Hallo,
das ganze Now How analoger Schaltungstechnik hier darzulegen,
das ist nun bischen viel verlangt. Da Du an der Uni im Prinzip
das Rüstzeug schon bekommst, ist es nur noch nötig, das ganze
mit gesunden Technikerverstand in Praxis umzusetzen.
Was also ist das Ziel in der Auditechnik?
Es geht doch allg. um die möglichst unverfälschte Verstärkung
von analogen (Audio)-Signalen (jetzt mal abgesehen von den
absichtlichen Klangbeeinflussungen durch Filter und Verzerrer.
Wie wird das in Praxis gemacht?
Nun ganz einfach: Man nehme eine (nicht ideale) Spannungs-
verstärkerschaltung mit unendlicher Leerlaufverstärkung (real
ca. 100…150 db) mit starker Rückkopplung.
Die Eigenschaften eines solchen Spannungsverstärkers sind
im allg.: hohe Linearität, fast unendlicher Eingangswiderstand
und Ausgangswiderstand gegen 0 (das ergibt im Prinzip alles
durch die starke Rückkoplung).
Solange keine Last getrieben werden muß, geht das alles auch
recht einfach. Nur für die Endstufe muß dann noch einiger
Aufwand getrieben werden, damit auch ein guter Wirkunggrad,
ein hoher Aussteuerbereich (Ausgangspegel) und ein ausreichender
Laststrom zur Verfügung stehen.
Übliche bipolare Schaltungstechnik ist dafür eine komplementäre
Endstufe. Diese muß aber richtig angesteuert und dimensioniert
werden. Dazu braucht man eine passende Ansteuerschaltung,
die z.B. den Pegelhub zwischen den beiden Basen der
Endstufentrans. realisiert und auch den Ruhestrom der Endstufe
steuert (-> min. Übernahmeverzerrung der Endstufentrans.).
Bei galv. Kopplung der Last ist auch noch auf geringen Offset
zu achten (sonst sterben die Lautsprecher).
Wegen oben genannter Gründe (Linearität) wird eine solche
Endstufe nicht so ganz alleine Arbeiten, sondern nur in
Verbindung mit einem Vorverstärker und Ansteuerschaltung, so
daß die Rückkopplung vom Ausgang bis auf den Eingang des
Vorverstärkers gezogen wird. Die resultierende Spannung-
verstärkung ist hier meist niedig (ca. 1…10). Es geht ja
primär in der Endstufe um Leistungsverstärkung!
Zusätzlich sind Kurzschlußschutz, Überlastschutz und auch
Schutz gegen induktive Spannungsspitzen (von Lautsprechern)
innerhalb dieser Schaltung ganz sinnvoll.
Nebenbei ist zu beachten, daß das ganze Gebilde nicht schwingt
und auch nur die Frequenzen verstärkt, die von Interesse sind.
Es sind also eine Menge Randbedingungen zu beachten. Letzendlich
ist die Schaltungstechnik aber immer ein Kompromis zu gunsten
bestimmter Vorzüge und zu ungunsten daraus resultierender
Nachteile. Das ganze mal so nebenbei durchzurechnen wird also
nicht ganz leicht (zumal Du offensichtlich noch nicht mal
die einfachen Grundlagen und Erfahrungen hast).
Wie schon gesagt, geht es dann auch noch um einige Sachen, an
die man zunächst gar nicht denkt.
-> Qualität Stromversorgung (Brummen, Störsignale, VDE-Sicherheit)
-> elektrisches Übersprechen auf andere Schaltungsteile
-> mechanische Stabilität, Wärmemanagment, Abschirmungen
-> Störfestigkeit gegen äußere Störungen … usw.
Verstärkerschaltungen gib es ja wie Sand am Meer. sowohl solche
mit diskreten Aufbau als auch integrierte (OPV, Leistungs-OPV).
Must einfach mal welche suchen und diese dann analysieren.
Das Rad hier paar mal neu zu Erfinden, das macht auch nicht
viel Sinn (schließlich stecken da einige Jahrzehnte Erfahrung
drin).
Die Sache mit der Pegelanpassung ist ja einfach.
Wenn ein Verstärker eine Verstärkung von 50 hat, dann kann
bei einer Betriebsspannung von 12V ein max. Ausgangspegel
von ca. +/-5V erreicht werden (Arbeitspunkt angenommen bei 6V).
Daraus resultierend kann der Eingang nur +/-100mV vertragen.
Wenn’s mehr wird, Übersteuert der Verstärker.
Der Kopfhörerausgang bringt sicher ca. 1…2V Pegel.
Um den Ausgang also auf den Eingang anzupassen, sollte eine
„Spannungsteilung“ auf ca. 1/20 realisiert werden.
Und wie wird man solches wohl am einfachsten machen?
So, nun habe ich genug geschwafelt.
Gruß Uwi
ich schreibe hier an alle, die mir bisher so nett auf meinen
Artikel geantwortet haben, weil eigentlich alle in die selbe
Richtung denken.
Ich baue den Verstärker hobbymäßig. In der Universität haben
wir bereits das Thema „Verstärkerschaltungen mit
Bipolartransistoren“ abgehandelt. Die Herausforderung für mich
ist also jetzt, aus dem ganzen theoretischen Zeuchs auch etwas
praktisch verwertbares zu bauen.
Nach vielen Fehlversuchen bin ich mittlerweile bei einer
Komplementärstufe angekommen, die mit Pmax = ~2 Watt das
NF-Signal ausgeben soll. Es kommt auch etwas raus (leider
etwas verzerrt), allerdings stark gedämpft gegenüber dem
Eingangssignal.
Also wollte ich jetzt eine Vorverstärkerstufe davorschalten,
um das Signal zuerst noch ein bißchen anzuheben bzw den
Eingangswiderstand meiner Stufe auf den Ausgangswiderstand
meines Kopfhörerausgangs anzupassen, damit nicht an dieser
Stelle schon stark gedämpft wird.
Wenn Ihr jetzt sagt, ich sollte ruhig den Eingangswiderstand
hoch ansetzen, wie hoch soll ich da höchstens gehen? Oder ist
da gar keine Grenze gesetzt?
Kann ich also einen Vorverstärker in Emitterschaltung bauen
oder vielleicht in Kollektorschaltung?
Den nachfolgenden Satz verstehe ich leider auch nicht so ganz.
Ein Leistungsanpassung macht in diesem Zusammenhang keinen
Sinn. Statt dessen müssen nur der Ausgangspegel des
Kopfhörerausg. an den Eingang des nachfolgenden Verstärkers
angepaßt werden. Das geht einfach mit Spannungsteiler.
Gruß Uwi
Der Pegel, ist daß in diesem Fall die max. Spannung, die von
dem Kopfhörerausgang erzeugt wird? Wie hoch ist sie? Und wie
und warum sollte ich einen Spannungsteiler anwenden?
Ihr seht, ich habe da noch einige Probleme, und ich wäre Euch
überaus dankbar, wenn Ihr mir helfen könnt. Noch eines: Ich
möchte meinen Verstärker komplett selber berechnen und bauen
und nicht irgendeine existierende Schaltung nachbauen. Zwar
ist dies der mühsame Weg, aber mein Ziel ist es, die Schaltung
auch komplett zu verstehen. Und wenn ich dafür ein ganzes Jahr
brauche!
Viele Grüße
Berni