Gibt es brauchbare ruhestromlose Klasse-AB Subwooferendstufenkonzepte?

[SNT]

Hallo Jungs,

kennt jemand von Euch ein gut und sicheres funktionierendes Konzept für eine Ruhestromlose Subwooferendstufe? Klar sind dann Übernahmeverzerrungen da, aber die könnte man doch bei einem Subwooferverstärker wegdiskutieren? Sowas wäre imho sehr sinnvoll, wenn man nicht ständig den verstärker einschalten müsste.
Ich hatte bereits sowas schon mal mit Mosfets entwickelt (OPV-Ausgang direkt an N- und P-Panal Mosfet Unity gain Komplementärendstufe) , das Problem war das der Verstärker ohne Signal deutliches Rauschen verursachte durch die hohe Gegenkopplung des miteinbezogenen OPV. Um die Nulllinie schwingte der OPV-Ausgang wie ein Komparator immer zwischen den beiden Thresholdspannungen der Mosfets rum und das rauschte. Da Rauschen habe ich aber mit einem Tiefpassfilter (Frequenzweiche) ganz passabel wegbekommen, aber das kanns doch nicht sein....man müsste zwischen das Ganze genau so eine Vorspannung erzeugen, die die Mosfets gerade noch nicht schalten lässt mit ein bisserl Reserve für den Temperaturkoeffizienten...hmmm... doof ist das der TK der Mosfets sehr hoch ist.

Einfach die übliche Biasschaltung aber Ruhestrom abdrehen bis es akustisch passt? Oder eine extrem breitbandigem OPV verwenden, der das Hin- und Herpendeln am Ausgang (und damit zwischen den MosFet-Gates) so hochfrequent macht, dass das darin enthaltende Rauschen kleiner ist?

Hat da jemand eine andere (diskrete) Idee?

lG Sven

[JFA]

Hallo Sven,

ob man die wegdiskutieren kann weiß ich nicht, kann sein. Aber hattest du den Ausgang des OPs denn an den Verstärkerausgang angebunden? Denn dann müsste der OP im Kleinstsignalbereich - also Ausgangs-MOSFETs aus - sich selbst ausregeln.
Im Tietze-Schenk steht irgendwo so eine Schaltung drin, zwar mit den den Ausgangstransistoren im "echten" AB-Betrieb, aber das müsste sich auf B-Betrieb umstricken lassen.

[SNT]

JA der OPV versucht zu regeln, da er aber für Nul Volt Ausgangsspannung seinen Ausgang zwischen +-5V Gate-Source Spannung bewegen kann (Beides bewirkt ja Null Ausgangsstrom) schwingt dieser ständig zwischen diesen Extremen rum. Der Verstärker bemüht sich ja für Null Volt Ausgangsspannung keinen Strom zu liefern, also muß die jeweilige Gate-Source spannung = OPV Ausgangsspannung unter +-~5V liegen (p und N kanal Komplementaärstufe direkt an OPV Ausgang). Die Mosfets sind dabei noch komplett gesperrt. das ist dann ein nichtlineares System und neigt zum Schwingen...aber: So What, lass es schwingen solange man das akustisch nicht hören würde aber man hört es....Ideal wäre es jetzt genau diesen Arbeitspunkt zu analysieren und zu akzeptieren aber halt stabil und am Lautsprecher rauschfrei zu halten...
Mosfets deswegen weil die auch so rusbust sind, dass sie mit einer Feinsicherung abgesichert werden könnten. Und ja das sind keine lateralen Mosfets.

Ich poste mal den Schaltplan, weil ich sehe dass sich hier einige Experten interessieren. Die Schaltung hat den Vorteil dass man keinen OPV mit einer hohen Versorgungsspannung benötigt. Seine Versorgungsspannung wird quasi gebootstrapped und pendelt dynamisch mit dem Audiosignal hin und her...

lG Sven

[capslock]

Sven, Du willst doch nicht einen heimlichen UcD-Amp bauen? MOSFETs und Selbstoszillation?

Mir ist der Topping B100 bekannt, laut Hersteller Class B, tatsächlich um die 13 mA Ruhestrom laut diversen Foren, und das mit diversen Op-Amps und einem µC dabei. Außerdem abartig verzerrungsarm, aber leider macht der schon bei 10 W nach wenigen Sekunden die Grätsche.

Wenn es keine MOSFETs sein müssen, dann geht da vielleicht eher was. Du könnest bei bipolarer Endstufe die Emitterwiderstände auf den Ausgang geben statt sie direkt miteinander zu verbinden und so dimensionieren, dass die Treiber immer leitend bleiben. Das dürfte einiges verrunden. Ein Dreifach-Darlington dürfte auch die Schwankungen der Eingangsimpedanz der Endstufe besser abpuffern, was es der Vorstufe leichter macht.

[SNT]

nenene kein Class-D. Gerade class-D s habe im Leerlauf einen Ruhestrom....ja und ich hätte gerne 200Watt an 8Ohm...

[SNT]

Also im Prinzip sowas wie hier mit Bipolar,a ber in Mosfets (um Kurzschlüsse mit einfacher Sicherung abzusichern):

[スピーカ]

Auch Class-B Schaltungen wie current dumping haben einen 'Ruhestrom' und zwar den der Vorstufe, bzw. der Spannungsverstärkung. Moderne Class-D Verstärker sind da im Vorteil bei der Gesamtbilanz.

[SNT]

Auch Class-B Schaltungen wie current dumping haben einen 'Ruhestrom' und zwar den der Vorstufe, bzw. der Spannungsverstärkung. Moderne Class-D Verstärker sind da im Vorteil bei der Gesamtbilanz.

ja stimmt ich akzeptiere ja den OPV_Strom in Höhe von 1,2 Milliampere....

lG Sven

[capslock]

Auch Class-B Schaltungen wie current dumping haben einen 'Ruhestrom' und zwar den der Vorstufe, bzw. der Spannungsverstärkung. Moderne Class-D Verstärker sind da im Vorteil bei der Gesamtbilanz.

Eben gerade nicht beim Ruhestrom oder sollte ich eher sagen Ruheverbrauch? Die mir bekannten Module genehmigen sich alle zwischen 5 und 14 W. Auch übliche Schaltnetzteile, z.B. die von Hypex, haben mehr Ruheverbrauch als ein ehrlicher Ringkerntrafo.

[JFA]

Sven, genau das meinte ich. In deiner jetzigen Schaltung versucht der arme OPA die ganze Zeit den Ausgang auszuregeln, kann aber nicht, weil da die Dioden im Weg sind. Deswegen muss er bis zur Schwellenspannung des jeweiligen FETs hoch um den einzuschalten. Mit Widerstand statt Dioden, wie im ersten Bild, ginge das (allerdings weiß ich nicht, ob dann die Schaltung noch so funktioniert).

Eventuell tut es ein Kondensator parallel zu den Dioden?

[SNT]

Sven, genau das meinte ich. In deiner jetzigen Schaltung versucht der arme OPA die ganze Zeit den Ausgang auszuregeln, kann aber nicht, weil da die Dioden im Weg sind. Deswegen muss er bis zur Schwellenspannung des jeweiligen FETs hoch um den einzuschalten. Mit Widerstand statt Dioden, wie im ersten Bild, ginge das (allerdings weiß ich nicht, ob dann die Schaltung noch so funktioniert).

Eventuell tut es ein Kondensator parallel zu den Dioden?

Vielleicht ist es wirklich so einfach... also so wie bei der Bipolarversion. Vielleicht sieht die Gegenkopplung aktuell ausschliesslich eine (geringe) Kapazität vom OPV zum Ausgang zum Ausgang des Amp und das quittiert er mit schwingen. Der OPV versucht also über die GS-Kapazitäten + Zenerdiodenkapazitäten (!) die Vestärkerausgangsgleichspannung auf Null zu regeln. Schräg.. Ein Widerstand wäre vielleicht eine Lösung... möglicherwiese sollte ich nochmal mit der SPICE Simulation spielen..

lg Sven

[JFA]

Es liegt nicht an der kapazitiven Kopplung. Stell dir einfach vor, du würdest den Ausgang künstlich hochziehen, auf sagen wir 1 mV. Dann will der OP-Amp den Fehler ausregeln, was passiert? Er erhöht so lange den Pegel an seinem Ausgang, bis die 1 mV weg sind. Dummerweise kann das erst passieren, bis die Z-Dioden durchgesteuert werden oder einer der FETs auf macht. Wodurch dann plötzlich eine viel größere entgegengesetzte Spannung am Ausgang anliegt, und er die weiter ausregeln will.

Das ist eher ein hysterese-gesteuerter Schaltwandler.

[SNT]

Es liegt nicht an der kapazitiven Kopplung. Stell dir einfach vor, du würdest den Ausgang künstlich hochziehen, auf sagen wir 1 mV. Dann will der OP-Amp den Fehler ausregeln, was passiert? Er erhöht so lange den Pegel an seinem Ausgang, bis die 1 mV weg sind. Dummerweise kann das erst passieren, bis die Z-Dioden durchgesteuert werden oder einer der FETs auf macht. Wodurch dann plötzlich eine viel größere entgegengesetzte Spannung am Ausgang anliegt, und er die weiter ausregeln will.

Das ist eher ein hysterese-gesteuerter Schaltwandler.

Ja deine Beschreibung trifft es besser. Ein Verstärker der eigentlich nur im Nulldurchgang als Schaltwandler arbeitet. Jetzt ist die Frage wie man das Rauschen wegbekommt ....:-) Mehr Verstärkung lässt das teil vielleicht höher Schwingen, weniger Verstärkung in der Komplementärstufe würde viellicht eiene Oszillation im hörbaren Bereich provozieren. Der hauptvortiel des vorgestellten Verstärkers liegen darin, dass der OPV mit seiner kleinen Versorgungsspannung arbeiten kann aber gleichzeitig die Mosfets total durchsteuern kann. zweitens dass Mosfets zum Einsatz kommen, die vielleicht durch eine einfache Sicherung abgesichert werden können.

lG Sven

[capslock]

Das ist eher ein hysterese-gesteuerter Schaltwandler.

Sag ich ja, Du hast aus Versehen einen UcD-Verstärker gebaut

[JFA]

Unnützes Detail am Rande: UcD hatte keine Hysterese, zumindest keine absichtliche. Aber war nicht der von Hifi-Akademie so aufgebaut?

[JFA]

Im Tietze-Schenk steht irgendwo so eine Schaltung drin, zwar mit den den Ausgangstransistoren im "echten" AB-Betrieb, aber das müsste sich auf B-Betrieb umstricken lassen.

12. Ausgabe, Kapitel 15.9 "Erhöhung des Ausgagnstroms integrierter Operationsverstärker", Abb. 15.25 und Abb. 15.26

Das ist im Grunde das, was du suchst, halt nur in Bipolar. Die einzige Schwierigkeit dürfte sein, dass du auf die höhere Ausgangsspannung umspannen musst, sonst zerlegt es die OPs.

[Udo]

Hi Sven,

evtl. könnte man sowas mal ausprobiern



Ruhestrom des Opamp's (Vorsicht Temeraturabhängig steigend) beträgt ca. 3mA
also leiten die Mosfets noch nicht.
Klirrfaktor ist natürlich grottig schlecht, aber als reiner Subwooferverstärker bis 100Hz ... ?

wenn es denn 200Watt@8Ohm werden sollen wird's schon schwieriger, vielleicht was ala Edwin Amp ?

Grüße Udo

[JFA]

Das ist praktisch die Schaltung aus dem Tietze-Schenk Abb 15.26, allerdings dort mit BJTs. Hätte ehrlich gesagt nicht gedacht, dass das so wenig klirrt.

Trotzdem würde ich, aus Flexibilität, Betriebssicherheit und von links und rechts wegen, dem OP eine getrennte Betriebsspannung gönnen, entweder wie von Sven über Z-Dioden oder runtergeregelt oder irgendwie anders erzeugt. 20 V sind schon arg knapp den 22 Vmax vom OP27 (und andere mögen auch nicht so viel). Nachteil ist dann halt, dass man das Potential zum Treiben der FETs verschieben muss.

[Udo]

Das ist praktisch die Schaltung aus dem Tietze-Schenk Abb 15.26, allerdings dort mit BJTs. Hätte ehrlich gesagt nicht gedacht, dass das so wenig klirrt.

naja das klirrt schon ganz ordentlich die Simu ist ja bei 100Hz
1kHz sind wir schon bei 0.2% u. 10kHz 2% aber wie gesagt als reiner Subwooferverstärker (u. ohne Ruhestrom) ...

[SNT]

Hallo Jungs,
ja vielen Dank für's Feedback.Da liegt das Monster von Tietze Schenk schon seit Jahren im Regal und dann schaut man Ned rein...
Abbildung 15.26 hab ich doch schon mal vor x Jahren in den Elektroheftchen gesehen.

Also ich glaube dass alle Schaltungen ähnliche Herausforderung beim Nulldurchgang haben ( 15.26 noch nicht ausprobiert) aber immerhin ohne Schwingen...

Ziel bei den angesprochenen Subwooferverstærker
ist die Versorgung des OPAMP über das ich nennes es mal versorgungsspannungsbootstrapping mit dem Audiosigal bezogen auf Masse mitpendeln zu lassen, während seine Versorgungsspannung konstant bleibt. Theoretisch müsste dann der OpV über seine maximal mögliche Versorgungsspannung Versorgt, im Stande sein, die Mosfets bei viel höherer fVersorgungsspannung vollständig durchzusteuern. Natürlich müsste der Commonmode Bereich an den Eingängen passen
Die Schaltung hat daher Imho Potential ..besonders an einer Vollbrücke mit Singlesupply. Ich lade morgen nochmal den Schaltplan hoch.

0.1% bei 200Watt wären völlig OK. Wichtig aber wäre auch dass der Klirr bei sehr kleinen Amplituden nicht ansteigt, wo ich eine größere Gefahr sehe.

LG Sven