Kleinleistungsverstärker GTV1224

Hallo, Gerhard,

was regeln die beide Trimmer, wie regelt man die Verzerrung?

Vermutung: P1 ist für die Symmetrie, P2 ist für den Ruhestrom.

Grüße

Günter

Moin,

Jawoll, P2 für Ruhestrom, P1 so einstellen, dass an den Kollektoren 1/2 Ub ansteht.

Und wie verhindert der Entwickler, das der Verstärker thermisch weg driftet?

Und wodurch ermöglicht der Entwickler die notwendige niederimpedante Ansteuerung zweier parallel liegender Transistoren in Emitterbasisschaltung?

Beste Grüße, Uwe

Des weiteren stellt sich die Frage, was passiert, wenn versehentlich am falschen Trimmer gedreht wird. Der 470 Ohm in Reihe mit dem Poti wird da einen höheren Basisstrom zulassen, was die beiden Transistoren grillen wird.

VG Henning

Gerald hat rechts eine Tabelle die alles erklärt.

Quote

Noch eine Erfahrung habe ich gemacht: ein Betrieb mit dem Labornetzgerät (Schaltnetzteil) ist nicht möglich weil die Tonqualität erbärmlich ist

Nachvollziehbar - schließlich arbeiten die beiden Transistoren für Störsignale aus der (niederohmigen) Versorgungsquelle in Basisschaltung, lassen den Störungen also auch noch etwas Spannungsverstärkung "angedeihen".

Grüße

Günter

Das ist eine kleine nette Schaltung ... ja.

Ich sehe allerdings hier die Gefahr, dass die Transistoren Thermisch davon laufen. Es gibt auch keine Ausgleichs Widerstände.

Vermutlich ist das "davonlaufen" aber erst bei höheren Spannungen ein Problem. So im Bereich 3V ... 4,5V denke ich funktioniert die Schaltung

ganz brauchbar.

Hallo, Zusammen,

die Gefahr des "Thermisch Davonlaufens" besteht in dieser Schaltung nicht.

Begründung: in dieser Schaltung ist der Kollektorstrom der Transistoren vom Basisstrom und der Stromverstärkung des Transistors abhängig. Transistoren ändern bei Temperaturerhöhung die B-E Spannung ( wird kleiner bei zunehmender Temperatur ), die Stromverstärkung ist davon nicht betroffen.

Bei üblichen Endstufen, bei denen die Emitter zusammengeschaltet sind, und die Basen auf einer geeigneten Spannungsdifferenz gehalten werden, muß diese Spannungsdifferenz kleiner werden, wenn sich die Transistoren erwärmen, um der sinkenden B-E Spannung entgegenzuwirken. Tut man das nicht, erhöht sich der Kollektorstrom. Das kann dann die unerwünschte Kettenreaktion hervorrufen.

In der hier vorgestellten Schaltung verändert eine sich verändernde B-E Spannung den Basisstrom nur sehr geringfügig, so daß von dieser Seite aus die Schaltung als sicher gelten kann.

Ich würde die Schaltung ggf. auch als gegensinnig geschaltete, vom Eingangssignal beeinflußte Konstantstromquellen bezeichnen.

Ich habe mir vorgenommen, die Schaltung einmal nachzubauen. Über weitere Ergebnisse werde ich hier berichten.

VG Henning

Solche netten Schaltungen landen bei mir natürlich sofort in LTspice!

Richtig eingestellt, funktioniert dieser minimalistische Verstärker auch in der Simulation sehr gut. Er ist auch bei hohen Aussteuerungen verzerrungsfrei, selbst mit Transistoren unterschiedlicher Stromverstärkung.

Er verhält sich, wie Henning es schon beschreibt, wie eine gesteuerte Stromquelle - im Gegensatz zu einer normalen Gegentaktendstufe. Das kann bei dynamischen Lautsprechern zur Anhöhung der Höhen führen. Der Vorteil: Einen Kurzschluß im Lautsprecher steckt die Schaltung locker weg.

Durch den großen Betriebsspannungsbereich läßt sich der Verstärker vielseitig einsetzen.

Sehr schöne Schaltung, Gerhard! Ich werde sie auch bald mal einbauen.

Gruß, Frank

Habe die Schaltung Heute mal "schnell" aufgebaut auf Experimentierboard. Transistoren habe ich einfach beliebige genommen, NPN und PNP.

Erwartungsgemäss funktioniert die Schaltung. Die Widerstände in der Tabelle sind relativ unkritisch, und das 1M Poti ist so einzustellen, dass es entweder eher nach links oder rechts zeigt.

Die Einstellung des 1M Potis ist relativ unkritisch. Ich habe es lediglich verwendet, um jeweils UB:2 einzustellen. Wird der Poti komplett in eine Richtung gedreht (also ganz zum NPN oder PNP) gibt es auch keine Überlastung der Transistoren.

Die Lautstärke ist für diese kleine Schaltung "In Ordnung". Sie ist nicht wirklich so gut, wie eine vollwertige AB Verstärkerschaltung (Mit Dioden, Wärme Kompensation usw) ist bei der Stromaufnahme von ca. 20...30mA aber deutlich lauter als eine "Klasse A Stufe".

Was mir aufgefallen ist, ist die geringe Verstärkung ... welche bei der Schaltung zu erwarten ist. Ich habe testweise mit einem kleinen "A Betrieb" Verstärker mit 9V Betriebsspannung nach geholfen, und schon einiges an Treiberleistung in die beiden Transistoren gesteckt, um so die maxiaml erzielbare Lautstärke zu ermitteln.

Wie weiter oben schon erwähnt wurde, gibt es entgegen div. Erwartungen kein thermisches davonlaufen des Arbeispunktes. Ich habe die Lautstärke mit meiner "Techno Musik", die gern auch mal Basslastig ist, schon bis an den Verzerrungseinsatz ausgenutzt, und auch hier gab es keine Probleme. Eine relativ konstante Stromaufnahme von ungefähr 20...30mA kann ich bestätigen.

Betrieb bei mir über Labornetzteil. Hat funktioniert (1,5V 2V 5V 9V 12V probiert) bei höheren Spannungen fing es dann aber an zu schwingen, was sich insbesondere dann zeigte, wenn ich mit der Hand die Tonquelle berührt habe (Zischen, Verzerrter Ton). Einbauen eines abblock Kerkos im Vorverstärker hat es dann aber repariert.

Um die Schaltung ein wenig auszureizen habe ich die Transistoren durch stärkere ersetzt. Mit BC141 / 161 und an 25V (!) beträgt die Stromaufnahme ca. 50...60mA, da ich den 100k (Tabelle 9...12V) nicht geändert habe. Zwar zieht die Schaltung so im "Leerlauf" schon ungefähr 1,2Watt (Überschlagsrechnung)... die Transistoren werden auch sehr warm, kommen aber gerade so noch ohne Kühlstern aus.

In dieser Konfiguration (Also mit 25V) würde ich die erzielbare Musikleistung auf 0,6...1W einschätzen. In einem "0815" Test, des in Reihe schaltens einer kleinen Glühlampe (6V 100mA) zum 8Ohm Lautsprecher bei der Justage der maximalen Lautstärke "bevor es hörbar verzerrt" leuchtet die Lampe mit starker Leuchtstärke ("In etwa der Originalleistung entsprechend") auf, was ungenaue, aber "Richtungsweisende" Schätzwerte auf die zu erwartende Ausgangsleistung zulässt.

Während der Verstärker mit kleinen Betriebsspannungen ... wie vorgegeben ... für einfache "Effiziente" Lautsprecher akzeptabel funktioniert, macht er an 25V selbst mit einem einfachen Lautsprecher schon "viel Krach".

Ich würde vorschlagen, das 100k Poti aus der Schaltung zu entfernen ... und dann die Widerstände aus der Tabelle zu verwenden. Sicher gibt es Abweichungen bei den Nachbauten, aber im Endeffekt ist es relativ unkritisch, und nicht relevant, ob der Verstärker nun 25mA Strom "zieht" bei sagen wir 9Volt, oder 30 oder 20... so groß ist der Lautstärkeunterschied da nicht, und man spart sich ein Bauteil, da die Werte, die vorgegeben werden, im Normbereich liegen, und man so einfach "Normale" Widerstände statt dem Poti nutzen kann.

Ich habe vor einigen Jahren auch viel im Bereich Verstärker "geforscht", da ich nicht stur die oft gezeigten AB Stufen mit den 2 Dioden aufbauen wollte. Ich habe auch so eine Schaltung entwickelt gehabt, wie sie hier gezeigt wird. Allerdings hatte ich für die Transistoren einfach "pro Transistor" einen Widerstand zwischen Basis / Kollektor eingebaut.

In einer weiteren Stufe habe ich die Schaltung dann insofern erweitert, dass ich aus 2 Transistoren "Darlington" Transistoren erstellt hatte (ein Kleinleistungs und ein Leistungs Transistor kombiniert). Durch den physikalischen Abstand beider Transistoren zueinander gab es auch hier kein Thermisches davonlaufen, und die erzielbare Lautstärke war ziemlich gut. Die Stromaufnahme war auch der Lautstärke angepasst und betrug im Leerlauf um die 15...20mA ... bei hoher Lautstärke >100mA. Das ganze, dass die Forschung damals "abschloss" wurde noch als Stereo Verstärker Platine aufgebaut (8...10 Transistoren waren das) und liegt nun irgendwo in meiner Bastelkiste.

Hallo, Zusammen,

ich bin soeben aus meinem Bastelzimmer wieder aufgetaucht. Ich habe die Schaltung mit einigen Änderungen nachgebaut. Ich wollte nur an 12V testen.

Deshalb ist das Ruhestrompoti verzichtbar. Auch muß die Mittenspannung nicht genau bei der Hälfte der Betriebsspannung liegen. Deshalb habe ich nur 2 Widerstände von 47kOhm verwendet, und diese jeweils zwischen Basis und Kollektor angeordnet. Alle Kondensatoren wie von Gerhard im Schaltbild angegeben.

Folgendes habe ich herausgefunden: Meine Schaltung funktioniert prinzipiell, schwingt nicht.

Allerdings ist die Stromaufnahme bei 12V bei ca 50mA. Die ergibt sich aber aus dem Basisstrom und der Stromverstärkung der Transistoren. Mit angeschlossenem Lautsprecher sind max. 1V ss erreichbar, bevor deutlich sichtbar und hörbar Verzerrungen einsetzen.

Mein Fazit: Die Basiswiderstände / Ruhestrompoti sollten kalkuliert werden, nachdem die Stromverstärkung der Transistoren zuvor ausgemessen wurde. Diese Schaltung ist besser für geringe Betriebsspannung geeignet, bei gleichzeitiger Verwendung eines eher höherohmigen Lautsprechers. ( irgendwo in meinen Vorräten habe ich noch einen Lautsprecher mit 32 Ohm, der stammt aus der Feststation eines Telefons ). Der Nachteil der relativ hohen Ruhestromaufnahme bleibt. Das wird sich nur beheben lassen, indem man eine weitere Transistorstufe als Vorstufe spendiert, und die eigentliche Endstufe als Impedanzwandler betreibt.

VG Henning

Auch ich habe die Schaltung nachgebaut und etwas damit herumprobiert. Die Betriebsspannung ist 5 V. Wie Henning verwende auch ich für Symmetrierung und Ruheströme nur zwei 47-kΩ-Widerstände; das entspricht Gerhards Empfehlung bei 5 V.

Als Transistoren nahm ich zunächst BC558C und BC549C. Bis auf die absoluten Grenzwerte sind sie komplementär. Bei großer Aussteuerung und Belastung mit einem 5-Ω-Widerstand wurden ab ca. 0,1 Vss die Halbwellen unterschiedlich verzerrt. Deshalb wechselte ich auf ein "richtiges" Komplementärpaar: BC327-25 und BC337-25. Aber auch hier ist das Ausgangssignal - bei gleicher Aussteuerung - unsymmetrisch.

Ich bleibe bei den BC3[23]7-25-Typen (ja, ich mag Reguläre Ausdrücke ).

Die maximale unverzerrte Ausgangsspannung ohne Last ist 4,2 Vss. Hier einige Daten in Tabellenform:

Die Ausgangsimpedanz beträgt demnach ca. 1200 Ω.

Mit einem niederohmigen Lautsprecher kann man unverzerrt normal laut hören. Effizienter wäre eine Leistungsanpassung. In dieser Größenordnung habe ich keinen Lautsprecher (zwecks Leistungsanpassung), dafür aber eine IIIer-Hörkapsel mit 300 Ω Impedanz. Die ist noch aus Jahrzehnte entfernten CB-Funk-Zeiten aus Versuchen mit Verstärker-Mikrofonen übriggeblieben . Diese Kapsel ist wesentlich lauter als ein niederohmiger Lautsprecher. Der Sinus-Ton verursachte ein energisches Schließen der Wohnzimmertür seitens meiner Frau.

Um die Verzerrungen bei niederohmiger Last zu verringern, baute ich in weiteren Versuchen verschiedene Gegenkopplungen ein: einen Widerstand in Reihe zum Eingang und einen Widerstand zwischen Eingang und gemeinsamem Kollektor. Der Effekt war nur gering, aber die Eingangsimpedanz sank ab.

Eine Erhöhung des Ruhestroms führt zu höherer Aussteuerbarkeit bei gleichzeitig weniger Verzerrungen; dies erkauft man sich durch eine niedrigere Eingangsimpedanz und stärkere Ruhestrombelastung.

Achja: die beiden Elkos und die Basis-Emitter-Strecken liegen in Reihe ohne Vorwiderstand an Betriebsspannung! Die Spitzenströme beim Einschalten können die Transistoren zerstören. Die optimale Position und Größe für passende Begrenzungswiderstände hängt im Wesentlichen von den Transistor-Grenzwerten und der Lautsprecherimpedanz ab.

Gruß, Frank