Ruhestrom in Endstufen

  • Die Sinus-Spannung am Oszilloskop war mit Widerstand nur etwas kleiner als ohne.

    Aber Störungen sind im Sinus keine zu sehen. Der Grund ist die Gegenkopplung. Und der linke Kühlkörper der Verstärkerendstufe bleibt im Leerlauf kalt, weil kein Ruhestrom fließt. Die Verzerrungen sind so winzig klein, dass man das nur über die Oberwellen sehen / messen kann, wie viel Ruhestrom nötig ist. So hattest du es doch schon vorher geschrieben.

  • klar hab ich es schon mal ausprobiert, ich würde grundsätzlich nichts empfehlen was ich selber nicht ausprobiert habe. Ich denke bei einem zu hohen Ruhestrom auch an die Umwelt. Zu viel Ruhestrom bedeutet einen höheren Stromverbrauch

    Entwicklung von low noise Stromversorgungen für Phono preamps
    Telefunken Musikus TW509 Studio TV mit Abwurfsäule PE 45/72 und Stanton 680
    1219 modifiziert mit 13" Eigenbau-Tonarm mit Ortofon OMB10
    HS32 mit 1010F/ CDS640

    1010 mit einem neuen asean Keramik System in einem Grundig Musikschrank
    Thorens TD124 mit SME3012, Ortofon MC10

    1009 mit shure M75 an high output mono phono pre und Graetz Sinfonia

    HS36 mit 1210/ CDS660

    P80 mit 1234 shure M75 mit high output MMpre

  • es besteht ja auch die Möglichkeit, dass nur durch die Treiber erstmal ein Ruhestrom fliesst, der so klein ist, dass an dem 0.22 ohm sehr wenig Spannung abfällt, kaum messbar!!

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  • es besteht ja auch die Möglichkeit, dass nur durch die Treiber erstmal ein Ruhestrom fliesst, der so klein ist, dass an dem 0.22 ohm sehr wenig Spannung abfällt, kaum messbar!!

    Dann nehmen wir mal ein einfaches Beispiel. Vielleicht reden wir nur aneinander vorbei.

    (zum Vergrößern anklicken)


    Skizziere doch mal bitte das Ausgangssignal ua, zum gegebenen Eingangssignal ue.

    Dass hier durch die beiden Transistoren T1, T2 kein Ruhestrom fließt, dürfte klar sein.

  • Vielleicht reden wir nur aneinander vorbei.

    das befürchte ich. Deine Skizze ist ein komplementärer Emitterfolger in B Betrieb. Hier ist jeweils nur 1 Transistor leitend. Das gilt aber nur für Frequenzen die kleiner sind als die Transitfrequenz der verwendeten Transistoren, bei einer höheren Frequenz kann es passieren, daß beide Transistoren gleichzeitig leitend sind, was zur Zerstörung derselben führen kann, da ein Transistor eine gewisse Zeit braucht um vom leitenden Zustand in den nichtleitenden Zustand überzugehen, siehe Tietze Schenk Halbleiter-Schaltungstechnik.Ausgabe 1980. Bei dem Ausgangssignal sollten die Übernahmeverzerrungen sichtbar sein, soviel Strom kann der OP nicht liefern um diese vollständig auszubügeln- was er aber versucht wegen der Gegenkopplung.

    Während meiner Ausbildung zum Elektroniker baute ich einen ähnlichen Verstärker mit einem OP, der komplementäre Transistoren ( BD139/BD140) treibt, allerdings habe ich den Transistoren eine Vorspannungserzeugung mit Temperturkompensation spendiert, damit die Endstufe im AB Betrieb läuft, zur Vermeidung der Übernahmeverzerrungen.

    Die Schaltung habe ich auf Lochraster aufgebaut, diese läuft heute noch, irgentwo muss ich noch die Skizze haben. Diesen Verstärker hab ich als Kopfhörer Verstärker und als Vorstufe benutzt, was gar nicht so übel geklungen hat.So eine Schaltung kann man für wenige Euro Bauteilekosten bauen, das wäre doch mal ein sinnvolles Bastelprojekt.

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  • ich denke bei einem zu hohen Ruhestrom auch an die Umwelt

    Ich denke auch an die Umwelt bei Querstabilisatoren, 100% abgebratener Konstantleistung und Röhren.


    Die skizzierte Schaltung kann funktionieren, wenn der OP schnell genug ist und hinreichend Verstärkung hat. Interessant bei dieser Schaltung ist der Verlauf der Ausgangsspannung des OP. Der Ausgang des Verstärkers kann dann durchaus verzerrungsfrei aussehen. Es gilt aber, den gesamten Frequenzbereich und Aussteuerbereich zu betrachten.


    Gruß Norbert

  • Hi Norbert,


    klar funktioniert das. Diese Schaltung haben wir so in der Schule aufgebaut. Ich musste etwas suchen, habe aber die Unterlagen wieder gefunden.😀

    1) OP als invertierender Verstärker

    2) OP als nicht-invertierender Verstärker

    3) OP mit Gegentakt-B-Komlementärendstufe (man kann einen OP auch vergewaltigen)

    -> Prinzip: Ein OP arbeitet immer darauf hin, dass zwischen inv. und nicht-inv. Eingang 0V herrschen.


    Die Aufgabe bei 3) war dann: Verstärkung berechnen und messen; uess ohne RL erhöhen, bis Begrenzung von uass eintritt; Sinus-Dauertonleistung für RL=16Ω, 8Ω, 4Ω, 1Ω mit Oszilloskop ermitteln. Das haben wir alles zusammen in kleinen Gruppen gemacht.


    eine gute Methode zur Einstellung eines unbekannten Ruhestroms wird mit sinus Genearator und Ozsi durchgeführt, indem man den Strom nur soweit erhöht, bis die Übernahmeverzerrungen nicht mehr sichtbar, und damit auch nicht mehr hörbar sind.

    die zitierte Methode erachte ich als fragwürdig.

    Auf dem Oszilloskop die Reinheit einer Sinuskurve zu bestimmen, ist nahezu unmöglich.

    Und dann müssen Verzerrungen im Sinus-Nulldurchgang ohne den Ruhestrom überhaupt erst einmal zu sehen sein.

  • wenn die Schaltung so toll funktioniert, kann man sich ja ab jetzt den ganzen Aufwand mit Vorspannungserzeugung und Temperaturkompensation sparen. Und da ja kein Ruhestrom fliesst, erreicht dieser klasse B Verstärker einen hohen Wirkungsgrad, und ist damit sehr umweltfreundlich.

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  • Briegel schrieb doch schon: Mit dem Oszi biste blind, was den Klirrfaktor betrifft.


    Und die OP-Schaltung ohne Ruhestrom funktioniert natürlich, aber sie klirrt entsprechend, da das Signal am OP-Ausgang bei Wechsel der Stromrichtung der Last springen, also unendlich schnell wechseln müsste, damit keine Übernahmeverzerrungen entstehen. Das kann aber der OP nicht (Begrenzt durch seine Bandbreite und Slew-Rate), also entstehen durchaus Verzerrungen - die müssen aber mit einem Oszi nicht unbedingt sichtbar sein.


    Eine weitere Verbesserung für ruhestromfreie Endstufe kann man erzielen, indem man die B-E-Punkte über einen niederohmigen Widerstand R verbindet. Dadurch arbeitet der OP für kleine Ströme (< 0,6 V / R) als alleiniger Verstärker und bei größeren Strömen leiten dann die Transistoren.


    Auf die Umwelt würde ich bei dem Thema nicht achten. Wer wirklich was tun will, der sollte kein neues Auto kaufen und wenig mit dem alten fahren. Nicht fliegen, kein Billigfleisch, bla bla....Aber nicht durch paar Watt Ruhestrom die Welt und das gute Gewissen zu retten versuchen.


    Im Übrigen sind bei diesen Klasse-AB-Verstärkern die Wirkungsgrade recht wenig vom Ruhestrom bestimmt. Der Wirkungsgrad ist ohnehin für kleine Signale quasi null. Auf der anderen Seite sinkt auch die Leistungsaufnahme dann entsprechend ab. Was interessiert also ein Wirkungsgrad von null bei fast null Leistung? :-)


    Bei Nennleistung hingegen steigt der Wirkungsgrad auf theoretisch 78 Prozent - da hat man dann aber auch entsprechend hohe Leistungen, die weit über der durch Ruhestrom verbratenen Leistung liegt. Die Hauptverluste kommen dann durch die bleibende U-BE-Spannungen der Endstufe und den Verlusten an Gleichrichter und Trafo. In der Praxis hat man dann eher an die 50 Prozent Wirkungsgrad.


    (Ergänzung: "Hauptverluste" im Sinne gemeint von "echten" Verlusten, die dafür sorgen, dass auch die theoretischen 78 Prozent nicht erreicht werden. Die 78 Prozent, die nur für sinusförmige Signale gelten, kommen aus dem Integral der Momentan-Differenzspannung von Versorgung und Ausgang mal dem momentan fließenden Strom über die Zeit. Bei Rechtecktsignalen ergeben sich dann 100 Prozent Wirkungsgrad.)


    Ein hoher Ruhestrom tut vor allen in mobilen Geräten weh. Hier hat man deshalb Schaltverstärker im Einsatz.



    Gruß

    Namen sind was für Grabsteine, Baby! :D

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  • Moin Florian,


    Die Hauptverluste kommen dann durch die bleibende U-BE-Spannungen der Endstufe

    garantiert U-CE gemeint und U-BE geschrieben ;).


    Beste Grüße


    Thomas

    Ich biete: 731/714 Halbzoll + OM Adapter, TKS Halbzoll + OM Adapter + Halteplatten + Reparaturen, Federhaus aus PEEK

  • eqkit OTL-1


    hier, ein Lernbausatz, der die Problematik der Ruhestromeinstellung behandelt.

    Habe so einen ähnlichen Bausatz 2018 mal bestellt, der jetzt nicht mehr angeboten wird, die Schaltung ist identisch.

    Wenn man da einen Oszi anschliesst, und ein Sinus Signal einspeisst, kann man sehr schön die Übernahmeverzerrungen beobachten, und sieht wie sie verschwinden, wenn der Ruhestrom erhöht wird.

    Ich kann da jedenfalls keinen klanglichen Unterschied feststellen sobald der Sinus sauber aussieht, wenn man dann den Ruhestrom weiter erhöht, ändert sich der Klang in meinen Ohren nicht mehr.

    Das meinte ich in meinem ersten Beitrag, warum soll man dann den Ruhestrom unnötig auf einen höheren Wert einstellen, wenn man am Oszi keinen Unterschied sehen kann, und auch keinen Unterschied hören kann. Bei einer "grossen" komplementär Endstufe funktioniert es doch genau so.

    Mit einem Spektrum Analyzer kann man den Klirrfaktor messen, der wird natürlich weniger werden bei einem höheren Ruhestrom.

    Aber, was bringt mir jetzt ein kleinerer Klirrfaktor, der für mich nicht hörbar ist? Ich kann z.B. den Unterschied von 0.2% und 0.02% nicht hören. Da gibt es Komponenten in meiner Anlage, die einen viel höheren Klirrfaktor haben, gerade bei der Schallplattenwiedergabe.

    Ergo stelle ich meine Endstufe so ein, daß wenig Wärme im Leerlauf anfällt. Und so ein Klasse AB Verstärker auf Sparflamme klingt in meinen Ohren immer noch besser als wie ein Klasse D Verstärker. Ein Klasse D Verstärker hat jedoch den besten Wirkungsgrad, das muss man ihm lassen.

    Ja, ich benutze gerne "Querstabilisatoren" , aber nicht in Endstufen, weil da zuviel Leistung verbraten würde. Nur in Vorverstärkern, insbesondere Phono Vorverstärkern, kommt bei mir so ein Parallelregler zum Einsatz, hier fliessen nur ein paar milli Ampere, und die Gesamtstromaufnahme liegt immer unter 5 Watt, meist benutze ich einen 2.5VA Printtrafo für Phonoteile.

    Man muss den Strom vernünftig einstellen, damit nicht zuviel Leistung in dem Parallelregler verbraten wird. Daher benutze ich immer eine einstellbare Stromquelle vor dem Parallelregler, welche folgende Vorteile hat: der Strom ist einfach einstellbar, und eine Stromquelle isoliert sehr gut gegen Wechselstromanteile in der gleichgerichteten Spannung.

    Das funktioniert so gut, daß ich keinen Grund sehe, von meinem Parallelregler abzuweichen. Ich habe mir schon sehr viele Stromversorgungen von kommerziellen Vorverstärkern angeschaut. Viele benutzen nur Festspannungsregler, was ja auch vernüftig ist und gut funktioniert. Manche schalten noch einen Kapazitätsvervielfacher bestehend aus einem Transistor , einem Widerstand und einem Elko, vor das Phonoteil, was auch eine gute und einfache Lösung ist um dem Brumm endgültig den Garaus zu machen. Aber mein Spleen ist eben der sinnvoll eingesetzte Parallelregler.

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  • Hier hat man deshalb Schaltverstärker im Einsatz.

    Ja, oder man nimmt Klirrfaktor in Kauf. Das kratzt heute anscheinend kaum jemanden.


    An zwei Punkten kann ich Tubesaurus zustimmen: Was man selber nicht mehr wahrnimmt, muß auch nicht mehr optimiert werden. Die Ausnahme wäre, dass man den Besuch quält.

    Ebenso kann ich der Aussage zustimmen, dass ab einem gewissen Wert der Klirrfaktor des Verstärkers völlig irrelevant wird, weil andere Komponenten in der Aufnahme- und Wiedergabekette

    Klirrfaktor bestimmend sind und das mit recht "schlechten" Werten.

    -Platte, Boxen, Radiotuner, Kompressoren bei der Aufnahme (Deren TIM interessiert mich mal - immerhin greifen sie mit z.T. recht kurzen Regelkonstanten multiplikativ in das Signalgeschehen ein.)

    Auf der anderen Seite sei angemerkt, dass ich gewisse Fehler in der Wiedergabe nicht wahrnehmen kann, wenn mir der Vergleich zum Original fehlt.

    Um diesem Irrtum durch Nichtwisssen vorzubeugen, messe ich und verlasse mich nicht auf Bilder oder das, was ich höre (oder glaube zu hören).


    Gruß

    Norbert

  • Ebenso kann ich der Aussage ( tubesaurus) zustimmen, dass ab einem gewissen Wert der Klirrfaktor des Verstärkers völlig irrelevant wird, weil andere Komponenten in der Aufnahme- und Wiedergabekette Klirrfaktor bestimmend sind und das mit recht "schlechten" Werten.

    Das ist aber kein Argument dafür, einen schlechten Verstärker zu bauen.

    Unseren Lehrer interessierte auch ein guter Klirrfaktor. Am Beispiel oben sollten wir das Prinzip eines OP praktisch lernen.

    Mit ein paar Bauteilen mehr wird daraus eine viel bessere Schaltung, bei der der OP nicht mehr vergewaltigt wird. Und die Verstärkung ist jetzt auch gute 40dB.

    wenn die Schaltung (im Post #45, Anm. Agnes) so toll funktioniert, kann man sich ja ab jetzt den ganzen Aufwand mit Vorspannungserzeugung und Temperaturkompensation sparen.

    Ja klar.😉

    Baue doch jetzt mal beide Schaltungen von unserem damaligen Lehrer auf und vergleiche sie mit deinem Sinusgenerator und Oszilloskop.

    – Mehr ist für dich ja nicht von Relevanz.

  • garantiert U-CE gemeint und U-BE geschrieben

    Nene, schon Basis-Emitter. Die kannst leider nicht wegzaubern und treten immer wieder auf, auch bei einem Sziklai-Paar - außer man hätte eine etwas höhere Betriebsspannung in der Vorstufe der Endstufe.


    CE-Sättigungsspannungen wären schöner, da niedriger, also etwa 0,2 V. Aber in Sättigung sollte man einen Bipolar-Transistor ohnehin nicht bringen, wenn man möchte, dass er schnell bleibt.


    Edit: Achso, wohl ein Mißverständnis, Du meintest U-CE als Hauptverursacher der Verlustleistung. Ja das ist klar. Und daher kommen auch die theoretischen 78,5 Prozent bei Sinus-Vollaussteuerung. Ich meinte aber mit den Verlusten alle Verluste, die dafür sorgen, dass die "idealen" 78,5 % nicht erreicht werden, und das liegt dann an o.g. Effekten und "festen" Spannungsabfällen (U-BE, Dioden, Gleichrichter, Trafo-Innenwiderstand).

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  • Das ist aber kein Argument dafür, einen schlechten Verstärker zu bauen.

    Stimmt, soll es auch nicht sein.
    Es ist aber sinnlos, einen Verstärker mit 0,0001% Klirrfaktor zu bauen, wenn die Box, die Platte oder Radiodarbietung oder das MP3-Abspielgerät 0,1 % Klirrfaktor haben.

    Und dann ist da noch das Hörvermögen, das irgendwann "bessere" Werte nicht mehr wahrnehmen kann.


    Gruß

    Norbert

  • welche Anordnung ist vorteilhafter, die Sziklai pair oder Darlington?

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  • Es ist aber sinnlos, einen Verstärker mit 0,0001% Klirrfaktor zu bauen, (…)

    Dazu machen seriöse Hersteller konkrete Angaben, bei welcher Ausgangsspannung & Last diese Werte gelten. (z.B. Post #35)

    Ich denke, hier sind wir uns alle einig – bis auf einen, der sich unbeirrt auf sein Oszilloskop beschränkt und dies hier propagiert.

    LG

    Agnes

    Edit: Die 0,0001% Klirrfaktor schafft mein Verstärker auch, aber dann liefert er nur noch 0,2W@8Ω.

    (bezogen nur auf Intermodulationsprodukte 3. Ordnung)

    Einmal editiert, zuletzt von Agnes () aus folgendem Grund: Ergänzung

  • Es ist aber sinnlos, einen Verstärker mit 0,0001% Klirrfaktor zu bauen, (…)

    Dazu machen seriöse Hersteller konkrete Angaben, bei welcher Ausgangsspannung & Last diese Werte gelten. (z.B. Post #35)

    Ich denke, hier sind wir uns alle einig – bis auf einen, der sich unbeirrt auf sein Oszilloskop beschränkt und dies hier propagiert.

    LG

    Agnes

    ich bin ja auch Bastler und kein Hersteller, der seine Verstärker möglichst gut darstellen will, weil die Ahnungslosen glauben, daß der Klang besser wird wenn der Klirrfaktor kleiner ist. ;)

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  • Edit: Achso, wohl ein Mißverständnis, Du meintest U-CE als Hauptverursacher der Verlustleistung. Ja das ist klar.

    Danke für die Klarstellung, hatte das anders verstanden. Aber macht es wirklich Sinn sich über die

    Ansteuerleistung von Transistoren im HiFi-Bereich Gedanken im Sinne von Ökonomie/Ökologie zu machen?

    Es gibt durchaus Designs mit adaptivem Ruhestrom in Abhängigkeit von der Ausgangsleistung, das halte ich für

    gar nicht so verkehrt. In einer Dachgeschosswohnung brauch ich im Sommer keine Zusatzheizung.

    Und bei der Röhrenfraktion sieht es bzgl. CO2-Bilanz dann ganz übel aus...;).


    Zum Klirr: Ich halte statische Messungen für wenig aussagekräftig, sofern das Klirrspektrum gewissen

    Ansprüchen genügt. T(IM)-Messungen oder auch Messungen mit Burst-Signalen sind da viel interessanter.


    Beste Grüße


    Thomas

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    Einmal editiert, zuletzt von Candela ()

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