Archiv verlassen und diese Seite im Standarddesign anzeigen : Input Stage
Hallo zusammen,
Ich habe mich mal etwas mit einer Input Stage befasst.
Das LTP wird von einer ~2mA Feedback Stromquelle versorgt und zusätzlich über einen einfachen Wilson Stromspiegel „ausgeglichen“.
R6/R7 sind hier 470Ohm, das ist leider nicht erkennbar auf der Schaltung.
Wenn ich jetzt einen Sinus mit 0.1V Peak auf Input A gebe, dann erhalte ich über R5 die folgende Spannung. Wie man sehen kann ist der negative Hub in Ordnung denke ich. -2.1V könnte ganz gut zu dem Gain der aus 2*(R5/2*(re+Re)) resultiert passen. Aber der positive Hub endet bei ~0,5V.
Woran kann das liegen? Liegt das daran, dass Q3 mit der Basis aktuell direkt an Ground hängt?
Vielleicht habe ich auch was übersehen 🙈
Ich bedanke mich an dieser Stelle für alle die bis zum Ende gelesen haben.
Bitte seid etwas nachsichtig, das sind meine ersten Gehversuche mit dieser Thematik, aber irgendwann muss man ja mal anfangen 😬
Hi!
Ich habe nur mal ne Frage. Bin nicht tief genug im Thema.
Was macht Q7 in der Schaltung? Ist mir noch nicht ganz klar?
Gruß
Arnim
Was macht Q7 in der Schaltung?
Arnim
Q7 gehört zum Wilson Stromspiegel und wirkt wie beim Cascode dem Early Effect entgegen und hilft zusätzlich nochmal zur Stabilisierung beim Stromspiegel.
capslock
29.10.2021, 09:33
Hmm, Sättigung bei 0,65 V würde auf eine PN-Junction als Ursache hinweisen, aber es sind ja eher 0,5 V. Ich muss beim Wilson-Spiegel auch immer nachgucken, wieherum er geht (was ich hier nicht getan habe). Ich könnte mir auch vorstellen, dass die Lastimpedanz von 10 k für den Wilson zu niedrig ist. Nur so mal als Idee, wenn Du Q7 überbrückst, geht es dann?
Da Du die Basis von Q3 festnagelst, ist Dein Eingangssignal gleichzeitig das Differenzsignal, während überlicherweise and Q3 das Rückkopplungssignal anliegt, was viel geringeres Differenzsignal bewirkt.
Ansonsten fällt mir auf, dass Deine Emitterdegenerierung ziemlich heftig ist (470 R gegenüber Re= 26 R bei 1 mA). Das sollte aber bewirken, dass das große Differenzsignal eher besser verarbeitet werden kann.
Japp! An Diffusionsspannung habe ich auch zuerst gedacht. Mit Stromspiegeln hatte ich mich noch nie befasst, habe das bei Wilson mit der Gegenkopplung aber jetzt verstanden. Danke!!
Transistor Basisschaltung ist auch nicht meins. Sprich Basis auf Null. Macht nix, werde ich mich jetzt drum kümmern. Wollte auch eigentlich einen kompletten Verstärker mal berechnen...
Gruß
Arnim
capslock
29.10.2021, 10:11
Stromspiegel sind best thing since sliced bread, denn die einfache Ausführung mit Widerstand im Kollektor (egal ob in einem oder beiden Transistoren des Differenzverstärkers) muss peinlich genau auf den Arbeitspunkt der nachfolgenden VAS-Stufe abgeglichen sein, sonst ist man den Bauteiltoleranzen total ausgeliefert. Außerdem kann man den gewonnenen Faktor 2 in der Verstärkung dann wieder in Emitterdegenerierung stecken, und die Stromlieferfähigkeit wird verdoppelt, für die, die vor TIM Angst haben.
Wilson findet man aber eher selten, selbst in den Spitzenmodellen der frühen 80er, die in vieler Hinsicht besser waren, als was heute üblich ist.
Wenn ich jetzt einen Sinus mit 0.1V Peak auf Input A gebe, dann erhalte ich über R5 die folgende Spannung. Wie man sehen kann ist der negative Hub in Ordnung denke ich. -2.1V könnte ganz gut zu dem Gain der aus 2*(R5/2*(re+Re)) resultiert passen. Aber der positive Hub endet bei ~0,5V.
Erste Frage, die sich bei so einem Problem stellt: wo liegt der Arbeitspunkt? (Tip: Befehl .op benutzen)
Und um die "Lösung" vorweg zu nehmen: R7 sollte einige Beachtung verdienen
Erste Frage, die sich bei so einem Problem stellt: wo liegt der Arbeitspunkt?
Also ich habe die DC op mal durchgeführt. Jetzt stellt sich mir natürlich die Frage: Was ist für mich/dich von Interesse?
R7 sollte einige Beachtung verdienen
Warum nur R7? Das ist ja der Emitterdegenerationswiderstand und der sollte ja bei beiden gleich sein. Welchen Faktor man verwendet resultiert natürlich aus den Begebenheiten drumherum. Man könnte natürlich klassisches 10:1 fahren.
Oder ist der ein Problem weil ich Q3 aktuell an Ground hängen habe?
Warum nur R7?
Entschuldigung. R5 sollte es sein.
Also ich habe die DC op mal durchgeführt. Jetzt stellt sich mir natürlich die Frage: Was ist für mich/dich von Interesse?
Spannung an R5. Das ist dein Arbeitspunkt. Um den arbeitet der Verstärker.
Und dann schau dir an, was passiert, wenn du R5 größer machst. Dazu dann vielleicht noch der Hinweis, dass der Ausgangswiderstand eines Differenzverstärkers mit Stromspiegel irgendwo im Megaohmbereich liegt
R5 sollte es sein.
Ahhh hatte ich mir schon fast gedacht, wollte aber nochmal nachhacken :D
Spannung an R5.
10kOhm : -0.122V
100kOhm: -1.16V
1 MOhm: -7.69V
Das die Spannungen negativ sind dürfte richtig sein, wenn ich das richtig verstanden habe. Aber die Werte dazu?
Wenn ich die Trans-Simu mit den oben aufgeführten Werten mache, dann wird der negative Hub höher (Gain steigt ja an), aber der positive Hub bleibt wie festgenagelt.
Die obere Grenze bleibt gleich, natürlich. Die lässt sich nicht ändern. Was sich ändern lässt, ist eben der Abstand vom Arbeitspunkt zum oberen Limit. Was sich ändert ist der Hub vom Arbeitspunkt bis zum Limit. Der wird nämlich immer größer, je weniger der Differenzverstärker belastet ist. Wenn du R5 wegnimmst, dann kommst du bei -45,55V als Arbeitspunkt raus. Dann hast du ganz viel Hub nach oben, und ganz wenig nach unten (unteres Limit ca. -49 V, 50V+1mA*100 Ohm+0,7V Transistordiode + 0,2 V Sättigung Wilson-Transistor). Dein Ziel sollte es sein, den Hub in beide Richtungen gleich zu machen.
Um da mal ein Gefühl für zu kriegen, schmeiß den Wilson-Stromspiegel raus und spiele mit den unteren beiden Widerständen. Tipp: durch beide fließt jeweils I0/2, multipliziert mit der Widerstandswert ergibt sich daraus der Spannungsabfall.
Achja: ohne den Stromspiegel ist die Verstärkung mit den beiden 470 Ohm nicht so dolle, kannst du dann verringern.
Die obere Grenze bleibt gleich
Damit dürfte dann in meinem Fall so ganz grob ein Hub peak-peak von 50V möglich sein? Also die optimale Einstellung wäre dann einen Arbeitspunkt von ca -20-25V?
capslock
29.10.2021, 13:06
Der Differenzverstärker ist eine Transimpedanzstufe, d.h. die Ausgangsgröße ist ein Strom, den Du per Widerstand hier zu einer Spannung machst. Normalerweise ist die nächste Stufe eine gesteuerte Stromquelle, üblicherweise ein Transistor, dessen V_B gerade mal 0,65 V + Spannungsabfall an seinem Emitterwiderstand über der negativen Spannung sitzt. Wenn Du den jetzt noch gegen eine andere Stomquelle von der positiven Spannung arbeiten lässt, bekommst du eine um Masse halbwegs symmetrische Spannung. Den Stromspiegel kannst Du dann behalten, denn der gleicht einen nicht optimal gewählten Arbeitspunkt aus.
Das ist dann ja schon für Fortgeschrittene. Das kann man noch erweitern, wenn man den ungenutzten Zweig ebenfalls spiegelt, dann dann auf der gegenüberliegenden Betriebsspannung nochmal einen Stromspiegel einsetzt, und den dann gegen deinen genannten arbeiten lässt. Wären die komplementären Transistoren gleich, hätte man dann den Arbeitspunkt perfekt auf 0V. Sind sie aber nicht, also muss man mit Emitterwiderständen etwas nachjustieren.
Also wenn ich die beiden Beiträge richtig verstanden habe, dann macht meine Simulation nur bedingt Sinn, weil eigentlich die nachfolgende VAS fehlt?
capslock
29.10.2021, 15:16
Zumindest insofern, als dass eine VAS einen Arbeitspunkt nahe einer der Versorgungsspannungen hat und Du mit Deinen Widerstand gegen Masse den Arbeitspunkt ziemlich künstlich Richtung Masse prügelst.
Besorg Dir mal von Doug Self oder Bob Cordell die Verstärkerbücher. Die alten Auflagen sind günstig zu haben und erklären einem schrittweise den Aufbau eines Verstärkers in Grundform und Verbesserungen.
Die Superkurzfassung gibt es auch hier, allerdings erklärt die nicht jede Stufe einzeln:
http://www.douglas-self.com/ampins/dipa/dipa.htm
Also wenn ich die beiden Beiträge richtig verstanden habe, dann macht meine Simulation nur bedingt Sinn, weil eigentlich die nachfolgende VAS fehlt?
Nein, du willst das ja verstehen. Dann fängst du halt erstmal einfach an, also die einfachste Variante eines Differenzverstärkers, mit Widerständen. Darauf aufbauen kannst Du dann mit Stromspiegelei und Kaskoden anfangen, und wenn Du das verstanden hast, mit der stromverstärkenden Ausgangsstufe
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