kl. Diskussion über analoge Endstufenkonzeption

hier gehts um die Konzeption einer analogen Endstufe, nurmal ein par Grundgedanken dazu ob diese Idee überhaupt rentabel realisierbar ist.

Folgendes:
Der "übliche" Weg einer Endstufe ist ja der, daß eine Gruppe mehr oder weniger oder auch garnicht selektierter Endstufentransistoren mit einem Emitterserienwiderstand versehen parallelgeschaltet tun und so, möglichst gut gekühlt, ihre Aufgabe verichten.
Je besser die selektiert sind, ich mein jetzt nichtnur auf die B(E) sondern auch auf Kennliniengleichheit, desto idealer ist die Lastverteilung, es ergibt sich eine Emiitergegenkopplung durch besagten Widerstand der für einigermaßen gleiche Bedingungen sorgt.
In der Praxis sind aber, wenn man mit DC und Sägezahnansteuerung prüft, Gleichlaufdifferenzen unvermeidlich und sofort feststellbar. (ich kann dank 8 Kanal Oscar Bilder mit übereinandergelegten Kennlinien machen um das zu zeigen) Kurzum man versucht immer so nah wie möglich am Ideal zu sein, da das nicht klappt haben einige der Endstufentransistoren höhere Belastung, andere deutlich geringere.
Daraus ergibt sich auch meßbar höhere Klirr und TIM, letztendlich das was den (manchmal nur angeblichen) Unterschied ausmacht zwischen "guten" sprich teuren, und "nicht guten" sprich chinesischen Endverstärkern.

Die Aufgabe ist somit eine ebene extrem gleichmäßige Lastverteilung auf alle verbauten Endstufentransistoren, sowohl im unteren als auch im oberen Aussteuerungsbereich.
Genau hier soll die Bastelstunde ansetzen

Die Idee:
Man bildet eine "Endstufenzelle", diese kann bestehen aus nur einem, oder auch zwei parameteridentischen (=kurvenselektierten!) parallelbetriebenen Transistoren, und gibt denen nun einen Kolektorserienwiderstand mit, der übliche Emitterwiderstand wird auf Minimalstwerte reduziert, im Idealfall ganz eingespart.
An unserem Kolektorwiderstand haben wir eine zuverlässige Abfragemöglichkeit, welcher Strom durch die Endtstufenzelle läuft.
Nun wird als Treiber, jede Zelle braucht ihren eigenen, ein Differenzverstärker gebaut, dessen Hintereingang eine Verbindung zum Kolektor der Endstufen aufweist. Das Ganze ist nun eine Endstufenzelle, die stromgesteuert arbeitet, sie vergleicht das Eingangssignal mit dem tatsächlichen Strom auf der Leistungsstrecke und führt zeitverlustfreie Korrektur durch wenn sich eine Abweichung vom Soll ergibt.
Nun bilde ich aus je eine N und einer P Endstufenzelle ein aktives Paar und erhalte meine Endstufe.
Es ist nun völlig Rechtens, davon soviele wie man Lust und Strom hat parallel zu betreiben, da wär auch ohne weiteres ein 1-Ohm Konzept realisierbar das mit völlig gleichmäßiger Lastverteilung operiert, zudem ergibt sich aus den Differenzstufen auch ein zuverlässig arbeitender Überstromschutz der dem Verstärker eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet an komplexen Lasten (bei Doppelbässen und ähnlichen Fullrangeboxen sind mitunter Impedanztäler bis in die Gegend um ein Ohm nachweisbar)

Nunj die Frage an die Endstufentüftler:
haltet ihr es für sinnvoll dieser, doch etwas komplizierteren Bauweise die Zeit zu opfern und mal eine Kiste zu entwickeln die das nutzt oder ergibt sich aus wirtschaftlichen und sonstigen Gründen kein Sinn dazu?
Ich hab mir eine (sehr kleine) Anordnung dieser Art gebaut, sie hat zwar indiskutable niedrige Leistung, ist aber auch eine Meßspielwiese für das Prinzip, und hier kam breites Grinsen auf im Nachweis der Lastverteilung, der gleichmäßigen Erwärmung aller Beteiligten und der , das kann jetzt nicht als Clipfunktion bezeichnen weil es soft arbeitet, Strombegrenzung.
Selbige ergibt bei zu hoher Ansteuerung eine Art Kompression, was sich immernoch clean anhört, subjektiv lauter als im linearen Bereich.
Den steht gegenüber: der deutlich höhere Aufwand, und die nötige Gleichlaufanpassung aller verbauten Zellen (nicht ganz easy, gelang aber nach ein par Stunden)
Kurzum ein solcher Amp ist ein Budgetgerät da er deutlich mehr Teile enthält als die übliche Bauweise.

Bin mal gespannt auf alle Überlegungen dazu. Es geht wirklich nur um das Prinzip dieser Bauart, nicht um das Prüfen einer fertigen Schaltung.

Der Anwendungsbereich wäre breit gefächert da man das in jeder Leistungsgröße umsetzen kann. Klingt besonders lecker an Tops da diese von sauberen Durchgängen wirklich sehr profitieren, so etwa wie eine Ap.
Und vor allem wenn die Strombegrenzung so arbeitet daß die Zelle stets innerhalb der SOA lebt, dann hat man ein Gerät das nur sehr schwer kaputtzumachen wäre, zuniederohmige Last führt nämlich nicht zum Chaos sondern lediglich zu einer Abregelung, da es stromgesteuert arbeitet.

und leider muß ich noch hinzufügen: wenn blödsinnige OT Beiträge kommen setz ich das Thema nicht hier fort. :

Lg Manuela

ich habs ja mit normalen Onsemis gemacht, also die bipolare Variante. Entsprechend hoch die Steuerströme, die ganze Treiberei spielt sich im leicht warmen Bereich ab (find ich nicht verkehrt).
Die Lastrückwirkung auf die Regelung ist das eigentliche Ding dabei, so ganz ohne Gegenkopplung "über alles" kommt man nicht über die Runden. Muß eben genau ausgeknobelt werden in welchem Verhältnis sich das abspielt, da gibts noch einiges zu fummeln :wink:
Von der Effizienz her liegt er etwas unterhalb der Normaloschaltung, das liegt in der Natur der Sache.
Es ist aber auch schwer, 2 oder 3 dieser Zellen zusammenzuklemmen und dann Rückschlüsse ziehen zu wollen wie das bei zehn Stück pro Rail ausschaut, mit jeder weiteren wird ja der Fußwiderstand am Ausgang deutlich niedriger und somit auch die Arbeitsbedingung an induktiver Last besser.
Ich habs auch betont schnell aufgebaut, ohne große Kondensatorbremse, die Slewrate liegt um 40 (wohl etwas heftig aber dafür schillern die Höhen richtig). Bemerkenswert ist das Verhalten, beim Unterschreiten der festgelegten Lastimpedanz nicht lauter zu werden, er fängt dann an zu komprimieren. Für ideales Ampen müßte der rechnerisch zulässige Lastwiderstand bei RL/3 liegen, dann geht das richtig schön ab und quasi unkaputtbar und ohne hörbares Verdichten.
Bezogen auf ein Kilowättchen wirds dann in 2HE aber schon eng
Der Teilepreis liegt knapp oberhalb einer fertigen Chinadose, somit ist das grenzwertig inden Baukosten.
Ich werd das noch genau ausknobeln im Laufe der Zeit, zumindest die Transistorversion verspricht da was erstaunlich gutes.
Etwas ärgerlich ist, daß für die Differenzverstärker noch eine Konstantstromquelle benötigt wird, hab da einen N Kanal Fet für verbastelt.
Noch völlig offen ist das Verhalten an wackliger Versorgung, der Versuchsaufbau war überdimensioniert gefüttert. Unter normalteuren Bedingungen müssen wir ja ein gewisses Nachfedern der Railspannungen in Kauf nehmen. Wie verhalten sich die Fets wenn das der Fall ist ?

schöner Beitrag, bleib dabei :wink:
Zu der Sache mit dem Selektieren:
Der Differenzverstärker ist in Endstufen ein uralter Bekannter, meist sitzt er ganz vorne. Er bildet ja auch die Grundlage der OPs, entsprechend ist seine Arbeitsweise: er hat einen Signaleingang und einen invertierenden Signaleingang. Somit führt er einen Vergleich durch. In der Normaloendstufe ist dieser invertierende Eingang, ich hab ihn oben Hintereingang genannt, über einen R und einen kleinen Parallel-C mit dem Ausgang verbunden, hier wird aber nach Spannung gesteuert, nicht nach Strom. Die Größe des R bestimmt nun den ß, also die Spannungsverstärkung, Gain.
Ein Verstärker der im Gesammt eine Stromgegenkopplung besitzt, hat einen 50mOhm zwischen Endstufenmasse und Lautsprecherausgang, und greift auf diesem die Stromkontrolle ab.
Und die Weiterentwicklung davon kontrolliert eben den Strom auf jeder Endstufenzelle einzeln. So muß man sich das vorstellen. Die Spannungsgegenkopplung des Gesammtverstärkers ist unabhängig davon nach wie vor vorhanden. Die Zellen haben die nette Eigenheit, ihre Kennlinienungeraden selbst auszuregeln, insofern ist das Selektionsproblem deutlich geringer als in jeder anderen Bauweise wo man stur parallelschaltet und hofft daß es so stimmt (eine gewisse Gegenkopplung machen ja auch die Emitterwiderstände normaler Endstufen, die können bei meinem Vorschlag drastisch kleiner ausfallen)

Zitat von "Bassti"

Das mit den 50mOhm wirst aber so nicht für einzelne Zellen realisieren können, weil der Strom ja nach dem LS eiener ist, und keine Teilströme mehr.

das bezog sich auf Verstärker die das im Ganzen machen. Ich meine eine Stromkontrolle im Kolektorweg jeder Zelle.
Ein Emitterwiderstand liegt gegen "Signal", das ist nicht grade praktisch. Oben eingefügter Kolektorwiderstand liegt gegen Rail, das ist ideal.

dann macht das Biest aber Spannungsverstärkung, genau das soll es ja nicht. Emitterfolger sind reine Impedanzwandler, der Eingangssignalhub entspricht somit dem ~ dem vom Ausgang. Versuch mal ein ganzes Rudel Emitterschaltungen in den Parallelbetrieb zu zwingen, das Ergebnis ist nicht grade erfreulich gut. Aus diesem Grunde werden auch in Zukunft die meisten Endstufen als Emitterfolger gebaut werden, ist deutlich einfacher in Gleichlauf zu bringen :wink:

und wenn ich davon ein par parallelschalte? :?
Ich glaube nach wie vor auf der richtigen Spur zu sein da mein Meßwiderstand ja zwischen Rail und der Endstufe sitzt, somit entkoppelt vom Ausgang. Und "so kompliziert" ist das eigentlich garnicht, der Salat hält sich noch in überschaubaren Grenzen.
Wie schon gesagt, ist das erstmal eine Meßspielwiese, ich lern dabei einiges

Zitat

Dadurch habe ich die Möglichkeit primitivst eine genaue
Strom, Leistungs, SOA... Begrenzung mit Komparatoren anzusetzen,
weil ja Uds und Id (d.h. der Spannungsabfall am Sourcewiderstand, der
ja sowieso für die Regelung da ist) quasi "massebezogen" zur
Verfügung stehen.

Wie schauts dann aus mit der Rückwirkung parralelgeschalteter weiterer Zellen auf die Regelkurve? Ich krieg das im Kopf nochnicht auf einen Nenner, deswegen bin auch auf die Lösung in der Stromzuleitung der Zelle fixiert :wink:

Zitat

Eine richtige Stromregelung in jeder Zelle (1mA rein und 10A raus
unter allen Umständen) ist regelungstechnisch extremst zickig;
zumindest soweit ich das beim Basteln nachvollziehen konnte.

Richtig. Da ich auch eine Zicke bin versuch ich mein Glück

Zitat

Viel eleganter wäre mE. wenn man die "natuürliche Stromgk." per
Emitterwiderstand "verstäkrken" könnte, ohne auf all zu große
Widerstandswerte gehen zu müssen.

und genau hier wieder mein Gedanke: Wenn ich mehrere Zellen parallelschalte verbinde ich ja (wenn wir den kleinen R da mal außer Betracht lassen) die Emitter miteinander, somit regelt es dann das rudel, nicht die einzelne Zelle :cry:

Und die Lösung, alle Emitter gegen rail zu legen ist mir irgendwie extrem unsympathisch.

kann es eventuell sein daß wir uns hier mistverstehen bezüglich des Wortes "Emitterfolger" ? Das ist nichts anderes als die überallübliche Kolektorschaltung, also Kolektor aufs Rail, Emitter Richtung Lastausgang. Bitte nicht verwechseln mit Emitterschaltung :wink:
Genau davon geh ich auch aus, setz ich also Emitterbügelwiderstände wie üblich dann liegen selbige direkt am Ausgang wo der volle Signalhub unterwegs ist. Somit sollen selbige verkleinert werden, dafür ein zusätzlicher Widerstand oben zwischen Rail und den Kolektor (da herscht Signalmäßige Ruhe, somit läßt sich auch in aller Ruhe messen wieviel Strom Richtung Kolektor unterwegs ist). Der Emitterserienwiderstand macht insofern Sinn daß er ja eine Gegenkopplung darstellt. Ideal find ich wenn die Summe der nun zwei Widerstände keinen höheren widerstand ergibt als vorher der einzelne. Daß die Emittergegenkopplung des Lasttransistors so stark abnimmt wird in Kauf genommen da er ja extern geregelt wird. Und weiter

eine spannungsgesteuerte Stromquelle.

Zusätzlich darf sie den höchstzulässigen Strom nicht überschreiten, egal wie hoch die Steuerspannung ansteigt. Diese Begrenzung darf keine scharfen Ecken ausbilden da dies wieder für HT ungünstig würde (da hab ich noch Probleme mit)