Puristische Endstufe in Klasse A

[Frankynstone]

Hallo Susie,

danke, dass Du Dir so viel Arbeit gemacht hast, die Schaltung auszufeilen. Wenn sie jetzt "unverschämt schnell" ist und sehr wenig verzerrt, heißt das für meinen Geschmack dann schon High-End im Sinne von sehr gutem HiFi und damit würdig, gebaut zu werden.

Verstehe ich richtig, dass ich in der letzten Schaltungsversion, die Du abbildest, nur noch den Ruhestrom der Endtransis durch Änderung von R14 und R15 (zusammen ein 25k-Einstellregler) auf z. B. 100mA herabsetzen muss, um die Verzerrungen nochmals zu reduzieren? Oder sollten R18 und R19 bzw. R9 und R12 auch verkleinert werden?

Ist bei modernen Transistoren die Faustformel auch noch gültig, dass bei einem Ruhestrom von etwa 30mA die Übernahmeverzerrung verschwindet? Leider hatte ich nie die Zeit und Energie dazu, mal eine simple Testschaltung zu bauen und selbst zu oszillografieren.

Du verwendest in den ersten beiden Stufen 2SA991 und 2SC1844 (die Datenblätter suche ich gleich), ist an denen etwas außergewöhnliches, oder kann ich bequem die bei mir massenhaft vorrätigen BCxxx verwenden, ohne die Schaltungseigenschaften entscheidend zu verschlechtern?

Ich werde nach einer Möglichkeit sinnen, wie ich selbst mit vertretbarem Aufriss in die glückliche Lage komme, Klirrkomponenten zu messen.

Bastelgrüße vom

begeisterten Frank.

[Susie Q]

Wenn sie jetzt "unverschämt schnell" ist und sehr wenig verzerrt, heißt das für meinen Geschmack dann schon High-End im Sinne von sehr gutem HiFi und damit würdig, gebaut zu werden.

Die wichtigen dynamischen Eigenschaften stehen gewiss nicht schlechter da, als manches, was sich high-endig nennt, das kann ich Dir aus Erfahrung sagen.
Nur was den lächerlichen Wirkungsgrad angeht ... das musst Du mit Dir selbst ausfechten (trete 10km 10% weniger auf's Gaspedal, und schon sind 10 Stunden Musik ökobilanzierbar ...)

Verstehe ich richtig, dass ich in der letzten Schaltungsversion, die Du abbildest, nur noch den Ruhestrom der Endtransis durch Änderung von R14 und R15 (zusammen ein 25k-Einstellregler) auf z. B. 100mA herabsetzen muss, um die Verzerrungen nochmals zu reduzieren?

Auf keinen Fall, ich schrieb ja Folgendes abschliessend (oder vorausschauend) unter die Schaltung, achte auf das fett Geschriebene:

Eigenzitat: Dimensioniert man den Stromverstärker allerdings für Klasse AB-Wirkungsgrad (~ 65% max.) 3-stufig-lokal gegengekoppelt, sind dessen Verzerrungen so gering, dass die Über-Alles THD nochmals um eine halbe Zehnerpotenz bzw. IM um Faktor 3 verringert werden können, bei unveränderter Bandbreite und Slewrate. Zit. Ende

Ist bei modernen Transistoren die Faustformel auch noch gültig, dass bei einem Ruhestrom von etwa 30mA die Übernahmeverzerrung verschwindet?

Kann ich so nicht bestätigen, das hängt davon ab, wie die Schaltung großsignalmäßig sich verhalten soll und von der Art des Stromverstärkers, wie Multi-Emitterfolger, Verbundschaltungen aus lokal gegengekoppelten Kollektor- und Emitterschaltungen und natürlich in Kombination mit VMOS-Fet's.

Du verwendest in den ersten beiden Stufen 2SA991 und 2SC1844 (die Datenblätter suche ich gleich), ist an denen etwas außergewöhnliches, oder kann ich bequem die bei mir massenhaft vorrätigen BCxxx verwenden, ohne die Schaltungseigenschaften entscheidend zu verschlechtern?

BC550C/560C sind geeignete, rauscharme Kandidaten mit hohem ß, nur: Manche Exemplare taugen in punkto Rauschen gerade noch als Relaistreiber, japanische Transistoren scheinen mir zuverlässiger zu sein (von den insgesamt meist besseren Eigenschaften nicht zu schweigen).

Edit: Die BC-Models verursachen einen ca. 30% höheren THD! Demnach haben die Japans ein deutlich höheres ß. Wegen der niedrigen ub kämen übrigens auch Superbeta-Typen für die 4 Diamondtransistoren in Frage - würde ich in praxi glatt testen (für die Simu gibt's leider keine).

[Susie Q]

Ich sah gerade noch was, Frankynstone:
Verstehe ich richtig, dass ich in der letzten Schaltungsversion, die Du abbildest, nur noch den Ruhestrom der Endtransis durch Änderung von R14 und R15 (zusammen ein 25k-Einstellregler)

Der Einsteller sollte so nicht beschaltet werden! Wenn beim Drehen oder durch ein Unbill je der Schleifer auch nur für einen kurzen Moment abhebt, ist die Zenerspannung futsch und die Sicherungen fliegen raus (die dicken ON's müssen aber den crash SOA-mäßig über flinke Sicherungen wegstecken ... fragt sich, wie Du und das Basschassis mit der DC am Ausgang umgehen wirst, wenn nur eine Sicherung schmilzt ... eine Sicherung oder ein Relais in der Lautsprecherleitung verbiete ich Dir hiermit gleich mal nachdrücklichst *gg*). Da überdies Feinfühligkeit gefragt ist, kämen diese preiswerten 10-Gang-Cermettrimmer in Frage, welche keinen Stress beim Abgleich und auch sonst machen.

Ich habe Dir mal dieses und einige weitere Vorschläge zur Komplettierung der Schaltung in's Schematic gemalt, siehe gleich. Die Tiefpässe in den Versorgungsleitungen machen +/-ub glatt wie ein Kinderarsch, insbesondere diejenigen für die empfindsame Diamondstufe - stabilisierte Betriebsspannungen und/oder ein schlechter Wert für die PSRR sind damit kassiert - und je niederohmiger der Trafo, desto besser (ich würde mich aus diesem Grund mit 250W-Ringkern pro Kanal nicht lumpen lassen, wenn schon beklöppelt, dann richtig *g*).
Der Trafo könnte vielleicht ein Problemchen werden: 2x 18V~ ca. 7A wären angesagt.
Nur nebenbei: Solche Sachen lasse ich mir denn auch z.B. bei Burmeister speziell anfertigen, mit sämtlichen weiteren Spannungen plus Schirmwicklung, die eine Gerätschaft so braucht. Der Umformer gibt dann mit sämtlichen Wicklungen ein schönes Rundumpacket ab und kostet überdies kaum mehr als von der Stange genommen.

Kleine Dimensionierungshilfe.

[Frankynstone]

Aha, da haben wir es mal wieder: Schirmwicklung im Netztrafo. Ist die dafür zuständig, dass keine kapazitive Verkopplung zwischen Primär- und Sekundärseite stattfindet? Ist das dieser Draht, der aus manchem Trafo herausragt und keine elektrische Verbindung zu irgend einem anderen Leiter hat?

Bei vielen Geräten spüre ich mit meinen zarten E-Technickerhänden, dass das Gehäuse unter Wechselspannung steht, das verschwindet fast immer nach Umdrehen des Netzsteckers. Auch bei meiner elektrisch vollkommen einwandfreien Schreibtischlampe aus lackiertem Metall spüre ich das.

[Susie Q]

Was meint denn WikiGoogle zu Schirmwicklung?
Ich stelle mir beide Trafowicklungen kapazitiv besehen als zwei waagrecht hintereinandergeschaltete C's vor: wundervoll, wie der ganze Oberwellen-Netzschmutz die Sekundärseite infiziert.
Dann verbinde ich die mittendrin zwischen den C's liegende Schirmwicklungs-Kondensatorfläche nach unten mit Null/Masse/Erde - die Wirkung könnte man sozusagen als Firewall für Netzschmutz benennen, oder nich'? Alle hohen Frequenzen, die mehr oder weniger bedämpft an der Impedanz dieser Firewallkapazität "abprallen", fliessen geradewegs über den Nullleiter in's Netz zurück, tiefere Frequenzen dringen erst gar nicht ein (Letzteres war allerdings bei der Koppelkapazität vorher auch schon so - je nach Kapazität eben).

Was anderes: Die Schaltung des Frenchmän ist nach ein paar weiteren Modifikationen engültig über den Jordan, ich simuliere gerade Spannendes, u.a. 0.0007% Klirrfaktor/Kategorie B = Nichts, und bewege die Schaltung fliessend von A nach AB. Eigentlich schon AB, womit mit deutlich gesteigertem Wirkungsgrad natürlich sofort der Wunsch nach einer etwas höheren Ausgangsleistung - sprich Betriebsspannung aufkommt.

Da mir jedoch Wattomanien fremd sind, würde ich mich mit gerade noch duldsamen, erheblichen gut 100Watt/4R anfreunden und mich im Verlaufe dessen zu einem wunderbar altmodischen 2x24V/10A Eierkern aus Deutschen Landen für weniger als 40 Euronen hingezogen fühlen (die wahrscheinlich nicht vorhandene Schirmwicklung wird durch ein sekundärseitiges Tiefpassfilter aus Lade- und Siebteil ersetzt).

Billig & Sozial, Leistung & Effizienz, Ressourcen schonend & unspektakulärer Aufwand, Niedrigste Verzerrungen & (irgendwie) Vernunft & Fuchserei - alles in Einem, so schmeckt mir das eher, Frankynstone. Ich glaube, das wäre vielleicht ein neues Thema, oder ? (obwohl, der Rückwärts-Traffic ist ja leider nich' so dolle, und womöglich schießt das und das detaillierte Besprechen in einem Lautsprecherforum doch zu weit über das Ziel hinaus ?)

[Frankynstone]

Hatte ich also richtig geraten mit der Schirmwicklung. Der Vergleich mit der Firewall gegen Netzschmutz ist ausgesprochen treffend.

Wohl wahr, das gehört eigentlich ins HiFi-Forum. Aber als Freund des Verstärkerselbstbaues, der leider zu wenig Zeit hat, um ein Projekt nach dem anderen zu realisieren, finde ich es eigentlich hier auch nicht verkehrt.

Wenn Du die 0%-Klirr-AB-Schaltung fertig simuliert hast, baue ich die als reine Stereoendstufe auf und stöpsel die direkt an den geregelten Ausgang vom Onkyo-CD-Player.

Ich renn gleich in den Keller und sage Dir, was meine Trafos ausspucken, vielleicht kannst Du damit mal durchsimulieren. Sind LL-Kerne von eBay. Würde einen Trafo für die positive und einen für die negative Spannung nehmen. Wegen der High-Endigkeit in separatem Gehäuse. Falls die zu lahm sind, muss ich halt in den sauren Apfel beißen und zu Sullus fahren, die haben auch Trafos, da brauche ich Conrad nicht.

[dunkelbunt]

@SuzieQ
Bezgl. "Rückwärtstraffic":
Ich verfolge jedes Deiner Postings hier in diesem Thread mit Vergnügen und erwarte jetzt natürlich den nächsten sehr gespannt.

Neugierige Grüße
Fred

[Susie Q]

Wow! Dankeschön, Fred!

Wegen dem Trafo, Frankynstone - vom Conrad muss der natürlich nicht gerade sein, ich fand ihn dort nur als Beispiel: Diese paar Hundert Watt starken, verschweißten EI-Kerne mit 24 Volt scheinen mir weit verbreitet zu sein (Halogen, Ladegeräte, Universalnetzteile etc.) und vor allem sind sie preiswert und gegen den relativ hohen Innenwiderstand ist nichts einzuwenden, im Gegenteil, der läßt sich per Lade-C bereits als Siebglied (Tiefpass) zur Vermeidung von Oberwellen nützen, und: EI- und M-Kerne fahren weicher in die Sättigung, als Ringkerne, das finde ich sogar wünschenswert, wenn ich es mir recht überlege (mein Ideal sind zwar Schnittbandkerne, die kosten allerdings was ...)

Kurzum, die 24V passen IMO wunderbar zwischen Wattomanie und Röhreneintakter, resultierende +/-Ub = je 32V "Mittellast" bleibt jetzt erst mal der Simu-Standart (Änderungen möglich).

PS, Fred, hast du zufällig eine Ahnung, welche Signale man mixen müsste, um einen allgemein gebräuchlichen TIM-Standart zu befolgen?

[dunkelbunt]

Hallo Susie,
ich weiß nicht, ob es einen Standard dafür gibt. Aber ich geh mal davon aus.
Ich hab aber was in dunkler Erinnerung mit ~ 4kHz Rechteck und 15kHz Sinus.

Hilft Dir das weiter?

Grüße
Fred

Edit: Das Verhältnis der Amplituden von Rechteck:Sinus war, wenn ichs recht in Erinnerung habe, 4:1.

[Susie Q]

Genau, so in etwa erinnere ich es aus Elektor. Es gibt allerdings noch andere Formate.
Aber ich hätte es gerne zu 100% sicher, vielleicht kannst du ja mal recherchieren? Flankensteilheit des Rechtecks und so (meine eigene Methode zu Vergleichszwecken ist 2x Sinus = 9.8kHz + 240kHz 2:1 - sorgt sicher für Irritationen in einem schlechten Amp, aber natürlich nicht allgemein handhabbar)

[Frankynstone]

Also für die gängigen Verstärkerschaltkreise von National werden Intermodulationsverzerrungen bei folgenden Mischungen aus 60Hz und 7kHz gemessen: 4:1 und 1:1. Das ergibt dann typische Werte, wie z. B. 0,004% und 0,009% bei LM3886T. Was die Abkürzung SMPTE hinter den Mischungsverhältnissen heißt, hab ich nicht recherchiert.

[dunkelbunt]

Info kurz vor Mitternacht:

Dr. Otala verwendete 3,180kHz:15,00kHz.
Was die Steilheit des Rechtecks betrifft, so sollte sie imho mindestens die Slewrate des Verstärkers betragen.

Grüße
Fred

[dunkelbunt]

Hallo Franky,
IM- und TIM Verzerrungen sind zwei unterschiedliche Dinge.
Bei IM speist man einen Verstärker mit zwei unterschiedlichen Sinussignalen und mißt, welche Seitenbänder durch Intermodulation hinzugedichtet werden.
TIM sind die Verzerrungen, welche, vereinfacht gesagt, auftreten, wenn der Verstärker dem Eingangssignal nicht mehr folgen kann. Das heisst, wenn die Gegenkopplung wirklich zu spät kommt.

Grüße
Fred

[Susie Q]

kurz eingeschoben

Hallo Frankynstone,

ich habe hier ausser Konkurrenz eine bipolare CFB nur-AB Schaltung, die an 1 Ohm stabil bleibt (wenn in praxi das Netzteil nicht in die Knie geht). Kurzdaten: ca. 250Watt an 3R, an dieser Last bei 80% Vollaussteuerung 0.0008% THD, IM in ähnlicher Region (je nach Mischsignal), ca. 140V/µs, Bandbreite ca. 2MHz. Jedoch mit 23 teilweise teuren Videotransistoren und zusammen über ein halbes Hundert C's und R's komplex (<--wie man sieht *lach*)
- Sehr uncharmant, oder?

- Geht es immer noch um die konsequent leichtgebaute Droge Klasse A in Reinform?
Eigentlich fände ich die bisherige 11-Transistoren Metamorphose mit der 24V-Betriebsspannung beizubehalten doch mal ganz witzig, weil stufenlos von A nach AB justierbar. THD liegt im Mittel um 0.003% (reine Oberwellen lt. Fourier, ohne Noise) bei einer (mittleren) 6R-Last und Ruheströmen zwischen knapp 200mA Klasse AB und 1.7A Klasse A, interessant zu klären, ob man klanglich tatsächlich einen Unterschied zwischen A und AB wahrnehmen könnte.
- Charmant, weil nix dran und trotzdem viel drin.
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TIM und IM Standarts: wir sollten das einkreisen

[Frankynstone]

Ein interessanter pnp-Transistor für die Eingangsstufe wäre SC309e mit einem typischen F = 1,2dB und typischer fT = 350 MHz. ABER die Spannungsfestigkeit Uceo = 25V ist Schmerzgrenze.

Weiterer Kandidat, der gerade mal 0,08 Złoty pro Stück kostet, ist der BC415 mit seinen Daten:
Uceo = 45V
Ic = 100mA
fT = 200MHz
Ptot = 240mW

Datenblätter findet man zu diesem Typ von zwei Sorten: entweder man muss dafür bezahlen, oder man kann nichtmal mit Adobe Professional speichern oder bearbeiten. Copyright-Scheiße bringt mich noch mal um meinen scheißverdammten Verstand. Ja, ich weiß, mit Linux wär das nicht passiert.

Central Semiconductor macht mir etwas Angst, denn in BC309, BC415, BC559 und weiteren steckt der gleiche Chip drin!
http://www.centralsemi.com/pdf/CP588.pdf
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Ok, ich hab meine vier LL-Kerntrafos gemessen, die Leerlaufspannungen liegen bei 40V (kein Typenschild) bzw. 42V (Typenschild: 38V, 4,2A, 160VA). Beide Sorten sind doppelt vorhanden und haben gleichen Kernschnitt.

Meine unseriöse Idee wäre, die ungetypten primär in Reihe zu schalten, kommen entsprechende 2x16V Nennspannung raus, nach Gleichrichtung ca. 25V in Ruhe und 22V bei Nennlast. Man nutzt so natürlich die Trafos nicht voll aus, das ist mir klar, den Skundärstrom von 4,5A sollte man nicht ständig überschreiten.

Andererseits habe ich einen M-Kerntrafo mit 24V, 250VA (Halogenlampe im Overheadprojektor), mit zwei starken Einweggleichrichtern, großen Elkos und Gyratoren ließe sich ein relativ seriöses Netzteil bauen, das belastet zweimal 30V ausspuckt. Da eh eine massive Kühlung her muss und die Spannung stabil sein soll, könnte ich auf vielleicht zweimal 28V analog runterregeln.

Der Trafo aus dem Technics SU-CH7 ist für einen Verstärker mit zweimal 25W + etwa zweimal 10W (Bi-Sexual-Amping) ausgelegt, also zu schwach. Dabei wundert mich die wahnsinnig hohen Leerlaufspannungen von 26V, womit wir bei plusminus 36V (die aber auch in dem Verstärkerlie mit kräftigen Transistoren abgeregelt werden).

Ich kriege noch einen wunderbaren Trafo demnächst zurück, der einem Kenwood Verstärker mit 60W/Ch entstammt. Der wird wahrscheinlich besser passen, als der obengenannte ganze lahme Rest.
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In diesen Ferien komme ich nicht mehr dazu, dieses Projekt umzusetzen, aber in den nächsten könnte es werden, wenn nicht der Röhrenverstärker dazwischen kommt, den ich für einen Freund bauen soll. Wie ich den kenne, kann ich das aber noch ein Jahr schleifen lassen.

Und damit verabschiedet sich der Franky, nicht auf A-Klasse besteht, wenn AB nicht hörbar schlechter wird. Vielleicht ließe sich eine Umschaltung realisieren.