Hallo Leute, ich hatte bereits vor wenigen Wochen einen Beitrag verfasst, der mir helfen sollte mich vernünftig mit Software zur Schaltungssimulation auseinanderzusetzen (Vielen Dank nochmal dafür ;) ). Jetzt versuche ich gerade eine Verstärkerschaltung zu designen (siehe Anhang). Mein Problem ist, dass ich angeblich mit einer 9V Batterie aus einem 0.01V Signal eine Ausgangsspannung von ca. 15-16V erzeuge (Anhang). Jedoch ist der Strom dort nahe 0 , also würde man am Lautsprecher doch auch nichts hören??? Ich würde gerne folgendes Model nehmen: http://www.reichelt.de/Miniaturlautsprecher/VIS-K50WP-16/3/index.html?&ACTION=3&LA=5&ARTICLE=145461&GROUPID=6559&artnr=VIS+K50WP-16 Wie simuliere ich den Lastwiderstand richtig ? Wenn ich einen Lastwiderstand mit 16 Ohm für den Lautsprecher hinter den Kondensator schalte , bekomme ich über diesen nur einen Spannungsabfall von 0 Volt bzw. Gleichspannung ? Wodurch entsehen die Verzerrungen ? (siehe Simulation) Das Wichtigste: Würde diese Verstärkerschaltung so funktionieren, wenn ich sie aufbaue (meinetwegen auch mit viel Verzerrung und zu leise/laut), einfach noch ob lauffähig? Mfg und Danke im voraus, Lucky66 PS: Die Werte kommen daher, dass ich nur 1,10,100,1000,... Ohm Widerstände habe und für z.b. 30kOhm je 3 100kOhm parallel schalte.
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Das sind 2 Class A Verstärker in Reihe. Das macht schonmal wenig Sinn. Deine rechte Verstärkerstufe arbeitet nur mit einem Spannungsteiler an der Basis. Wenn da genug Strom von der ersten Stufe rausgezogen wird, sperrt der Transistor komplett, das werden deine Verzerrungen sein. Normal würde ich sagen dass die Arbeitspunkteinstellung nicht stimmt, aber da ne doppelte Class A Verstärkung eh keinen Sinn macht ist das eigentlich nicht so wichtig. Aber trotzdem, für die Zukunft: Du hast 2 Verstärkerstufen mit genau gleicher Beschaltung. Deine erste Stufe hat aber schon nen Verstärkungsfaktor von grob 100. Also ist das Eingangssignal für die zweite Stufe viel zu groß und die entwickelt dann starkes Clipping. Und dann kommen da bestimmt noch unschöne Effekte wegen Sättigung dazu. Vorgehensweise: - 1. Transistor ordentliche Arbeitspunktberechnung machen - 2. Rechte Seite Komplementär-Gegentaktstufe mit Dioden als Basisvorspannung.
Ich empfehle zur Berechnung das kostenlose Programm Transistoramp. http://www.transistoramp.de/ Man kann es quasi intuitiv bedienen. Für einen Spannungsverstärkung brauchst du die Emitterschaltung.
Bastian H. schrieb: > Mein Problem ist, dass ich angeblich mit einer 9V Batterie aus einem > 0.01V Signal eine Ausgangsspannung von ca. 15-16V erzeuge (Anhang). Was für ein Signal soll denn das sein? Rechteck oder Sinus? Man sollte auch solche Angaben in der Schaltung unterbringen. Um mehr Spannung raus zu holen muss man schon eine entsprechende Schaltung nutzen, z.B. Ein Schwingkreis mit einer Spule, oder einer Dioden-Kaskade, die aber mit NF-Verstärkern gewöhnlich nichts gemein haben. So eine Schaltung, sofern sie korrekt dimensioniert wäre, kann das nicht leisten. Da werden kaum Spannungen über 7Volt am Ausgang raus kommen. > > Jedoch ist der Strom dort nahe 0 , also würde man am Lautsprecher doch > auch nichts hören??? Strom fließt nur bei angelegter Spannung an einer Last. (Ohmsches Gesetz). Gewöhnlich misst man Spannungen und rechnet den Strom bei Bedarf aus. Man kann den zwar auch messen, aber das wird nur selten gemacht. > Wodurch entsehen die Verzerrungen ? (siehe Simulation) Weil die Stufen wegen falscher Bauteile-Dimensionierung wohl übersteuert sind oder für die Anwendung schon der falsche Plan sind. Einige Werte sind da nicht plausibel. Man kann die in der Simualtion ja leicht ändern und sieht dann, wie sich das Signal verändert. > Das Wichtigste: Würde diese Verstärkerschaltung so funktionieren, wenn > ich sie aufbaue (meinetwegen auch mit viel Verzerrung und zu > leise/laut), einfach noch ob lauffähig? Die Schaltung wird so funktionieren wie du die simuliert hast, also verzerrt. Je nach Eingangssignal wirken sich aber auch die Kapazitäten in der Schaltung verzerrend aus. > PS: Die Werte kommen daher, dass ich nur 1,10,100,1000,... Ohm > Widerstände habe und für z.b. 30kOhm je 3 100kOhm parallel schalte. Das ist ja mathematisch auch korrekt, aber manche Werte können schon falsch gewählt sein. Simulieren kann man besser mit realen Werten. Praktisch kann man dann ja tricksen. Woher stammt denn die Schaltung? Bastian H. schrieb: > Wie simuliere ich den Lastwiderstand richtig ? Wenn ich einen > Lastwiderstand mit 16 Ohm für den Lautsprecher hinter den Kondensator > schalte , bekomme ich über diesen nur einen Spannungsabfall von 0 Volt > bzw. Gleichspannung ? Bei Gleichspannung lädt/entlädt sich ein Kondensator nur. Bei Wechselspannung wirkt ein Kondensator mit seinem kapazitiven Blindwiderstand (und das noch frequenzabhängig), den man mit einem Multimeter oder Oszilloskop gewöhnlich nicht messen kann. Wenn man ein Sinussignal verstärken will, muss man zunächst dafür sorgen das man das Nutzsignal im Bereich von UB/2 hält, weil sonst die Spitzen abflachen könnten, was dann zu Verzerrungen führt. Irrtum vorbehalten
Bastian H. schrieb: > Mein Problem ist, dass ich angeblich mit einer 9V Batterie aus einem > 0.01V Signal eine Ausgangsspannung von ca. 15-16V erzeuge (Anhang). Stimmt schon, im Prinzip eine Spannungsverdopplerschaltung. Sie verhält sich allerdings anders, wenn du die Frequenz verändert, oder die Grösse der Kondensatoren. > Jedoch ist der Strom dort nahe 0 , also würde man am Lautsprecher doch > auch nichts hören??? Und was du hören würdest, würde grausam klingen, denn es besteht quasi nur aus Verzerrungen. Die fehlen noch viele Grundlagen der Verstärkerkonstruktion. Bastian H. schrieb: > Ich würde gerne folgendes Model nehmen: Das wirkt an einem 2000 Ohm Ausgang wie ein Kurzschluss. Der Ausgang wird damit also vollkommen überlastet. > Wie simuliere ich den Lastwiderstand richtig ? Wenn ich einen > Lastwiderstand mit 16 Ohm für den Lautsprecher hinter den Kondensator > schalte , bekomme ich über diesen nur einen Spannungsabfall von 0 Volt > bzw. Gleichspannung ? Ach. 16 Ohm sind schon mal ein guter Anfang, jedenfalls besser als nichts. > Wodurch entsehen die Verzerrungen ? (siehe Simulation) Übersteuerung und unterschreiten der unteren Grenzfrequenz.
Im Großen und Ganzen hat der Sascha Recht, aber ich möchte noch einiges hinzu fügen: Wenn ich jetzt schreibe, dass deine Schaltung teilweise höherer Blödsinn und die Herangehensweise zur Simulation von Ahnungslosigkeit geprägt ist, klingt das wie eine Beleidigung, aber: Wir alle haben mal angefangen (zumindest die, die jetzt weiter sind), wir alle sind ähnlich im Dunkeln getappt, und ich finde es gut, wenn du es auch versuchst! Mach weiter! Zur Schaltung: 1. Zunächst hat Sascha die Arbeitspunkte angezweifelt. Das habe ich auch. Arbeitspunkt heißt: Die Spannung, die am Kollektor des Transistors anliegt. Um eine hohe maximale Ausgangsspannung zu erreichen, sollte sie in der Mitte zwischen den Spannungen liegen, die sich ergibt, wenn der Transistor voll durchgesteuert ist und wenn er voll gesperrt ist. Wie man das berechnet ist 1000-fach im Internet zu finden, hier kommt die 1001ste Version: R1 und R2 bilden einen Spannungsteiler, in diesem Fall auf 1/4 von VCC. Am Emitter will sich diese Spannung (-0,6 V) einstellen, sagen wir ebenfalls 1/4 * VCC. Weil der Strom in RC (fast) genau so groß wie in RE ist, fällt über RC eine Spannung von 2,5 * 1/4 * VCC = 0,625 * VCC ab. Gegenüber Masse ist das 0,375 * VCC, während am Emitterwiderstand 0,25 * VCC abfallen. Bleiben 0,125 * VCC über den Transistor (in der Praxis etwas mehr). Der Transistor ist fast voll durchgesteuert, das ist gar nicht gut, funktioniert aber gerade noch so eben. Das kann man auch mit der Simulation sehr schnell und viel genauer heraus finden, Stichwort DC Bias Points oder ähnlich. 2. Wieso hast du einen Koppelkondensator von 100 µF im Eingang, aber nur 10 nF zwischen den Stufen? Ok, das hast du übersehen. 3. Wieso hast du am Ausgang 10 nF nach Masse gelegt? Ok, weil du es nicht besser weist. C11 hat da nix zu suchen, der muss weg, solange nichts Weiteres folgt. Zur Simulation: Mit welcher VCC simulierst du? Cin würde eine untere Grenzfrequenz von ca. 0,07 Hz erlauben, die 10 nF von Cout ca. 300 Hz, RE ca. 1 bis 10 Hz. Zu erklären, warum, spare ich mir jetzt. Diese Grenzfrequenzen kann man angleichen. Aber auch jetzt müsste eine Simulation mit 1 kHz ein sinnvolles Ergebnis liefern. 100 mV hast du geschrieben. Bei der geschätzten Gesamtverstärkung von 10000 (s. Sascha) würdest du den Verstärker schon bei 1 mV übersteuern, zumal der Arbeitspunkt so unglücklich ist. Da kann nur so ein vergurktes Signal am Ausgang erscheinen. Prinzipiell kann man auch exakt erklären, warum das genau so aussehen muss, aber das tue ich mir hier nicht an. Ca. 10000 ist nur die Leerlaufverstärkung, wenn nichts am Ausgang angeschlossen ist. Der Ausgangswiderstand deiner Schaltung ist ca. = R16, also 3,3 kOhm. Nun schreibst du, das du dort einen 16 Ohm-Lautsprecher anschließen willst. Das geht (bzw. ginge über einen Koppelkondensator), nur bricht die Ausgangsspannung auf 1/200stel zusammen, auch die maximale Ausgangsspannung. Im Lautsprecher hörst du fast nix mehr. Daher Saschas Empfehlung, eine Komplementär-Endstufe vorzusehen, aber ich glaube, da liegt er erheblich mit seiner Einschätzung deine Kenntnisse daneben. Ich habe jetzt genug Grundlagen erläutert, Komplementär-Endstufen werde ich jetzt nicht auch noch versuchen. Ich empfehle, erst mal die Simulationsschaltung zu bereinigen, und eine saubere Simulation zu erreichen. Ich kann's nicht lassen: DAC schrieb: > Für einen Spannungsverstärkung brauchst du die Emitterschaltung. Was, zum Teufel, will uns der Autor damit sagen? Warum schrieb er nicht: Für eine Gleichrichter brauchst du Dioden???
Sascha schrieb: > Das sind 2 Class A Verstärker in Reihe. Das macht schonmal wenig Sinn. Was ist das denn für eine schwachsinnige Bemerkung? In einem mehrstufigen Verstärker sind i.d.R. alle Stufen, bis eventuell die letzte vom Klasse-A Typ. Überhaupt baut man nur Leistungsstufen nicht als Class A (und manche Leute sogar die). > Deine rechte Verstärkerstufe arbeitet nur mit einem Spannungsteiler an > der Basis. Wieso denn "nur"? Bei einer Emitterstufe mit Emitterwiderstand stellt man den Arbeitspunkt immer mit einem Spannungsteiler an der Basis ein. Die Frage ist halt, ob der TE den Arbeitspunkt korrekt eingestellt hat. (Hint: hat er nicht) > Deine erste Stufe hat aber schon nen Verstärkungsfaktor von grob 100. > Also ist das Eingangssignal für die zweite Stufe viel zu groß und die > entwickelt dann starkes Clipping. Und das weißt du aus welcher Kristallkugel? Wir wissen nicht, welchen Pegel der TE an V_in anlegt. Und die Verstärkung der Stufen ist mangels (Wechselstrom-)Gegenkopplung auch nicht klar anzugeben. Dazu müßte man erstmal r_be des Transistors im Arbeitspunkt kennen. @Bastian: 1. du hast sicher mehr als 9V für die Betriebsspannung der Schaltung angegeben. Sonst würdest du nicht einen Spitzenwert von 15V rausbekommen. 2. die Arbeitspunkte deiner Transistoren stimmen nicht. Ziel ist es, ca. die halbe Betriebsspannung zwischen Kollektor und Emitter abfallen zu lassen. Beachte, daß sowohl am Kollektorwiderstand als auch am Emitterwiderstand Spannung abfällt. 3. es ist zwar richtig, den Emitterwiderstand mit einem Kondensator zu überbrücken (damit die Wechselspannungsverstärkung der Stufe höher ist als die Gleichspannungsverstärkung) aber man macht trotzdem einen Widerstand in Reihe zu diesem Kondensator, aus dem sich dann die Wechselspannungsverstärkung ergibt. 4. die Koppelkondensatoren von 10nF sind viel zu klein, zumindest wenn es dir um einen NF-Verstärker geht. Auf jeden Fall ist da ein deutliches Mißverhältnis zwischen den Emitter-Kondensatoren mit 100µF und den Koppelkondensatoren mit 10nF. 5. wenn du wissen willst, was an einem Lautsprecher ankommt, dann muß der Lautsprecher mit in die Simulation. Also C11 mit dem rechten Bein nicht direkt an GND, sondern dort deinen Lautsprecher als z.B. 8R Widerstand einfügen. Was soll überhaupt C11 so wie er jetzt beschaltet ist? 6. für einen Lautsprecher brauchst du eine deutlich niederohmigere Ausgangsstufe. Normalerweise eine Gegentakt-Endstufe.
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Ich danke euch allen für eure Antworten ;) Besonderen Dank auch an Sascha, der sich bereits an meinem letzten Thema beteiligt hat. An Axel und Uwe natürlich nicht zu vergessen mit zwei sehr detaillierten Beiträgen, welche ich gerade noch durcharbeite bzw. nacharbeite. Alles in allem, fasse ich aus den Beiträgen zusammen, dass ich nicht - wie ich vorher erhofft habe - mein Wissen aus der Uni mit Learning-by-Doing vertiefen kann, sondern mir dessen Bewusst sein muss, dass ich in der praktischen Umsetzung nicht mit unseren idealisierten Schaltungen und Entwürfen weiterkomme, sondern noch viel mehr Fehlerquellen zu beachten und praktische Grundlagen / Erfahrungen zu sammeln habe. Damit ich nun also nicht mehr bei jeder Kleinigkeit den helfenden Forum-Mitgliedern die Nerven raube, hab ich mir nun Literatur dafür angeschafft um hoffentlich in ein paar Monaten ein deutliches Mehr an Verständnis im Gepäck zu haben ;) Momentan habe ich mir folgende Bücher bestellt: http://www.amazon.de/gp/product/3826588258?psc=1&redirect=true&ref_=oh_aui_detailpage_o02_s00 (Grundlagen der Elektronik. Halbleiter, Bauelemente und Schaltungen) http://www.amazon.de/gp/product/3446425888?psc=1&redirect=true&ref_=oh_aui_detailpage_o01_s00 (Hochfrequenztechnik: Grundlagen der mobilen Kommunikationstechnik) Ich suche noch Literatur in folgende Richtungen und bin für jeden guten Buchtipp dankbar: -Hochfrequenztechnik -Analoge Schaltungen -Microcontroller Mit freundlichen Grüßen Lucky66 PS: Mit angepassten Kondensatoren und passendem RL (16 Ohm Lautsprecher)sieht es schon einmal ein wenig besser aus (siehe Anhang).
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