Niskonapięciowe tranzystorowe głośnikowe wzmacniacze z tranzystorami komplementarnymi

Not macht erfinderisch. Auf der Suche nach einem
Kleinleistungsverstärker mit kleinem Ruhestrom und kleiner
Betriebsspannung ab 3V konnte ich weder in meinem Literaturfundus
noch im Internet für mich passendes finden. Also habe ich am
Steckbrett einen herkömmlichen Gegentaktverstärker aufgebaut um
damit zu experimentieren. Nach längerem herum probieren ist
folgende Schaltung heraus gekommen:

Funktion: Wenn kein Signal am Eingang anliegt ist T1 durchgesteuert,
es fliesst ein Ruhestrom, bestimmt durch R2 + R3 und den
Innenwiderstand von T1. Ebenso durchgesteuert ist T3. Am
Verbindungspunkt der Emitter von T2 und T3 steht eine Spannung von
ca. 0,7V. Über R1 wird mit dieser fast konstanten Spannung T1
angesteuert und sperrt T2.
Liegt ein Signal am Eingang ändert sich im Rhythmus der Frequenz
der Innenwiderstand von T1, T2 und T3 werden abwechselnd
angesteuert. Der 47µFElko verhindert ein fliessen von Gleichstrom.
Vorteil dieser Schaltung: Grosser Betriebsspannungsbereich von 3V bis
9V. Sehr kleiner Ruhestrom, dadurch ein guter Wirkungsgrad, wichtig
bei Batteriebetrieb. Die Lautstärke ändert sich wenig bei
unterschiedlichen Betriebsspannungen. Bei kleiner Lautstärke treten
keine Verzerrungen auf.
Nachteil: Lautsprecher mit höherer Impedanz vermindern die Leistung.

18.04.13

Gegentaktverstärker etwas anders.

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Die abgegebene Leistung mit dieser Bestückung liegt im mWBereich.
Ob mit diesem Schaltungsprinzip grössere Ausgangsleistungen erzielt
werden können, wurde nicht erprobt. HiFiQualität darf nicht erwartet
werden.

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Hilf e

Gerhard
Heigl

Redakteur
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25.Feb.11
10:26

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Gegentaktendstufe Nachtrag

DIe Schaltung wurde optimiert. Mit P1 kann nun die Verstärkung von T1 eingestellt
werden. Statt Silizimtransistoren können auch Germaniumtypen verwendet werden.
Dann steigt allerdings der Ruhestrom. Der Ruhestrom kann mit höheren Werten von
R2 und R3 reduziert werden, maximal 10kΩ. Ohne weiteres kann auch ein 4Ω
Lautsprecher angeschlossen werden.

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Hilf e

Gerhard
Heigl

Redakteur

? Gegentaktendstufe Messungen

Heute habe ich Messungen an der Endstufe durchgeführt. Am Eingang wird ein Sinussignal von
1kHz eingespeist. Die Stromaufnahme der Endstufe beträgt 10mAdc bei einer Spannung von
3,7Vdc. Durch den Lautsprecher fliessen 22mAac. Am Lautsprecher messe ich 106mVac. Beide
Messungen erfolgen mit Digitalmultimetern.
Leider kann ich mir diese Messergebnisse nicht erklären. Eine Kontrollmessung mit einem
analogen Instrument brachte keine brauchbaren Werte weil der Innenwiderstand des
Strommessbereiches zu hoch war. Habe ich falsch gemessen? (wer misst, misst Mist). Ich bitte um
Aufklärung.

18.04.13

Gegentaktverstärker etwas anders.

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Bernhard
Nagel

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02.Mar.11
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Messungen

Die Messung bzw. die Ergebnisse sollten stimmen.

Die im Beispiel erzielte Ausgangsleistung beträgt ca. 2,3 mW (Pout = U*I am Lautsprecher).

Die Impedanz des Lautsprechers bei f = 1 kHz ist Z = 4 ,8 Ohm (Uout / Iout)

Die aufgenommene DC Leistung beträgt 37 mW. Der Verstärker ist also nur gering ausgesteuert,
die 10 mA dürften in etwa der Ruhestrom sein.

Grüsse,
Bernhard Nagel

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Hilf e

Wundersame Stromverdopplung !

Hallo Herr Heigl,

Ich versuche dies einmal mit vereinfachten Werten (auch mir selbst) zu erkären.

Die Spannung der Endstufe sei 4 V, die Stromaufnahme wäre 10 mA DC, der

18.04.13

Gegentaktverstärker etwas anders.

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Jacob
Roschy

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02.Mar.11
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Wechselstrom durch den Lautsprecher wäre 20 mA AC, - also eine wundersame
Stromverdopplung !

Vorausgesetzt sei, die Schaltung arbeitet symmetrisch und an den Emittern von T2 und
T3 liegt die halbe Spannung nach jeder Seite, also 2 V .

Dann kommt das so zustande:

In der positiven Halbwelle treibt T2 von der Einspeisung einen Strom von 20 mA zum
Lautsprecher.

In der negativen Halbwelle treibt T3 vom Lautsprecher wiederum einen Strom von 20 mA
nach GND.

Da aber während der negativen Halbwelle kein Strom aus der Einspeisung entnommen
wird, beträgt der mittlere Einspeisestrom nur die Hälfte von 20 mA, also nur 10 mA,
zumal der Einspeisestrom mittels C5 geglättet wird.

Solche Effekte begegneten mir bei Frequenzumrichtern in der Antriebstechnik ständig,
wo in den Frequenzumrichter z. B. 400 V, 50 Hz, 10 A reingehen, aber 40 V, 5 Hz und 100
A rausgehen, obwohl hier kein Transformator beteiligt ist.

M. f. G. J. R.

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Hilf e

Gegentaktendverstärker

Nun habe ich noch einige Messungen durchgeführt (2. Bild). Die wundersame Stromverdoppelung
hat mich irritiert, weil es laut Kirchhoff nicht sein kann. Die Leistungsberechnungen von Herrn Nagl
haben Klarheit gebracht, kein Perpetuum mobile. Herr Roschy hat das Zustandekommen des
hohen Stromes durch die Umladung im Elko erklärt. Allerdings kann man diese Gegentaktendstufe
nicht mit herkömmlichen Gegentaktendstufen (GT ES) vergleichen. Bei herkömmlichen GT ES liegt
der Verbindungspunkt der beiden Emitter auf halber Speisespannung. Vermutlich fliesst auch der
Ruhestrom über diese T ransistoren. Ich habe die Erfahrung gemacht, dass jede Verringerung des
Ruhestroms zu Verzerrungen führt. Weiters muss Vorsorge getroffen werden damit bei
T emperaturanstieg die Schaltung nicht unstabil wird. Als Beispiel einer herkömmlichen GT ES das
Bild der Endstufe des Minervaportable Mirella 672.

18.04.13

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Gerhard
Heigl

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03.Mar.11
15:01

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Bei der etwas anderen GT ES ist alles anders. Der Verbindungspunkt der Emitter liegt relativ
konstant auf ca. 0,7V. Der Ruhestrom teilt sich auf über R2 T 1 und T 2 –T 3, wobei der Strom
durch T 2 T 3 abhängig vom Widerstand P1 ist. Eine Verringerung des Ruhestroms vermindert die
Ausgangsleistung, verursacht keine zusätzlichen Verzerrungen. Ich habe die T ransistoren brutal
mit dem Lötkolben erhitzt, der Verstärker ist stabil geblieben.

18.04.13

Gegentaktverstärker etwas anders.

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729 von 4180

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Meine T heorie zur Funktion dieser GT ES, die aber nicht unbedingt richtig sein muss: Betrieb ohne
Eingangssignal. T ransistor T 1 bezieht seinen Basisstrom über P1 vom Verbindungspunkt der
beiden Emitter (ca. 0,7V). T 1 ist dadurch immer durchgesteuert und sperrt weitgehend T 2, eine
typische Regelschleife. T 3 bleibt durch die Blockade von C2 unbeeinflusst und ist durch R3
durchgesteuert. P1 beeinflusst den Basisstrom von T 1, wirkt aber auch als Gegenkopplung.
Entfernt man P1 oder T 1, steuert T 2 voll durch, es fliesst ein Kurzschlussstrom durch die
T ransistoren T 2 und T 3.
Liegt nun ein Signal an der Basis von T 1 wird die Regelschleife aus dem Gleichgewicht gebracht,
die T ransistoren T 2 und T 3 beginnen zu arbeiten, am Lautsprecher liegt das verstärkte
Wechselstromsignal. Wird P1 verkleinert, steigt der Basisstrom und gleichzeitig die
Gegenkopplung, die Ausgangsleistung und der Ruhestrom sinken.
Ich möchte mich bei den Herren Nagl, Roschy und Ullram (e mail) für die hilfreichen Beiträge
bedanken.

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Georg
Beckmann

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Integrierter NF Verstärker

Guten T ag Herr Heigl,

wenn es darum geht, einen NF Verstärker zu finden, der mit
kleinen Spannungen läuft, empfehle ich einmal bei

T exas Instruments

zu suchen Es gibt natürlich

auch noch andere Hersteller, aber hier wurde ich zunächst fündig.

Hier beispielhaft T PA6211A1 . Ein IC mit 8 pins in einem winzigen Gehäuse. Mit 5V erreicht er
3,1W,
mit 2,5V immerhin noch 0,5W.
Noch interessanter sind die "ClassD" Verstärker in dieser Größe, diese haben einen höheren
Wirkungsgrad als die AB T ypen, weil dort die Endstufe mit hoher Frequenz geschaltet wird, statt
die T ransistoren linear anzusteuern. ( PWM ).

18.04.13

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03.Mar.11
20:12

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Übrigens, der Preis des T PA6211A1 liegt bei < 1€.

Gruß

Georg Beckmann

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Hilf e

Gerhard
Heigl

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05.Mar.11
08:4 2

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NF Verstärker

Guten T ag Herr Beckmann,

danke für den T ipp, dieser IC wäre für meine Anwendungen ideal. Leider kann ich mir nicht
vorstellen einen Bauteil mit den Massen 3 x 3mm und 8 Anschlüssen mit meinen vorhandenen
Mitteln erfolgreich zu verarbeiten (auf einem Print zu verlöten). Die Industrie produziert vorwiegend
für ihre Bedürfnisse, auf den Hobbysektor und auf Bastler wird

absicht lich

wenig oder keine

Rücksicht genommen. Alles soll fix und fertig gekauft und bei Versagen entsorgt werden.

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Hilf e

Georg
Beckmann

Redakteur
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06.Mar.11
10:4 2

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Umgang mit SMD Bauteilen

Hallo Herr Heigl,

für die Verarbeitung solcher ICs als Heimwerker muss man neue Wege gehen. Es gibt dazu
Adapterplatinen, welche die feinen Raster auf das gewohnte 2,54 mm ( 100mil) Raster umsetzen.

Das Löten der feinen Raster geht mit einem T rick relativ einfach. Zunächst wird das IC möglichst
exakt auf den Pads positioniert. Dazu benötige ich auch eine Kopflupe oder ein Mikroskop.

Danach werden diagonal einige Pins zur Fixierung angelötet. ( Irgendwie gebappt, weil man keine
dritte Hand für das Zinn hat) .Es ist egal, ob dabei Pins überbrückt werden. Für diesen Vorgang
drückt man mit der Pinzette auf das IC, dass es sich nicht verschieben kann.

Nachdem das IC so fixiert ist, hat man die zweite Hand wieder frei. Jetzt lötet man die Pins mit
einem großen T ropfen Zinn über alle Pins an. Dabei soll noch Flussmittel übrig bleiben.

Im letzten Vorgang zieht man mit dem Lötkolben das überflüssige Zinn von den Pins ab. Solange
noch nicht alles Flussmittel verdampft ist, löst sich das überschüssige Zinn wunderbar von den
Pins und es gibt keine Brücken.

Falls doch noch eine Brücke übrigbleibt, einfach nochmal dick Lot auftragen und erneut abziehen.

Dieser Vorgang erfordert etwas Übung, aber es gibt ja schliesslich genügend Schrott aus PCs
oder Handies, mit denen sich das üben lässt.

Mit einer ähnlichen Vorgehensweise lassen sich selbst große IC's von Platinen ablöten und auch
wiederverwenden. Dass die IC's mit der Lötkolbentemperatur beschädigt werden, gehört in den
Bereich der Märchen. Man verwendet übrigens am Besten einen temperaturgeregelten 50 Watt
Lötkolben, nicht so eine 'Lötnadel'.

Die Bilder schicke ich Ihnen per Mail, weil die benötigte Auflösung den Rahmen des Forums hier
sprengt. ( Jedem anden Interessierten schcike ich die Bilder natürlich auch )

18.04.13

Gegentaktverstärker etwas anders.

www.radiom useum .org/forum /gegentaktverstaerker_etwas_anders.htm l

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Schönen Sonntag

Georg Beckmann

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Hilf e

Diet rich
Gröt z er

Löthilfe für SMD Bauteile

Zum Löten von SMD Bauteilen habe ich aus Stahldraht ein Dreibein hergestellt mit einem Gewicht
aus Rundmessing mit einer mittigen Bohrung. Ersetzt die dritte Hand und zittert nicht.