Verstärkerschaltung - Verständnisfrage

Hallo zusammen,

ich habe mich heute ein wenig mit Audioverstärkerschaltungen beschäftigt und bin unter anderen auf folgende (erste im Dokument) Schaltung gestoßen:
http://www.epanorama.net/schematicsf...0Amplifier.pdf

Jetzt versuche ich die Schaltung zu verstehen und dabei stellen sich mir folgende Fragen: Warum wird am Signal-Input ein Kondensator eingesetzt? Der müsste doch wie ein Hochpass wirken, weil dessen Widerstand sich nach R = 1/jwC ändert, oder? Wenn ich die Schaltung in LTSpice simuliere, bekomme ich aber nach Entfernen des Kondensators überhaupt keine Verstärkung mehr. Der Spannungsabfall am Kondensator scheint trotzdem immer 0V zu sein.

Generell ist die Schaltung nicht besonders stabil in der Verstärkung, zumindest in LTSpice. Ich habe die Schaltung und die Übertragungsfunktion in einer PDF angehängt: Anhang 19558. Ist das evtl. so gewollt?

Könnte mir jemand in ein paar Stichworten die Funktion der Bauteile erklären?

Vielen Dank schonmal,
Philipp

Hallo,
die Kondensatoren entkoppeln den Eingang von der DC-Spannung des Verstärkers. Es handelt sich ja, wenn ich es richtig sehe, um einen single supply OP. D.h. am Eingang liegt eine DC-Spannung, auf der das Audiosignal über den Kondensator aufgekoppelt wird. Der Kondensator muss natürlich so bemessen sein, dass die untere Grenzfrequenz ausreichend tief ist.
Kann es sein, das bei deiner Spice Simu pos. und neg. Verstärkereingang vertauscht sind ?

MfG
Manu

Hey,

du hast recht :) Ich habe die korrigierte Variante inkl. Diagramm wieder hier angehängt: Anhang 19560.

Was machen denn die beiden anderen Kondensatoren? Ich schätze, die nehmen ebenso die Gleichspannungsanteile, oder? Wenn ich mir die wegdenke, siehts sehr nach einem nichtinvertierenden Verstärker aus. Mal davon abgesehen ist nach der Korrektur die Verstärkung aber nicht gerade das wahre, oder? Die Leistung ist am Ausgang sehr niedrig:-s

Danke und lG,
Philipp

Edit: Ich frage mich wirklich, warum die Schaltung nicht mehr funktioniert,wenn man den Eingangskondensator entfernt. Wenn der nur Gleichspannungsanteile filter, sollte er doch in der Simulation eh unwichtig sein,oder?

Hallo,
ist den das Spice Modell das richtige? Ein "normaler" OP hat natürlich nicht so einen hohen Ausgangsstrom. Außerdem muss man beachten ob der OP auch für single Supply geeignet ist.
Warum möchtes Du auf den Kondensator verzichten? Der Gleichspannunsganteil ist erforderlich, da der single supply OP keine negativen Spannungen verstärken kann.

MfG
Manu

man könnte aber einen Spannungsoffset einbauen um quasi bei 1/2 VCC eine 0-verstärkung zu haben und bei VCC bzw. 0V die extrema am Ausgang haben

ich Frage mich schon das ganze Topic lang, wofür das gedacht ist, wenn es ein DC verstärker werden soll wird das so eh nix, wenn es nur am Simulator liegt, vll. mal statt transient mal AC Sweep nehmen und natürlich ne AC Quelle!

ich hab jetzt nur mal ins blaue geschossen, da mir die infos fehlen ^^

also, wie ich das sehe sollte am OP-Eingang eigentlich n Spannungsteiler 1:irgendwas ... evtl. am Einfachsten n Poti ... für n DC-Offset (je nach Amplitude des Eingangssignals, DCoffset = Max_Aplitude / 2) rein kommen, sonst kann der nach meinem Verständnis mit floatendem Eingang nicht richtig funktionieren. Dann gibt sich am Ausgang im Leerlauf entsprechend auch n DC-Offset, abhängig vom Verstärkungsfaktor, das dann wie in der Schaltung realisiert per C ausgekoppelt wird. Das wird gemacht um keinen permanenten Stromfluss durch den Lautsprecher zu
Haben bzw. den DC-Strom auszukoppeln.
Ich kenn den LM383 jetzt nicht in Person, aber 8W kommt mir viel vor für nen OpAmp ... evtl könnt man ihm nen Treibertransistor am Ausgang spendieren ...
oder nen Zweiten als Impedanzwandler mit Treibertransistor (ist einfacher zu rechnen) ....

Der LM383 ist kein OP, nur ähnlich. Das ist halt ein typisches altes Audio-Verstärker IC für ein Autoradio. Die normalen OPs gegen z.B. nicht mit dem Kondensator direkt vor dem Eingang, weil da ein definierter DC Pegel fehlt. Der LM383 sorgt intern für den DC Pegel.

Der Schaltplan ist auch nicht so doll. Der Kondensator am Ausgang gegen GND braucht vermutlich noch einen Widerstand von ca. 1 Ohm in Reihe. Da sollte man sich lieber das Datenblatt zu dem IC anschauen, als so einem Plan aus dem Netz zu trauen.

p.s.: der LM383 ist auch nicht mehr wirklich aktuell - da fehlt z.B. ein brauchbarer Überlastschutz.

Hallo zusammen,

vielen Dank für die Infos. Ich will mir einen tragbaren Verstärker inkl. Box bauen und hab mich deswegen mit der Schaltung beschäftigt. Das hauptsächliche Anliegen war, die Schaltung zu verstehen. Ich wollte halt wissen, wofür jedes Bauteil zuständig ist.
Mein Fazit: Die Kondensatoren filtern die Gleichspannungsanteile. Für die Wechselspannung sind sie keine Hindernisse, weil Eingangswiderstand vom LM383 >> |Z_kondensator|

Der LM383 ist ja, wie Besserwessi gesagt hat, ziemlich veraltet. Ich habe mir nun einen TDA2030 gekauft, schau mir mal die Typical-Application-Schaltung vom Datenblatt an.

So, ein paar Tage später, ein paar neue Fragen:
schaut euch mal bitte den Anhang an: Anhang 19584. Da handelt es sich um die Single-Supply-Schaltung für den TDA 2030. Sehe ich das richtig, dass die Widerstände am Eingang ein Spannungsoffset einfügen, damit der OpAmp nur positive Spannung serviert bekommt? Das würde dann ja bedeuten, dass nur positive Auslenkungen am Lautsprecher ausgegeben werden, d.h. die Amplitude der Membran habliert sich, oder? Wäre es da nicht besser, die Dual-Supply-Schaltung mit einer virtuellen Masse aufzubauen? Die Quelle vielleicht wie der obere Teil dieser Schaltung.

Was bringen eigentlich die Dioden in der SSply-Schaltung? Helfen Spannung wiederaufbauen, falls die Batterie nach Spitzenbelastung einbricht?

Danke und Gruß,
Philipp

Die beiden Widerstände am Eingang sind so was ähnliches wie eine virtuelle Masse, nur halt nicht belastbar. Der Verstärker wird schon auch beide Halbwellen verstärken. Der Elko an Ausgang sorgt dafür das der Lautsprechern nur Wechselspannung abbekommt. Mit einer virtuellen Masse oder der Dualen Spannungsversorgung spart man sich im wesentlichen den Elko am Ausgang.

Die Dioden sind mehr als Freilaufdioden, als Schutz für den Verstärker zu sehen. Im Normalfall haben die keine Funktion - nur beim Ausschalten im falschen Augenblick könnten sie mal gebraucht werden.

Hm, wenn es stimmt, dass auch negative Spannung an den Ausgang kommt, warum ist im Schaltplan (Anhang 19618) dann eine Diode gegen Ground geschaltet? Müsste ja alle negativen Spannungen schlucken,oder?

Ich habe das mal so aufgebaut, aber der TDA2030 wird sehr schnell heiß und scheinbar fließt ein sehr hoher Strom, sodass ich mich nicht traue, den Akku länger als ein paar Sekunden dranzuhalten. Hier findet ihr das Boardlayout Anhang 19619 und die zugehörige Schaltung Anhang 19620. Hat jemand eine Idee, was da falsch sein könnte?

(die Spannungsversorgung liegt am großen Elko rechts, das Board ist eher eine Hilfe zum Aufbau, den ich auf Lochraster gemacht habe)

Herzlichen Dank,
Philipp

Hallo,
erstmal so auf die Schnelle.
Am Ausgang des TDA kommt keine negative Spannung raus, sondern eine DC-Spannung mit überlagertem, verstärken Musiksignal. Die DC-Spannung wird vom Ausgangskondensator geblockt und der "reine" Wechselspannungsanteil (mal ideal gesehen) an den Ausgang (Lautsprecher) gegeben. Diese hat natürlich auch einen negativen Anteil.
Zum Layout:
Für einen Verstärker alles viel zu weit zerstreut und viel zu dünne Bahnen. Masse sollte prinzipell sternförmig verlaufen, Versorgungsleitungen breit. Blockkondensatoren wie C4 (schnellere Kondensatoren im Bereich 100µF und etwas mehr ) möglichst dicht an das IC. Bei schlechtem Layout fangen viele Schaltungen gerne an zu oszillieren.

MfG
Manu

So,
noch mal eben in LT-Spice reingeworfen:
Schaltung:
Bild hier  
Ist ein normaler single Supply OP
Spannungen:
Bild hier  
Grün wäre das potentielle Musiksignal V2
Blau die Spannung vor dem Koppelkondensator C2
Rot die Spannung hinter dem Koppelkondensator C2, das Ausgangssignal das an den Lautsprecher geht.

Prinzipell ist die Schaltung ein einfacher nicht invertierender Verstärker. Eingangsspannungsteiler (2x100K) bringt die Eingangsspannung auf Uvcc/2, C3 sorgt dafür, dass nur der Wechselspannungsanteil verstärkt wird.

MfG
Manu

Der Elko am Ausgang ist falsch herum eingezeichnet. Einige Elkos werden da zu einem Kurzschluss, wenn man sie länger so betreibt. Verpolte Elkos können auch mal mehr oder weniger heftig platzen.

Zum testen einer Schaltung sind Akkus als Spannungsquelle keine so gute Idee. Da sollte man schon etwas mit Strombegrenzung haben. Zur not beim Akku eine Glühbirne in Reihe schalten. Die leuchtet dann wenn die Schaltung eine Kurzschluß hat.

Hallo zusammen,

vielen Dank für eure Beiträge. Das mit dem Kondensator habe ich korrigiert. Vielleicht hatte ich nur Glück, dass er mir nicht um die Ohren geflogen ist :)

Ich hatte aber selbst nachdem der Kondensator richtigherum eingelötet war das Problem,dass scheinbar viel Strom geflossen ist. Nun habe ich den 1R Widerstand+Kondensator gegen GND mal entfernt und an meinem 9-Ohm-Batteriewiderstand fallen nur noch 0.1V ab.. Das Problem ist nur, dass der Lautsprecher am Ausgang extrem leise ist. So, als würde ich den Klinkenstecker vom PC/MP3-Player direkt an den Lautsprecher löten. Ich muss wohl nochmal schauen, ob ich einen Fehler gemacht habe.. Den 1R kann ich erstmal außer acht lassen, oder?

Wenn es mit dem 1 Ohm Widerstand Probleme macht, sollte man mal den Kondensator testen, und ggf. sehen wie die Verbindung zum IC ist. Normal fließt da fast kein Strom. Der Kondensator mit dem Widerstand in Reihe sollen für Stabilität gegen HF Schwingungen sorgen: Damit hat man oberhalb des Audio-Bereichs eine Mindestlast, die bekannt ist. Ohne kann es gehen, muss aber nicht. Man könnte den Widerstand etwas größer (z.B. 5 Ohm) machen.

Da scheint aber noch mehr falsch zu sein.

Hallo zusammen,

ich habe heute nochmal hin und herprobiert und plötzlich hat es funktioniert. Ich glaube, ich hatte irgendwo einen Anschluss (Eingang/Ausgang) schlecht gelötet, denn die habe ich nacheinander neu gemacht. Hört sich gut an und läuft mit Kühlkörper jetzt auch schon eine halbe Stunde ohne Probleme.

Angenommen, ich will einen kleinen Lautstärkeregler einbauen, dann könnte ich ja R3 (Schaltplan Anhang 19642) durch einen kleineren Widerstand (evtl 4k oder 3,5k) und einen Poti ersetzen,oder?

Lg,
Philipp

Eine Lautstärkeregelung sollte man besser vor dem Verstärker machen. Also z.B. R5 durch einen Poti ersetzen - der Schleifer zum Verstärker.

Wenn man R3 veränderlich macht, hat man nicht so viel Spielraum: unter 24 dB Verstärkung ist wegen der Stabilität problematisch, und bei deutlich über 40 dB wird der Klirrfaktor schlechter und ggf. auch die Bandbreite begrenzt, weil die Schleifenverstärkung sinkt.

Zitat:

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Zitat von Besserwessi

Eine Lautstärkeregelung sollte man besser vor dem Verstärker machen. Also z.B. R5 durch einen Poti ersetzen - der Schleifer zum Verstärker.

Wenn man R3 veränderlich macht, hat man nicht so viel Spielraum: unter 24 dB Verstärkung ist wegen der Stabilität problematisch, und bei deutlich über 40 dB wird der Klirrfaktor schlechter und ggf. auch die Bandbreite begrenzt, weil die Schleifenverstärkung sinkt.

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Da muss ich Besserwessi zustimmen, Lautstärke Regler Immer VOR dem Verstärker, alleine schon (auch) wegen der nutzlos verbratenen Leistung. :-)

Gruß Richard

Der alternative Vorschlag war ja nicht nach dem Verstärker, sondern durch verstellen der Verstärkung über ein veränderte Rückkopplung. Dem sind aber enge Grenzen gesetzt. Da kann man ggf. machen, um den Regelbereich anzupassen.

da bekommst du aber schonmal schnell ein häßliches gratschen und knacken wenn du das machst! Ein Poti hat nie 100% Kontakt und wenn der Kontakt und damit die Rückkopplung nur einmal abreißt übersteuert dein OPA ganz gemein und lässt es fürchterlich knacken.

Hm, bisher hört sichs eigentlich gut an. Ich hab' zusätzlich zum eigentlichen Einstellpoti noch einen eingebaut, um den Verstärkungsfaktor leichter ändern zu können. Zur Not werde ich ihn eben wieder ersetzen.

Als nächstes folgt noch ein Addierer, der angelegte Stereosignale zu Mono zusammenwirft ;)

Da kannst Du im Prinzip die Ausgangsseite der beiden Elkos einfach zusammen fassen