DC-Servo, wie?

[raphael]

Hallo!

Öftermal liest man bei Beschreibungen von Verstärkern, daß ein DC-Servo zur Offsetregelung, bzw -vermeidung verwendet wird. Nun würde mich mal interessieren, wie die Schaltung für so einen DC-Offset aussieht und wie man diese Schaltung zu dimensionieren hat.

Raphael

[Frank S]

Die DC Offsetschaltung wird eingesetzt bei komplett DC gekoppelten Vesrtärkern. Mit ihr soll verhindert werden, daß sich Offsetspannungen des Verstärkers selbst sowie externe Offsetz mit erheblicher Gleichspannung am Lautsprecherausgang bemerkbar machen. Viele Geräte mit unsymmetrischer Betriebsspannung haben Ausgangselkos, die nicht unendlicg gut isolieren. An einem Eingangswiderstand von einigen 10-100kOhm bleiben dann schnell mehrere mV, die am Ausgang für einen deutlichen Offset sorgen. Im Fehlerfall können auch mehrere Volt entstehen. Bei einfacheren Konzepten wird dieser Problemetik mit einem Kondendator am Verstärkereingang begegnet, was auch sehr gut funktioniert. Meist die teureren geräte arbeiten mit der DC Servo, die aber nicht unbedingt bessere Eigenschaften haben muß.

Die DC Servoschaltung ist nichts anderes als ein Integrator (meist ein OP), der die Ausgangsspannung des Verstärkers integriert und auf den Eingang des Differenzverstärkers der Audiostufe gibt. Da der I-Regler vollständig ausregelt, wird der Offset am Ausgang bei idealen OPs vollständig ausgeregelt. In der Praxis kommt man auch mit billigsten OPs auf Werte von typisch unter 0,5mV.

Da der Integrator parallel zum kondensator einen Widerstand hat, erhält er in der Praxis Tiefpaßeigenschaften. Meist wird die Schaltung so ausgelegt, daß die Eckfrequenz bei unter 1Hz liegt. Das ist ein guter Kompromiss, der ein schnelles Einschwingen beim Power-on und gleichzeitig eine niedrige Grenzfrequenz des Verstärkers ermöglicht. Mit dieser Tiefpaßeigenschaft verhält sich die OP Schaltung aber wieder vergleichbar zum Eingangskondensator.

Die Offsetkorrektur kann bei jedem Verstärker mit und ohne Differenzverstärker am Eingang nachgerüstet werden. Man nimmt dazu einfach einen OP als invertierenden Integrator und klemmt den Eingang am Ausgang des Verstärkers an; den Ausgang am nicht-invertierenden Audioeingang des Audioverstärkers. Die Ankopplung muß natürlich sdireklt, also ohne Kondensatoren erfolgen; außerdem muß der Toneingang per Widesrtand entkoppelt werden, so daß auch bei Vorverstärkern mit niedrigem Ausgangswidesratnd die Sache funktioniert.

Der OP muß so ausgelegt sein, daß das vereinfachte Nyquist-Kriterium erfüllt ist. Sonst wird die Schaltung durch die 90 Grad Phasendrehung am Kondensator instabil und schwingt mit hohem Pegel herum. Man nimmt dazu einen OP mit von sich heraus hoher Phasenreserve und wählt die Verstärkung mit Hilfe des Parallelwiderstandes zum Kondensator so, daß die Verstärkung des offenen Kreisen (Open-Loop Verstärkung des OPs * Verstärkung der Gegenkopplung am Integrator) bei Erreichen der 90 Phasenreserve unter 1 liegt. Dann berechnet man die sich ergebende Grenzfrequenz der Schaltung. Kommt man nicht in den gewünschten bereich, so ist ein OP mit höherer Phasenreserve zu wählen.

[broesel]

Schaltung: Datenblatt vom LT1115; die Seiten 10, 11 und 13.

[Frank S]

Der eingesetzte OP kann schlechte Audioeigenschaften haben, da er ab 1Hz mit geringer Verstärkung arbeitet und somit kaum rauscht oder stört. Einzig die Phasenreserve und die Offsetspannung sollten gut sein.

[broesel]

Logo. Der 1115 wird in der Applikation ja auch nicht zum Offseten benutzt, sondern preiswerte(re) Brüder und Schwestern, um dem 1115 den Offset auszutreiben.