32

Elektor

7-8/98

ger Klirrfaktor, der bei 1 V
effektiver Ausgangsspannung
etwa 10 % betragen kann, was
aber für den Funktionstest eines
Verstärkers (Durchgangsprü-
fung, Signalverfolgung etc.)
keine Rolle spielt. Wird ein
niedriger Klirrfaktor benötigt,
gibt es ebenfalls eine einfache
Lösung: Wenn man Pin 8 von
IC1 auf Masse legt, steigt der
Stromverbrauch zwar auf 0,64
mA (was immer noch wenig ist),
dafür sinkt der Klirrfaktor aber
auf unter 1 % - bei sorgfältigem
Abgleich ist auch ein Wert von
etwa 0,7 % zu erreichen. Wenn
für den Abgleich keine klirrfak-
toranalytischen Meßmittel zur
Verfügung stehen, stellt man
einfach einen Ausgangspegel
von 1 V effektiv ein, womit man
automatisch im Bereich des

niedrigsten Klirrfaktors liegt. Da
es nicht um Verzerrungen unter

0,1 % geht, kann man für C1
und C2 bedenkenlos kerami-

sche Kondensatoren einsetzen.

984033

R1

1M

R2

1M

R3

1M

R4

1M

R5

1M

R6

1M

R7

560k

R9

100

Ω

R8

220k

R10

1M

C4

47

µ

25V

C1

330p

C2

330p

C3

100n

500k

P1

TLC271

IC1

2

3

6

7

4

1

8

5

D2

1N4148

D1

BT1

9V

2x

984033 - 11

Applikation von Analog Devices

Um einen integrierten Effektiv-
wertwandler wie den AD736
von Analog Devices in einem
batteriebetriebenen und deshalb
mit einfacher Spannungsversor-
gung ausgestatteten Gerät zu
betreiben, bedarf es einiger
Schaltungstricks. Denn während
bei symmetischer Versorgung
die Ausgangsspannung des
Wandlers auf 0 V bezogen ist, ist
bei einfacher Versorgung immer
ein Offset von 1/2 V

CC

vorhan-

den. Fügt man einen (für einfa-
che Spannungsversorgung
geeigneten) Opamp hinzu, der
als Differenzverstärker geschal-
tet ist, so erhält man eine echte,
auf Masse bezogene Ausgangs-
spannung: Bei einer Eingangs-
spannung V

IN

= 0 V beträgt

auch die Spannung am Ausgang
0 V, während eine effektive Ein-
gangsspannung von 200 mV
auch eine Ausgangsgleichspan-
nung von 200 mV hervorruft.
In der Schaltung schafft der
Spannungsteiler R7 = R8 =
100 k

Ω eine lokale Masse in

Höhe der halben Betriebsspan-
nung (von hier 4,5 V). An dieses
Potential ist der Common-
Anschluß des AD736 ange-
schlossen, der Signaleingang
über den sehr hochohmigen
Biaswiderstand R1 sowie der
invertierende Eingang des Diffe-

renzverstärkers über R4/R5. Die
Ausgangsspannung des AD736
im Ruhezustand ist auf den
Common-Anschluß bezogen und
beträgt somit ebenfalls 4,5 V.
Die recht hochohmigen Wider-
stände in der Gegenkopplung
des Differenzverstärkers garan-
tieren eine geringe Belastung

des 4,5-V-Knotens. IC2 ver-
stärkt die Spannungsdifferenz
zwischen der lokalen Masse bei
4,5 V und der Ausgangsspan-
nung des AD736, die für 0 V
Eingangsspannung ebenfalls 4,5
V beträgt. Steigt die effektive
Eingangsspannung von 0 auf
200 mV, folgt die Ausgangs-

spannung von 4,5 V auf 4,7 V.
Am Ausgang des Differenzver-
stärkers steht dann eine Gleich-
spannung von 0...200 mV zur
Verfügung.
Zum Schluß noch einige
Berechnungen: Der Eingang des
AD736 ist wechselspannungs-
gekoppelt. R1 schafft einen Pfad

Effektivwertwandler

für einfache Spannungsversorgung

013

C

47

µ

10V

C

10

µ

C3

10

µ

10V

C7

47

µ

C4

100n

C5

100n

C6

100n

C8

100n

C1

10n

R1

22M

R3

1M

R7

100k

R8

100k

R2

1 M

R6

1 M

R5

820k

R4

470k

AD736

IC1

COM

– V

+ V

OUT

IN

AV

V

V

C

C

C

2

3

6

5

4

7

8

1

C

F

TLC271

IC2

2

3

6

7

4

8

1

5

BT1

9V

F

AV

9V

9V

984090 - 11

OFFSET

ADJUSTMENT

V

IN

V

RMS

10V

10V

33

Elektor

7-8/98

für den mit 1 pA sehr geringen
Eingangsruhestrom des internen
BiFET-Operationsverstärkers.
Die Offsetspannung über R1,
die dieser Strom hervorruft,
kann vernachläßigt werden. C3
zwischen den Anschlüssen 1
und 8 ist frequenzbestimmendes

Teil eines Hochpaßfilters mit
einer sehr niedrigen Grenzfre-
quenz von hier 2 Hz. Andere
untere Grenzfrequenzen lassen
sich nach
f

–3dB

= 1/(2

π · 8 k

Ω

· C3)

berechnen.
C

AV

ist der Mittlungskondensator

und für die “Trägheit” des
Wandlungsvorgangs verantwort-
lich. Ein optionales Filter kann
mit C

F

realisiert werden. Dieser

Kondensator ist parallel zu
einem internen 8-k

Ω-Wider-

stand in der Gegenkopplung des
internen Ausgangspuffers des

AD736 geschaltet und ist für
eine Tiefpaßfunktion mit einer
Grenzfrequenz von 2 Hz verant-
wortlich. Auch hier läßt sich
eine andere Grenzfrequenz
gemäß f

-3dB

= 20 Hz/ C

F

(

µF)

wählen.

(984090)rg

Applikation
National Semiconductor

National Semiconductor ent-
wickelt seit Jahren ICs für kom-
pakte Schaltnetzteile. Die
Anwendung ist dank einer guten
Dokumentation besonders
bequem. Ein typisches Beispiel
für ein Schaltnetzteil auf Basis
eines solchen (neuen) ICs
beschreibt diese Applikation.
Die beiden ICs mit den
Bezeichnungen LM2671 und
LM2674 sind für Ausgangs-
spannungen von 3,3 V, 5 V und
12 V erhältlich, daneben gibt es
auch Versionen mit einstellbarer
Ausgangsspannung. Eingesetzt
in der vorgeschriebenen Appli-
kation können sie einen Strom
von maximal 500 mA liefern.
Durch die auffallend hohe
Schaltfrequenz von 260 kHz
sind nur kleine Spulen und
Kondensatoren nötig. Der Wir-
kungsgrad ist hoch, die Abmes-
sungen gering. Unter normalen
Umständen kann man mit einem
Wirkungsgrad von 90 % rechen,

bei optimierter Anwendung
sogar bis zu 96 %.
Die ICs verfügen über interne
Sicherungen gegen zu hohen
Ausgangsstrom und gegen ther-
mische Überlastung. Der
LM2671 besitzt außerdem
einige luxuriöse Eigenschaften

wie Softstart und die Möglich-
keit, einen externen Taktgenera-
tor anzuschließen, um bei-
spielsweise mehrere Span-
nungsumsetzer zu
synchronisieren und die EMC-
Störungen zu minimieren.
Die gezeigte Applikation liefert

bei einer Ausgangsspannung
von 5 V einen Strom von 0,5 A.
Diode D1 ist ein Schottky-Typ
(U

sperr

≥ 45 V und I

max

= 3

A). Weitere Informationen und
Entwurfssoftware zu diesem und
anderen Schaltnetzteil-ICs fin-
det man im Internet auf
www.national.com/sw/

SimpleSwitcher/

(984073)rg

Einfaches Schaltnetzteil

014

LM2674

IC1

VIN

VSW

FB

ON

CB

6

8

4

7

5

1

C2

10n

D1

C3

100

µ

10V

C1

100

µ

40V

L1

150

µ

H

IN+

OUT+

8...40V

5V

500mA

984073 - 11

*

zie tekst

*

see text

*

siehe Text

*

voir texte

*

984073-1

C1

C2

C3

D1

L1

984073-1

IN+

OUT+

T

IC1

984073-1

Stückliste

Kondensatoren:
C1 = 100

µ/40 V

C2 = 10 n
C3 = 100

µ/10 V

Spule:
L1 = 150

µH Festinduktivität

Halbleiter:
D1 = Schottky-Diode (siehe

Text)

IC1 = LM2674 (SMD, National

Semiconductor)

Die kleine Schaltung ist zwar
unwahrscheinlich simpel,
erfüllt aber dennoch ihren
Zweck einer Überspannungssi-
cherung für Endstufen und
aktive Lautsprecher. Ein sol-
cher Schutz ist notwendig, da es
- obwohl die Amplitude von
Line-Signalen eigentlich stan-
dardisiert ist - eine Reihe von

Signalquellen gibt, die sich an
keine Vereinbarung halten und
statt des üblichen Pegels von
1V

eff

Signale produzieren,

deren Effektivwerte und erst
recht deren Amplituden weit
höher liegen. Außerdem bringt
man für einige Anwendungen
(siehe Subwoofer-Filter in die-
sem Heft) ein Lautsprechersig-

nal durch einen Spannungstei-
ler auf Line-Pegel. Auch dabei
kann die zulässige Amplitude
weit überschritten werden.
Im Prinzip ähnelt die Schutz-
schaltung der bekannten Kom-
bination Widerstand-Z-Diode
zur Spannungsstabilisierung,
allerdings ist hier keine normale
Z-Diode zu finden, sondern eine

“diskret” aufgebaute mit
Brückengleichrichter und Tran-
sistor. In der Praxis leiten näm-
lich Z-Dioden schon lange,
bevor sie ihre Nenn-Durch-
bruchspannung erreichen,
wodurch Verzerrungen entste-
hen. Im Gegensatz dazu kann
man sich bei der Ersatzschal-
tung darauf verlassen, daß die

Übersteuerungssicherung

015