Kaskadenschaltung zur Erzeugung einer BIAS Vorspannung (Polarisierung),

[Ben S. (geemo4)]

Hallo liebe Leute,

ich betreibe einen Stax Kopfhörer an einem Verstärker mit 
anschliessendem Wandler (Stax SRD-6/sb).

Da der SRD-6/sb "nur" das Normal Bias (230V=) liefert, habe ich mich 
umgeschaut um parallel zur Wandlung des Signals über die Trafos die 
Normalbiasplatine (230V=) gegen eine ProBiasplatine zu tauschen 
(wahlweise 230V= oder 580V=)

Vorab - die Spannungen müssen keine glatten Gleichspannungen sein - es 
geht nur um die Polarisierung der Mittelfolie. Auch fließen keine hohen 
Ströme - die Ausgänge sind mit hohen Widerständen zB 5,5 MOhm 
terminiert.

Ich habe nur einen Schaltplan aus den USA gefunden und zur abweichenden 
Eingangsspannung gesellte sich das Problem das die 
Surpressor(Zener)diode parallel zum Eingang nicht genau identifiziert 
werden konnte.

Fakt ist daß ich mit der Surpressor(Zener)diode viel zu geringe 
Spannungen hatte (150V bzw 300V statt 230V und 580V) Hierbei ist schon 
beachtet worden, daß das Messgerät gegen Erde mit dem Innenwiderstand 
eines normalen Multimeters als Spannungsteiler arbeitet und nur ca 2/3 
des Realwertes anzeigt. (Gemessen wurden 100V und 200V)

Zudem habe ich hinter der Surpressord(Zener)diode parallel nur 55V 
Gleichspannung gemessen, was aber auch an dem Messen mit Multimeter 
liegen kann.

In jedem fall war es zu wenig, obwohl ich im ersten Fall (100/150V) eine 
Verdopplungskaskade hatte und im Fall der 220/300V drei Kaskadenstufen 
hatte.

Also habe ich die Surpressor(Zener)diode entfernt und kam dann auf viel 
zu hohe Werte - am ersten Abgriffspunkt nach einer Verdopplung auf 
580V/880V (gemessen/real) und auf der hohen Stufe mit meinem Gerät nicht 
messbar, aber weit über 1000V.

Mein Problem - mit der Bitte um euren Rat. wie muss die 
Surpressor(Zener)diode vorne parrallel zur 230V~ Eingangsspannung 
beschaffen sein, damit ich am ersten Abgriff 230V und am dritten Abgriff 
580 V reale Spannung anliegen habe ?

Dito würde auch die Möglichkeiot bestehen woanders in der Kaskade 
abzugreifen.

Für einen Rat wäre ich dankbar.

Im Anhang das Schaltbild des Gerätes im Normalzustand (liefert "nur" 
230V und generiert das aus den Trafoströmen der Signale (R+L) und das 
Schalbild der separaten Erzeugung von Normalbias 230V und Probias 580V 
(über einen autonomen - wohl 110V~ (USA) Anschluss)

Ich bin mir über die Gefahren solcher Schaltungen bewußt.

Die Kopfhörer arbeiten nach dem elektrostatischen Prinzip aus 2 
Elektroden auf die das Signal gespielt wird und einer Membran in der 
Mitte die durch die Elektroden zur Schwingung angeregt wird. Diese 
mittlere Folie wird zur besseren Effektivität vorpolarisiert. Ältere 
Kopfhörer mit 230V sog Normalbias und neuere Modelle mit 580V sog. 
Probias.

Danke für Eure Hilfe

Schmidt

http://bilder.hifi-forum.de/medium/526956/stax-srd-6-sb-schaltplan_559890.jpg

http://easytubeamp.com/%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%BA%D0%B0-%D1%83%D1%81%D0%B8%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8F-stax-srm-%D0%BD%D0%B0-220-%D0%B2%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%82/stax_hv_supply/

[Uwe B. (uwe_beis)]

Vorname N. schrieb:
> Innenwiderstand eines normalen Multimeters
Was ist denn der "Innenwiderstand eines normalen Multimeters" bei dir? 
Ich habe den Verdacht, dass der hier eine größere Rolle spielt, als du 
glaubst.

Vorname N. schrieb:
> Zudem habe ich hinter der Surpressord(Zener)diode parallel nur 55V
> Gleichspannung gemessen, was aber auch an dem Messen mit Multimeter
> liegen kann.
Das scheint mir auch. Gleichspannung hat dort nichts zu suchen.

Wer misst, misst Mist. Ich traue deinen Messungen nicht. Was für ein 
Multimeter verwendest du? Hast du noch andere Messgeräte?

Theoretisch (bei einer Z1100 und ausreichend leckstromarmen anderen 
Bauelementen) müssten an LB ca. 200 V und an HB ca. 600 V entstehen.

[Ben S. (geemo4)]

Hallo und danke für Deinen Beitrag:

Zu deinen Fragen:

- Innenwiderstand habe ich mit 10 Megaohm angenommen und daraus 
abgeleitet, daß ich ca 2/3 des realen Messwertes messe (Wurde mir so 
gesagt)

- Mein Messgerät: ELTELEC DIGITAL MULTIMETER DM101 siehe 
http://www.ebay.de/itm/ELTELEC-DIGITAL-MULTIMETER-DM101-AC-OHM-V-A-/271870283580?nma=true&si=WCQPxWwXf5AgNN%252BgYu18Zx1v30I%253D&orig_cvip=true&rt=nc&_trksid=p2047675.l2557

Ich habe leider keinen anderen Messgeräte - wollte schon immer mal ein 
Oszilloskop anschaffen ....

Danke für Deinen Hinweis - das bei, wie Du schreibst "bei einer Z1100 
und ausreichend leckstromarmen anderen Bauelementen) müssten an LB ca. 
200 V und an HB ca. 600 V entstehen."

Das bestätigt ja das die Schaltung grds stimmt. Bzgl der 
Leckstromarmheit kann ich gerne die Bauteil werte der Kondensatoren usw 
posten. Soll ich ?

Meine Frage dazu dann - welche Zenerdiode Z1100 nehme ich dann denn ? 
Mein Händler vor Ort konnte mit dem Begriff Z1100 nichts anfangen. er 
gab mir bestem wissens nach eine Bidirectionale Zener Diode mit (Bauteil 
kann ich gerne ablesen. Es war glaube ich eine ABX 85C ... Ich würde 
dann natürlich gerne wieder die (korrekte) Zener einlöten und dann 
"endlich" normale Verhältnisse mit 230V und 580V haben und nicht 880V 
und 1000+ wie jetzt.

Danke !!!

[Peter R. (pnu)]

Die Diodenschaltung mit ihren Kondensatoren erzeugt im Idealfall das 
dreifache von Uss der Eingangsspannung. Jede Einzeldiode wird da mit Uss 
belastet.

VAC IN darf kein größeres Uss haben als die Dioden und die Kondensatoren 
aushalten.

Dafür ist die Doppel-Z-Diode zusammen mit R101 vorgesehen. Durch ihren 
Aufbau begrenzt sie die Spannung Uss auf einen Wert, den die Dioden und 
Kondensatoren vertragen.

VAC IN muss aber erdfrei sein, also über einen Transformator eingespeist 
sein. Wenn einer dieser beiden Pole auf Masse liegt, erzeugt die erste 
Diodenstufe nur U-Scheitel anstatt Uss.

Durch den Vorwiderstand  R101 fließt relativ wenig Strom (so etwa 2mA).
Da haben viele Z-Dioden einen recht "weichen" Knick und leiten schon bei 
z.B.50V, obwohl sie erst bei 100V leiten sollten. Nur eine Diode mit 
100V Nennspannung und sehr scharfem Knick würde das leisten was sie hier 
soll. Die Gleichspannung von 50V am Z101 lässt genau auf solche Schwäche 
der Kennlinie schließen, offensichtlich ist die Begrenzung 
unsymmetrisch.

Mein Vorschlag ist auf der Trafoseite: Nimm zwei kleine Trafos mit 
wenigen W Nennleistung einen 230/12V und einen 6V/230 und schalte sie 
back to back: 230-er des ersten Trafo ans Netz, die 12V an die 6V des 
zweiten und die freie 230er Wicklung dann an die Vervielfacherkette.
Bei 230V gibts theoretisch 115V am zweiten Trafo. Dazu gehört Uscheitel 
von 161V und Uss von 320V. Mit einem Längswiderstand zwischen den beiden 
Trafos kann man die 6V des zweiten verringern und eventuell sogar durch 
eine Doppeldiode begrenzen, die bei idealen Verhältnissen für ein Uss 
von 230V am Ausgang an der 6V-Wicklung ein Uss von 6V sorgen müsste.

 Zwei antiseriell geschaltete Z-Dioden mit 5,6V und etwas höherer 
Leistung (1W) und als Koppelwiderstand könnte man eine kleine Glühbirne 
6V/3W , können dann für passende Ausgangsspannung sorgen.

Einer der Trafos könnte ja ein altes Steckernetzteil (ohne Brücke und 
Ladekondensator) sein, der andre irgendetwas mit wenigen W Nennleistung.
Wahrscheinlich würde dann schon die Hochohmigkeit dieser Trafos für 
passende Ausgangsspannung sorgen ohne dass man Z-Dioden brauchte.

Z-Dioden sind bei 100V und 1mA einfach nicht brauchbar, außerdem haben 
sie eine relativ geringe Lebensdauer. 100V sind halt nichts gutes für 
Halbleiter, wenns nicht gerade eine Gleichrichterdiode ist.

[Ben S. (geemo4)]

Gibts hier so n "Verneige mich" Symbol ?? Wow + Danke für den 
ausführlichen Beitrag.

Danke

Ich werde das mal probieren - zumal ich viele Netzteile im Keller habe, 
weil ich sowas nicht wegschmeisse. Richtig ist auch, daß in der 
Profilösung (Probias ab Werk) auch einen kleinen Minitrafo hinten hängen 
haben.

Ich werde mal anfangen zu basteln ...

PS: Ich hatte die 230V~ mit dem Gehäuse geerdet (grün/gelbes Kabel)

[Uwe B. (uwe_beis)]

Peter R. schrieb:
> Z-Dioden sind bei 100V und 1mA einfach nicht brauchbar, außerdem haben
> sie eine relativ geringe Lebensdauer. 100V sind halt nichts gutes für
> Halbleiter, wenns nicht gerade eine Gleichrichterdiode ist.

Die Z1100 ist bei 1 mA spezifiziert(!), also sind 2 mA Spitzenstrom 
sogar mehr als ausreichend. Das mit der Lebensdauer ist mir neu und ich 
widerspreche vorsichtshalber nicht. Hast du Quellen dafür? Das 
interessiert mich.

Ich vermute, dass durch die vielen Kondensatoren, die bei 50 Hz eine 
sehr hohe Impedanz haben, die sich wiederum in der 
Vervielfacherschaltung vervielfacht, 10 MOhm als Last deutlich mehr als 
1/3 Fehler entsteht. Wie kommt der, der das sagt, dazu? Die 
Ausgangsimpedanz der Schaltung zu berechnen ist gar nicht trivial. Ich 
würde sie mal simulieren, kann das aber frühstens erst Dienstag tun.

Alternativ: Wenn du einen 10 MOhm-Widerstand hast, schalt ihn in Reihe 
mit den Messgerät. Dabei wirst du höchstwahrscheinlich mehr als die 
halbe Spannung messen und so auf die Ausgangsimpedanz der Kaskade und 
auf deren Leerlaufspannung rückschließen können.

[Ben S. (geemo4)]

Hallo Uwe,

ich gebe Dir recht - die Aussage 10MOhm und 2/3 1/3 sind sehr grob und 
war ein Tip eines Mitglieds aus dem Kopfhörerforums.

Wenn Du die Möglichkeit hast das zu simulieren das wäre natürlich 
superklasse.

Ich hätte nie gedacht, daß es doch so komplex ist.

Ich werde für meinen teil mal die Bauteildaten zwecks Fehler / 
Toleranzen raussuchen und posten (die Kondensatoren)

Es wäre so cool wenn ich das doch noch:

- funktionsfähig mit 230V und 580V am Ausgang
- sicher vom Aufbau her

beenden kann.

Gruß

[Uwe B. (uwe_beis)]

Hallo ???,

eigentlich sollte ich schon längst weg sein, aber Stau auf der Autobahn 
- mein Abholer verspätet sich erheblich.

Simulation (Transientenanalyse):

Spannungen im Leerlauf, wie erwartet 200 und 600 V
Spannung LB mit 10 MOhm Last nur am LB: 150 V
Spannung HB mit 10 MOhm Last nur am HB: 350 V

Das passt ungefähr zu deinen Ergebnissen.

Mach' den versuch mit 10 MOhm in Reihe mit dem Multimeter!

Schlampige Schaltzeichnung: Der schreibt 2.2mOhm, das sind 0,0022 Ohm. 
Wir scheren uns doch nicht um den winzigen Unterschied zwischen Milli 
und Mega oder 0,0022 Ohm und 2200000 Ohm!

R103 habe ich auch mit 2.2 MOhm angenommen.

[Ben S. (geemo4)]

Uwe B. schrieb:
> Hallo ???,
>
> eigentlich sollte ich schon längst weg sein, aber Stau auf der Autobahn
> - mein Abholer verspätet sich erheblich.
>
> Simulation (Transientenanalyse):
>
> Spannungen im Leerlauf, wie erwartet 200 und 600 V
> Spannung LB mit 10 MOhm Last nur am LB: 150 V
> Spannung HB mit 10 MOhm Last nur am HB: 350 V
>
> Das passt ungefähr zu deinen Ergebnissen.
>
> Mach' den versuch mit 10 MOhm in Reihe mit dem Multimeter!
>
> Schlampige Schaltzeichnung: Der schreibt 2.2mOhm, das sind 0,0022 Ohm.
> Wir scheren uns doch nicht um den winzigen Unterschied zwischen Milli
> und Mega oder 0,0022 Ohm und 2200000 Ohm!
>
> R103 habe ich auch mit 2.2 MOhm angenommen.

Hallo Uwe,

ein großes Danke an Dich - toll.

Nun ein paar Fragen:

1.) Was für eine Diode(n) hast Du im Eingang parallel verwendet ? 
(BZD27-100) Woher bekomme ich die ?
2.) Wieviel Eingangsspannung V2 hast Du gewählt ?
3.) Ich sehe Du hast C3+C9, wie C1-C8 als 100nF angenommen; lt Schaltung 
sind aber die C3+C9 0,01µF = 10nF - macht das was aus ?
4.) Gut daß Du R3 ansprichst - hier habe ich einfach das obere 
übernommen und 100kOhm gewählt
5.) Mit dem m=M hast Du natürlich recht - schlampig.
6.) Was schätzt Du wie groß ist die Last in meinem Falle ? Es geht ja an 
ein Uhrenglas-großen Messingring über den eine Polymerfolie gespannt 
ist. Diese Polymerfolie sitzt zwischen 2 ebenso Uhrenglas-großen 
Elektrodenringen gleichen Materials auf die das hochtransformierte 
Verstärkerausgangssignal (Lautsprecherausgang) gelegt wird. (Ein Bild 
eines größeren Modells mit ovalen Elementen im Anhang)

Danke Dir.

Ben

[Uwe B. (uwe_beis)]

Hallo Ben,

Vorname N. schrieb:
> 1.) Was für eine Diode(n) hast Du im Eingang parallel verwendet ?
> (BZD27-100) Woher bekomme ich die ?
Irgendwelche 100 V-Zenerdioden, die zufällig in meiner Library vorhanden 
waren. Es kommt nicht darauf an. Bleib bei der Z1100. Auch die 1N4007 
sollten sich identisch wie S5277 verhalten.

> 2.) Wieviel Eingangsspannung V2 hast Du gewählt ?
230 Veff Sinus

> 3.) Ich sehe Du hast C3+C9, wie C1-C8 als 100nF angenommen; lt Schaltung
> sind aber die C3+C9 0,01µF = 10nF - macht das was aus ?
Stimmt- das habe ich übersehen. Die Betriebsspannung des Kondensators an 
HB ist viel höher als die der anderen, deshalb wurde, zumindest dort, 
offensichtlich nur 10 nF gewählt.

Mit 10 nF wird der verbleibende Rest-Ripple etwas größer sein. 
Theoretisch gibt es aber gar keinen Rest-Ripple, denn theoretisch ist 
die Schaltung unbelastet und die Kondensatoren werden niemals entladen.

Ach so, ja - es dauert mit 100 nF länger, bis die volle Spannung 
aufgebaut ist. Am HB-Ausgang ohne Last ca. 5 Sekunden statt ca. 1,6 
Sekunden. (Wohl dem, der einen Simulator hat und ihn zu benutzen 
versteht :-)

> 6.) Was schätzt Du wie groß ist die Last in meinem Falle ?
Wie gesagt, ich gehe davon aus, dass es gar keine Last gibt. Leckströme 
werden aber fließen, auch innerhalb der Kaskade, und die (und andere 
Effekte) sorgen dafür, dass die Spannungen sich nicht ideal ergeben.

Ob doch ein Laststrom auch in den KH fließt, kannst du leicht mit deinem 
Multimeter erkennen. Das hat einen 200 uA-Bereich, mit dem man 100 nA 
auflösen bzw. erkennen kann. Zum Vergleich: Bei der Spannungsmessung 
belastet das Multimeter die Ausgänge mit 15 uA und mehr.

[Ben S. (geemo4)]

Super,

danke Uwe, Du hast echt Ahnung und vor allem Du kannst es dennoch so 
rüberbringen, daß ich verstehe was Du meinst.

Nochmal zu 4.) Gut daß Du R3 ansprichst - hier habe ich einfach das 
obere
übernommen und 100kOhm gewählt.

Soll ich den noch in 2,2MOhm wechseln ?

Und: Ich soll auf jeden Fall die Erdung also das grün gelbe vom Gehäuse 
trennen oder ?

Im Endeffekt ist es dann wie nach der ersten Erstellung und da habe ich 
sowohl vor dem Abschlusswiderstand als auch hinter dem an der Buchse 
gegen Masse (Gehäuse) 100V und 200V gemessen. Wie kann das kommen ? Oder 
soll ich einfach zwischen Messort (Kodi oder Buchse) einfach noch ein 
10MOhm Widerstand in Reihe dazwischen setzen um reale Werte zu bekommen 
?

Wie erklärst Du Dir denn, Uwe, daß ich jetzt ohne Zenerdiode am ersten 
(LB) Abgriff vorne an der Buchse - gegen Masse (Gehäuse) 880V messe ? 
Witzigerweise habe ich ohne Deckel drauf 580V gemessen - mit 
verschraubten Deckel als Abschlussmessung 880V den HB habe ich erstmal 
stillgelegt da das alles weit über 1000V ging und beim Messen schon 
geblitzt hat, also eine Art Lichtbogen ?? Also er hat geblitzt,m als ich 
beim Messen Buchse (HB) gegen masse (Gehäuse) dem Gehäuse näher kam. 
Kurz vor dem Aufsetzen mit der Messspitze blitzte es ....

[Joe F. (easylife)]

Diejenigen, die soetwas verkaufen, und diejenigen, die sich sowas auf 
den Kopf setzen, haben echt Eier...

[Uwe B. (uwe_beis)]

Vorname N. schrieb:
> Nochmal zu 4.) Gut daß Du R3 ansprichst - hier habe ich einfach das
> obere übernommen und 100kOhm gewählt.
Schlampige Zeichnung. Der geneigte Leser weiß ja, was der Autor meint.

Nein, weiß er offensichtlich nicht. R103, R104 und R105 bzw. R2, R3 und 
R5 haben offensichtlich eine doppelte Funktion. Zumindest sind sie in 
zwei Aspekten sinnvoll:

1. Die 10 nF-Kondensatoren an LB und HB werden über R2 + R3 bzw. über R2 
+ R5 aufgeladen, dass ergibt einen 3 MOhm/10 nF-Tiefpass, der den Ripple 
um ca. 20 dB (Faktor 10) dämpft.
2. Selbst wenn die Kaskade direkt am Netz angeschlossen wäre (ich hoffe 
sie ist es nicht, ansonsten kann mich jedes mal freuen, wieder von dir 
selber, und nicht nur von deinen Angehörigen durch Anzeigen in der 
Zeitung zu hören), würde eine Berührung von LB, HB oder CT 
(typischerweise bei fehlerhafter Kabelisolation) nur zu ungefährlichen 
Körperströmen führen. Doppelte Sicherheit.

Nebenbei: Wieso R103 mit dem krummen Wert von 910 kOhm angegeben wurde, 
ist mir schleierhaft. Ich würde 3 x 1, 1,5 oder 2,2 MOhm nehmen.

Vorname N. schrieb:
> Und: Ich soll auf jeden Fall die Erdung also das grün gelbe vom Gehäuse
> trennen oder ?
Ich weiß nicht (oder nicht genau genug), wovon du sprichst. Was ist der 
Hintergrund der Frage? Schließ' die Erdung so an, wie es im Original 
war.

Vorname N. schrieb:
> Im Endeffekt ist es dann wie nach der ersten Erstellung und da habe ich
> sowohl vor dem Abschlusswiderstand als auch hinter dem an der Buchse
> gegen Masse (Gehäuse) 100V und 200V gemessen. Wie kann das kommen ? Oder
> soll ich einfach zwischen Messort (Kodi oder Buchse) einfach noch ein
> 10MOhm Widerstand in Reihe dazwischen setzen um reale Werte zu bekommen
> ?
Jetzt hakt es bei mir ganz aus. Ich verstehe fast gar nichts mehr. Was 
genau war die erste Erstellung? Was der Abschlusswiderstand? Was die 
Buchse? Was hat die obige Schaltung mit der Masse des Gehäuses zu tun? 
Zur Info: Die erste Schaltung ist ziemlich sinnlos, und selbst wenn sie 
sinnvoll wäre, würde ich ungern erraten, was da wie gemeint ist.

Vorname N. schrieb:
> Wie erklärst Du Dir denn, Uwe, daß ich jetzt ohne Zenerdiode am ersten
> (LB) Abgriff vorne an der Buchse - gegen Masse (Gehäuse) 880V messe ?

Ich weiß immer noch nicht, wo Masse ist, aber ohne Z-Diode wird 
zumindest zwischen CT und LB schon mal mehr als die 3-fache Spannung 
erzeugt. Das sind nicht 800 V, also habe ich irgendein undefiniertes 
Massepotenzial in Verdacht. Plausibel ist da aber nichts. Da ist ein 
dicker Hund begraben, das geht nicht mit Ferndiagnose. An HB würden fast 
2000 V entstehen.

Vorname N. schrieb:
> Witzigerweise habe ich ohne Deckel drauf 580V gemessen - mit
> verschraubten Deckel als Abschlussmessung 880V den HB habe ich erstmal
> stillgelegt
Tja, es wird gar nicht klarer... Aber der Hund wird in seinem Grab 
dicker.

Vorname N. schrieb:
> Kurz vor dem Aufsetzen mit der Messspitze blitzte es ....
Das wiederum ist bei bis zu 2 kV zu erwarten.

Vorname N. schrieb:
> Ich bin mir über die Gefahren solcher Schaltungen bewußt.
Ich setze darauf. Ich bin nicht dein Kindermädchen.

Joe F. schrieb:
> Diejenigen, die soetwas verkaufen, und diejenigen, die sich sowas auf
> den Kopf setzen, haben echt Eier...
Was will uns der Autor damit sagen? Ein Scherz, eine Lästerei, eine 
Kritik, ein Lob? Ist für nichts davon so richtig geeignet... (Es sei 
denn, mit Eier ist Geld gemeint, dann kämen wir der Sache etwas näher.)