Schaltungstechnik...

[Chrissy]

Hallo Leute,

ich bin gerade am Verzweifeln mit dem Aufbau einer diskreten 100W Endstufe nach dem Buch von Dietmar Schiller. Ich habe zwei Module von aufgebaut und beide haben den gleichen Fehler:

Bei der Gleichstrommäßigen Prüfung der Endstufe stellt sich am Lautsprecherausgang eine Spannung von -18 bis -23V ein. ein drehen an dem Offsetpoti ändert an der ganzen Geschichte nichts. Wenn ich den Ruhestrom hoch skaliere, auf 600mA (70-80 ist der Sollwert), dann geht die Spannung am Ausgang gegen 0.

VT3, der bei mir ein BC640 ist, wird ständig sehr warm (außer bei Skalierung des Ruhestromes auf 600mA).
Die Endstufentransistoren sind bei mir TIP142 und TIP147, die Widerstände R39 und R40 sind 0,22 Ohm, 5W. Die Dioden VD7 und VD8 sind 1N4148 statt SAY73. VT 13 und 14 sind AC153.

Meine bisherige Vermutung ist, dass irgendwas im Regelkreis um VT15 eine Macke hat. Ich weiß nur nicht welche. Ich sitze jetzt seit 3 Tagen vor den Platinen und drehe mich im Kreis.

Hier is der Schaltplan:

http://fingers-welt.de/imghost/up/20140 ... .12.26.jpg

und das Layout:
http://fingers-welt.de/imghost/up/20140 ... .12.41.jpg

Hat jemand von euch eine Ahnung, was dieses Verhalten auslösen könnte?

Viele Grüße,
Ludwig

[tixiv]

Als erstes würde ich mich fragen, ob die Schaltung schwingt oder nicht. mal mit nem Oszi am Ausgang prüfen, ob da was schwingt.
Wenn nichts schwingt muss man sich halt mal durchangeln durch den Schaltplan, und sich die Sollspannung an jedem Punkt überlegen und drannschreiben. Dann in der tatsächlichen Schaltung rummessen, wo da was abweicht, und dann schlussfolgern, warum.

[shaun]

Erstmal die Schutzschaltungen abhängen, so kann man nicht wirklich sagen, wo das Problem herrührt.
Wenn Du schon eine falsche Ansteuerung hast, wovon ich ausgehe, wird Dir am Ende die Schutzschaltung einer Hälfte die Basisansteuerung bei zu hohem Ruhestrom wegdrehen und dadurch eine Korrektur des Offsets suggerieren.
Hast Du die Transis in den eingangsseitigen Differenzverstärkern ausgemessen und ggf thermisch gekoppelt?

[ferdimh]

a) ein schepper Differenzverstärker macht vielleicht 1V Offset, eher weniger. Nicht 18V.
b) Die Emitterwiderstände R39 und R40 werden auf ca. 47 Ohm erhöht. Dann kann schon mal nix mehr abbrennen und die Schwingneigung sollte auch stark herabgesetzt sein.
c) VD3 und VD4 abklemmen, dass die Schutzschaltung nicht reinspuckt.
d) Jetzt prüfen, ob der Fehler noch da ist.
e) Prüfen, ob der Offset schon an den Basen von VT9 und VT12 in gleicher Polarität vorhanden ist.
f) Wenn ja, Prüfen ob der Fehler am Ausgang zu ner Differenz an den Differenzverstärkereingängen auftaucht
g) Wenn ja, Prüfen, ob der Fehler am Ausgang zu entsprechendem Gegensteuern am Differenzverstärkerausgang führt (VT4 sperren, VT3 aufsteuern)
h) Wenn ja, rätseln, warum der Fehler dann trotzdem noch da ist (dann ist wohl irgendwas "in der Mitte" faul.

Ich mag ja diese vollsymmetrischen Endstufen nicht, weil sie zwei Signalpfade haben, die unabhängig voneinander seltsam versagen können - aber irgendwie scheinen die recht beliebt zu sein.
Kennt da eigentlich jemand nen Grund für?

[Bjoern]

Hm, vermutlich hat das mal jemand gebaut, es hat funktioniert, dann wurde es nachgebaut, hat wieder funktioniert und schon waren alle zu faul, was anderes zu bauen...

Zu den Differenzverstärkern: Ich hab mal einen diskreten Differenzverstärker, weil ich zu faul war passendes Blech zu suchen, für einen Testlauf ohne thermische Kopplung in Betrieb genommen. Bei einer Temperaturdifferenz von ca. 80°C zwischen den beiden Transen, war der Offset irgendwo im niedrigen 1stelligen V Bereich - Genau gemessen hab ichs nicht. Deine 18 V und mehr haben definitiv eine andere Ursache.

Gruß
Björn

[Chrissy]

Also ich hab jetzt mal ferdimhs Liste abgearbeitet:

Schutzschaltung rausgenommen: Fehler unverändert.
Basen von VT9 und VT10 haben jeweils gleichen Spannungsbetrag an den Basen.

Wenn ich VD7 und VT8 rausnehme, geht der Ruhestrom hoch auf 600mA, Offset lässt sich auf 0V skalieren. Ein Ersetzen von VD7 und VD8, auch durch Dioden, lässt den gewohnten Fehler wieder in Erscheinung treten.

Ein Heruausnehmen der Schmelzeinsätze Si1 und Si2 ändert 0,nix am Fehlerbild.
Mit einer Gleichspannung am anderen Zweig des Differenzverstärkers lässt sich die negative Spannung bis zu einem Pegel von -10V etwas kompensieren. Dazu ist allerdings eine Gleichspannung am Eingang von knapp 20V notwendig.

Die Basis von VT9 wird im Übrigen im Fehlerfall immer auf -18V oder so gezogen. Ich werde mich noch mal VT5 und VT6 widmen.

Viele Grüße,
Ludwig

[ferdimh]

Sorry, aber: Häh?!
Wenn du VD7 (ich bin sicher, es ist VT7 gemeint) oder VT8 entfernst, zerstörst inhaltlich die Schaltung komplett. Du ziehst dabei VT3/VT4 den jeweils anderen Transistor weg, der als Kollektorlast dient.
Das trägt überhaupt nichts zur Fehlerfindung bei.
Btw: Dir ist klar, dass du die Punkte der Reihe nach abarbeiten solltest und vorgeschlagene Umbauten nicht wieder rückgängig machen solltest, bis der Fehler weg ist?
Denn die 600mA klingen stark nach ansprechender Schutzschaltung und überhaupt nicht nach "beide Endtransen werden voll aufgerissen, weil man gerade die Vorspannungseinstellung weggerissen hat".
Ich würde dir vorschlagen, dass du nochmal den Schaltplan nimmst, und versuchst, zu verstehen, wie dieser Verstärker überhaupt arbeiten soll. Ich habe das Gefühl, dass du noch zu sehr im Nebel stocherst.

[reutron]

Meine erste Frage wär ja ....hast du die Komplementärpaare gemessen oder nur einfach einen entsprechenden Typ eingebaut?
Wenn die Verstärkung der Paare zu stark auseinander driftet wird das nichts.
Die Symmetrie lässt sich nur in gewissen Grenzen nachregeln.
Der Autor wird ja bestimmt nicht auf grundsätzliches eingehen.....das Buch ist ja eher was für Fortgeschrittene.

[Bjoern]

Jup, selektierte Transistoren machen in gewissen Schaltungen Sinn. Hier schaden sie nicht, sind aber definitiv nicht nötig, thermisch Koppeln reicht -> Es wird garantiert nicht daran liegen.

[flogerass]

Hast du überprüft ob alle Transistoren richtigrum drin stecken? Das sieht so aus, als in irgend einem Signalpfad eine Stufe nicht richtig verstärkt. Wäre nicht das erste mal, dass das auch im Layout/Bestückungsdruck schon nicht stimmt.

[Chrissy]

nein, bitte nicht falsch verstehen: die Umbauten hab ich nicht rückgängig gemacht. Die Schutzschaltung ist immer noch abgeklemmt.
Ich habe die Schaltung mir auch zu genüge rein gedreht und weiß auch wie sie eigentlich funktionieren müsste, habe aber auf dein Anraten noch mal genauer nach geschaut. ich weiß aber echt partout nicht, wo die negative Spannung am Kollektor von VT3 herkommen kann.

Ich habe mal VT6 ausgetauscht. Nun zieht die Endstufe 1A Ruhestrom. Dafür ist die Spannung am Ausgang allerdings nahezu 0V. Die Einstellregler R16 und R24 können allerdings nichts mehr einstellen.

Achso, bevor ichs vergesse. Ich habe 2 gleiche Module von aufgebaut und beide zeigen den gleichen Fehler.

ich schau mal weiter..

Viele Grüße,
Ludwig

[ferdimh]

Aaaalso: die Negative Spannung an den Kollektor von VT3 kommt über VT4, VT8, das Ruhestrompoti und V"D"7 dort hin. 1A Ruhestrom klingt auch ziemlich happig (Sind da noch vergrrößerte Emitterwiderstände drin oder nicht?)
VT6 zu ersetzen klingt auch unintuitiv, das jetztige Verhalten der Kiste aber auch. Irgendwo ist da was grob im Argen mit dem was ich über deine Schaltung weiß.

[tixiv]

Tu am besten mal die Spannungen an E,B,C von VT3 und VT4 gegen Masse messen, und mal hier Posten! Die Spannungen an den Basen von VT1/2 und VT5/6 wären auch noch interessant.

[Bastelbruder]

Probier mal in Reihe zur Basis von VT3 und VT4 jeweils 100 Ohm. (Dann sind die UKW-Sender tot.)

[Chrissy]

Ok, werde ich alles morgen mal ausprobieren, komme am Wochenende nich in die Uni rein (da liegen die Platinen grad). Ich hatte letztens erst mal mit dem amtlichen Oszi geschaut, schwingen tut da nix, aber die Widerstände mal einbauen schadet sicher auch nicht. Die Spannungen an den Transistoren reiche ich morgen ebenfalls nach. Vergrößerte Emitterwiderstände sind nicht drin, allerdings habe ich, wie in dem Buch, wo ich die Schaltung her habe, gefordert, zum Testen und Abgleichen jeweils 40 Ohm, 15W in den Versorgungsleitungen drin, was ja den gleichen Effekt haben dürfte.

Im übrigen gehe ich davon aus, dass es nur sehr unwahrscheinlich ein Defekt von einem einzelnen Bauteil sein kann, wohl eher wird es ein grundlegender Bestückungsfehler meinerseits sein (oder ein Fehler im Layout, ich bin noch dabei das Layout auseinander zu klamüsern). Anders könnte ich mirs nicht erklären, warum der Fehler unabhängig voneinander auf 2 (vll. bald auch 4, ein Kumpel baut grad die Gleiche Schaltung auf) Platinen gleichzeitig auftritt.

Ich werde die Schaltung, wenn ich etwas Zeit finde, mal in Spice aufbauen, dann müsste ich ja zumindest die ungefähren Spannungswerte an den einzelnen Knoten haben und ich kann etwas rumspielen. Vll. kann ich damit dann auch den Fehler gezielt reproduzieren.

Viele Grüße,
Ludwig

[xoexlepox]

Vergrößerte Emitterwiderstände sind nicht drin, ...15W in den Versorgungsleitungen drin, was ja den gleichen Effekt haben dürfte.

Da wäre ich mir bei dieser Schaltung nicht so sicher... Wie mir jetzt erst aufgefallen ist, sind die Leistungstransistoren ja gar nicht die (mir bekannten) Emitterfolger am Ausgang, sondern es sind VT9 und VT12, die mittels ihres Kollektorstroms die "Durchlässigkeit" der Darlingtons (und damit den Ausgangstrom) regeln. Mit den Widerständen in der Stromversorgung erzeugst du zwar eine Strombegrenzung, die "Regelwirkung" innerhalb dieser Stufe wirst du damit m.E aber etwas durcheinander bringen Es mag sein, daß das bei einer reinen Gleichspannungsbetrachtung nicht weiter interessant ist, ich würde jedoch die Widerstände (oder Zusätzliche, nur für diesen Versuch) lieber in der Zuleitung zum Ausgang anbringen.

[tixiv]

Die Widerstände in der Versorgung bloß drinn lassen, bis alles läuft. Sonst raucht Dir da Teil ab bevor Du piep sagen kannst, wenn die Ausgangstransistoren gegeneinander arbeiten.

Die Transistorschaltung am Ausgnag VT12, VT16 und VT9,VT15 kenne ich als Komplementärdarlington. Verhält sich im wesentichen wie ein normaler Darlington (Also als Emitterfolger des linken Transistors insgesammt).

[Chrissy]

Also. Ich könnte mich grad in den Allerwertesten beißen - wenn ich rum kommen würde.

Habe gerade die Platine von meinem Kumpel getestet, nachdem er sie fertig aufgebaut hatte. Die lief (schwingt aber etwas --> Bastelbruders Tipp wird definitiv Anwendung finden!). Ein vergleich der beiden Platinen brachte dann die Ursache für das Nichtfunktionieren der Platine hervor: Ein Transistor war falsch herum drin, man hat es aber so nicht unbedingt auf den ersten Blick gesehen.

Ich bin jetzt dabei den Fehler zu beheben und wieder alles zusammen zu bauen. Ich werde berichten.

Die Fehlersuche hat mir aber wenigstens ein halbwegs fundiertes Wissen über die Funktionsweise der Schaltung beschert, also hab ich zumindest was gelernt

Danke für die vielen Tips!

Viele Grüße,
Ludwig

Edith sagt: der Hobel läuft wunderprächtig!