch ein Blick ins Nachbarforum ist ganz interessant:

http://www.hifi-forum.de/index.php?a...71&thread=1791