Entschwingen der Endstufen

Hallo Tommy,


LR-Glieder:
Beim 9241 und Konsorten gibt es schon Bohrungen auf der NF-Grundplatte. Es müssen dazu dort noch Drahtbrücken herausgenommen werden. Man benötigt dazu aber die passende Bauart und Grösse der LR-Glieder.

Bequem geht es auch auf dem Relais Modul. Da muss man dann zwei Leiterbahnen durchtrennen.

An den Anschlüssen der Endstufenausgänge würde ich es nicht machen, weil die LR-Glieder dort angelötet in der Luft hängen, damit die mechanische Stabilität nicht so gut ist.

Elektrisch ist das alles gehopst wie gesprungen.

Zusätzliche Elkos direkt an der Spannungsversorgung der Endstufen: Bringt nichts.

Gruss,
Reinhard

Entschwingen?

Sind denn an den Endstufen-Ausgängen nicht die üblichen Maßnahmen gegen Schwingen eingebaut? Sprich ein Zobelglied (RC-Kombination) und eine RL-Kombination zur Kompensation der Leitungskapazität langer dicker (-Monster-Voodoo-) Lautsprecher-Leitungen (Drossel auf Leistungswiderstand gewickelt)?

Wäre schon sinnvoll, ansonsten -> Grillparty auf dem Kühler möglich.

Hallo,

wichtiger und wirksamer als die L-R-Kombination im Ausgang sind Kondensatoren im Eingangsdifferenzverstärker. Da hat SABA im Vergleich zu Grundig keine Maßnahmen der Schwingunterdrückung eingebaut. 150pF zwischen den beiden Basen der Eingangstransistoren bringen eine Menge zusätzliche Phasenreserve und damit Stabilität, ohne dass sich die sonstigen Eigenschaften ändern. Kann ich nur empfehlen.

Zusätzliche Elkos direkt an der Spannungsversorgung der Endstufen: Bringt nichts für die Stabilität, verbessert aber das Verhalten an komplexen Lasten. Ein konstruktiver Mangel der SABA-Receiver ist aus meiner Sicht der große Abstand zwischen Netzteil und Endstufe.

Bei Grundig (z.B. R45) sind die Elkos direkt auf die Endstufenplatine gelötet und über sehr breite, sehr kurze und dick verzinnte Leiterbahnen mit den Endstufentransistoren verbunden.

Hinzu kommt, dass Grundig 30.000µF für 2 * 50W spendiert und Saba gerade mal 13200µF für 2*70W. Sind bei Grundig 300µF pro Watt und bei SABA 94µF pro Watt, also weniger als ein Drittel (!).

Das Verhalten von Endstufen an komplexen Lasten ist um so besser, je geringer die Quellimpedanz der Spannungsversorgung ist. In dem Punkt ist der Grundig messtechnisch und hörbar deutlich besser als der SABA.

Deswegen macht es Sinn, direkt an den Endstufenplatinen Elkos anzubringen, bei mir sind es 4 * 470µF/63V.

Inzwischen habe ich mehrere SABA-Receiver entsprechend umgerüstet, die Rückmeldungen waren bis auf einen Fall positiv. In diesem Fall musste ich das Ganze wieder ausbauen, weil "die Bässe jetzt so hart sind und nicht so schön weich wie vorher". Schöner kann das schlechte Verhalten an komplexen Lasten bei tiefen Frequenzen nicht beschreiben.


Gruss

KOR

Bei Grundig (z.B. R45) sind die Elkos direkt auf die Endstufenplatine und über sehr breite, sehr kurze und dick verzinnte Leiterbahnen mit den Endstufentransistoren verbunden.

Honigsaft auf meinen Mühlen, die Geräte (z.B. R45) haben immer schon meine besondere Freude erweckt. Damals wurde sowas auch noch nach Hause ausgeliefert, aufgestellt, angeschlossen und präzise eingerichtet.
Waren das noch nette Aufgaben und Geld gab es obendrein auch noch dafür.

Eines der zum Receiver passenden Kassettendecks, ein Toplader - steht gerade vor mir, ein anderes - der Frontlader CNF350 - ist irgendwo in Dauerleigabe zur Ausstellung.

Mehr noch - damals konnte man nacheinander verschiedene Geräte zuhause ausprobieren, bevor man sich zu einem Kauf entschied (oder auch nicht). Aber da gab es ja auch noch die Preisbindung und die Geräte kosteten bei jedem Händler dasselbe.

...und, Heino, ich weiß es klingt wie im Schlarfaffenland, ich bekam die Klamotten zu 30% Rabatt, wenn wir sie nicht führten, und gleich zum EK wenn es in unser Sortiment paßte.
Denkt an, ich habe das Christkind geseh´n


Es war völlig verkehrt den Schlaraffia-Job aufzugeben und was "schlaueres" zu machen, ich wußte es immer.
Dadurch wuchsen nur Streß, Verantwortung und Gehalt in gigantische Höhen...


Aber nochmal zum Topic.
Es wundert mich doch, das man bei der angesehenen Marke SABA offenbar so wenig an die Stabilität der Endstufen dachte. Zu meinen Entwicklerzeiten war das ein Muß, da hätte mich einer Nachts um Drei wecken können (und ich hätte einfach weiter geschlafen)

Auch die Trickserei mit der Gegenkopplung einen über den anderen Kanal - landläufig auch als elektronische Stereo-Basis-Verbreiterung (L = +L - ½R | R= +R - ½L) bekannt und in viele einfache Brüllkörper wie Sterero-Radiorekorder verbaut (sowas wie die Tieferlegung beim Manta) dünkt mich verwunderlich. Und wenn man das schon so macht, warum man es dann nicht für die höchsten Höhen wegen Schwingneigung gleich wieder wegdämpft. Kostet doch nicht mehr als je einen RC-Filter.

Die Sparwut bei den Elkos kann man ja noch rein kaufmännisch zumindest nachvollziehen, deren Kapazitätsausbau geht ja nicht nur auf je einen Elko an Mehrkosten, sondern auch auf die kostentreibende Lieferfähigkeit der davor liegenden Elemente bis einschließlich des Transformators. Während ein anderes Design (wie von KOR am Beispiel R45 beschrieben) erstmal nichts kostet, wenn man es gleich so in Eingriff bringt.

Tommy, das ganze muß elektrotechnisch korrekt sein, mehr nicht.

Und da Leitungen auch Widerstände sind, es ist halt nur kein Farbcode für den Wert drauf gedruckt, sieht man für gewöhnlich zu, daß Leitungswiderstände direkt am Ort, also da wo die Leistung für die Lautsprecherklemmen herkommen soll, da wo die Leistungsttransistoren eingespeist werden, zusammen mit Kondensatoren ein RC-Glied bilden und dabei die Spannungsquelle so niederohmig wie gewünscht machen.

Also, Elko im Netzteil (Ladekondensator) -> Leitungsweg (niederohmig also dicke kurze Strippen, breite kurze Leiterbahnen) -> Elko am Ort (Endstufe).

Voodoo braucht es dazu nicht, nur solide Elektrotechnik.

Hallo KOR,

Einen Punkt möchte ich aufgreifen. Du schriebst oben:

"Hinzu kommt, dass Grundig 30.000µF für 2 * 50W spendiert und Saba gerade mal 13200µF für 2*70W. Sind bei Grundig 300µF pro Watt und bei SABA 94µF pro Watt, also weniger als ein Drittel (!)."

Es kommt aber auf die gespeicherte elektrische Energie an. Dabei ist ganz erheblich, welche Spannung an den Elkos anliegt, denn die Spannung geht im Quadrat in die gespeicherte Energie ein.

W = 1/2 x CU^2

Wenn Du dann die Rechnung machst, gibt es keinen nennenswerten Unterschied zwischen den von Dir geschilderten Beispielen.

Beim Saba (z.B. 9241) sind es zwar nur 13200 µF, dafür aber 42V.
Beim Grundig (z.B. V 2000) sind es 30000 µF, dafür aber nur 29V.

Rechnest Du die gespeicherte Energie nach der obigen Formel, kommst Du in beiden Fällen auf 12 Joule. Saba ist also trotz der "kleineren" Siebelkos gleichauf mit Grundig (ich versteife mich nicht auf Nachkommastellen, die Elkos haben ja sowieso Toleranzen).

Du hast natürlich recht, dass der Saba bei 2x70W noch etwas mehr gut vertragen hätte. Nur so gross wie es nach den Kapazitäten scheint, ist der Unterschied nicht, denn man muss Joule/Watt bewerten statt Farad/Watt.

Gruss,
Reinhard

Profiverstärker wie Klein@Hummel T60 mit 60W output verwenden bei 32V zwei Elkos zu je 4700µF. Wohlgemerkt ein Mono-Hifi/ELA-Verstärker.

Hallo Heino,

1/2 x 9400 µF x (32V)^2 = 5 Joule.

Das aber für nur 60W und nur einen Kanal. Also die gleiche Grössenordnung wie Saba und Grundig, die 12 Joule für 2 x 50W bzw. 2 x 70W (auf zwei Kanäle) spendieren.

1 Joule/pro etwa 10W Ausgangsleistung muss wohl ein Erfahrungswert (Richtwert) gewesen sein?

Gruss,
Reinhard




Nachtrag:


Zum Entschwingen der Endstufen ist ja schon früher praktisch alles gesagt worden:

http://saba.magnetofon.de/showtopic.php?threadid=1991&highlight=Endstufe%20schwingt

http://saba.magnetofon.de/showtopic.php?threadid=3455&highlight=Boucherot

Hallo Oldiefan,

Du hast Recht, die gespeicherte Energie ist in beiden Fällen die gleiche. Allerdings bei Saba für 70W und bei Grundig für 50W, womit Saba ca. 30% weniger Joule pro Watt eingeplant hat.

Gruss

KOR

KOR postete
...womit Saba ca. 30% weniger Joule pro Watt eingeplant hat.

Gruss

KOR

...was ungefähr wieder die Herstellungstolenranz solcher dicken, rauhen Elkos wäre !!

Also, ein bißchen Haarspalterei ist ja schön...
Mich würde eher interessieren, welcher rechnerisch richtige Wert hinter der ganzen ominösen Geschichte steckt, dann kann man genauer urteilen.

Gruß, Dieter

Hallo Dieter,

Das ist eine interessante Frage - ich vermute mal, da steckt Empirie, sprich Erfahrung, dahinter.

Man kann das Thema aber ziemlich tief sezieren, wie hier:

http://www.hifi-forum.de/index.php?action=browseT&forum_id=42&thread=73&back=&sort=&z=1

Im Zusammenhang dieses Beitrags aber empfehlenswerte Lektüre.

Gruss,
Reinhard

Ich hatte mal angeschaut, wie die Spannung am Siebelkos bei niederfrequenter Last einbricht (Grundig R3000 mit 2 x 15000 µF Siebelkos, Railspannung +/- 29V).

Spannungsverlauf am Elko bei einem 10Hz Signalbei Ausgangsleistung von 30W an 8 Ohm. Man sieht den Spannungseinbruch überlagert vom Ripple.

Auf den Oszilloskop-Fotos ist die Spannung negativ (untere Basis -29V), Spannungseinbruch geht also "nach oben", Ripple-Amplitude nimmt dabei zu.

Zeitachse: 20 ms/Skt.




Die Spannung bricht um 2,3 V ein. Der Spannungseinbruch am Siebelko nimmt mit abnehmender Frequenz von 20Hz nach 10 Hz zu. Beim weiteren Verringern der Pulsfrequenz nach 5 Hz, wird der Einbruch nicht mehr grösser, ebenfalls 2,3V. Sieht man hier:


Y-Achse: 0,5V/div; Zeitachse: 50ms/div



Die maximale Belastung am Siebelko wird mit 10Hz bei 50W Ausgangsleistung (an 4 Ohm) erreicht und führt zu einem Einbruch von 3,5V, also etwa 10% der Railspannung.

Ist ein Grenzwert von 10% Spannungseinbruch eine brauchbare "Bemessungsgrösse" für die vorzusehende Energie, die gespeichert werden soll, also die vorzusehende Siebelkokapazität?

Gruss,
Reinhard

Hallo Reinhard,

super Ausführungen, die du da präsentierst !!

Jetzt hat man endlich einmal Werte an der Hand, die ich bisher noch nicht mal zu schätzen gewagt hätte.

Die nächste Frage wäre, inwieweit die Elkos die Last abpuffern und in welchem Maß der Eisenquerschnitt und die Bemessung des Netztrafos einfließen ?

Gruß, Dieter

Ja, sehr schöne Ausführung, danke Reinhard.

Mal allgemein zur Berechnung der Stromversorgung von leistungsfähigen Endstufen.

Nach dem Lehrbuch (Tietze-Schenk, Benz-Heinks-Starke usw. usf. die "Bibeln" der Ingenieursausbildung im Bereich Elektrotechnik/Nachrichtentechnik) kann man dabei nur bis zu einem bestimmten Grad gehen.
Nach Faustformeln ebenso.

Weder das Untersieben noch das Übersieben ist sinnvoll. Untersieben erhöht die Restbrummspannung, Übersieben belastet Transformator und Gleichrichtung über Gebühr.

Der Kompromiß ist mal wieder allgegenwärtig. Und den schließt jeder Entwickler anders, und am Ende kommt der große Radierstift aus der Köttelzählabteilung und haut die ganze Konstruktion so kurz und klein, daß es sich gerade eben noch verkaufen läßt ohne gleich auseinander zu fallen.

Wie also rechnet (Privat)man sicher?

Beispiel Brummspannung am Ladekondensator.
Tolerierbar ist eine Brummspannung nach heutiger Auffassung, wenn man nichts davon hört oder nur ganz wenig.
Dazu muß man den Brummspannungsabstand der Endstufenkonstruktion kennen. Typische Werte liegen bei ca. 80dB (hängt stark von der Endstufenmachart ab), also dem Faktor 1:10.000.
(schon ca. 60...65dB gelten bei mittelprächtigem ungebildeten Gehör als unter normalem Gebaren nicht mehr hörbar)
Eine sicher nicht mehr hörbare Brummspannung von ca. 250uV führt also um den Faktor hochgerechnet zu einer tolerierbaren Brummspannung von ca. 2,5V (an anderer Stelle im Text weiter unten als Maß mitgenommen)
Ebenso muß eine sinnvolle untere Grenzfrequenz her, will man den zulässigen Spannungseinbruch der Betriebsspannung unter Last realistisch festlegen und damit einen realistischen Wert für den Ladekondensator ermitteln.

Die am Beispiel ermittelte Brummspannung gleichgesetzt* mit dem kurzzeitigen Spannungseinbruch unter Volllast am Ladekondensator ergibt den korrekten Siebfaktor und der muß nicht bis zu Frequenzen von 5 oder 10Hz herunter reichen, das Netzteil würde unnötig schwer und teuer, sondern man muß sich ein realistisches Maß ausdenken was in der Wohnung noch realisierbar ist. Unterhalb dieser Grenzfrequenz wird natürlich dennoch weiterhin eine Übertragung stattfinden.
*warum gleichgesetzt Brummspannung und Spannungseinbruch? Der Ladekondensator kann nur in jeweils den gleichen Sinusabschnitten nachgeladen werden, die Abschnitte in denen ein Spannungsgefälle vom Gleichrichter zum Elko vorhanden ist.

Hat man dann praktikable Werte, dann kann man nach Lehrbuch oder nach Faustwerten, anfangen das Netzteil zu berechnen.

Solche simplen Faustwerte wären:
(Oszilloskop verwenden)
Restbrummspannung am Ladekondensator unter Volllast bei minimal zulässiger Lastimpedanz und realistischer unterer Grenzfrequenz ca. 2,5V (wie weiter oben ermittelt).
Bei einer 08/15 Klasse-(A)B mit Ruheströmen bis wenige hundert Milliampere soll der Restbrumm in Ruhe ohne Eingangssignal absinken auf ca. 100mV (Ruhebrummen fällt mehr auf als Volllastbrummen weil der Verdeckungseffekt fehlt).

//Wer es ganz einfach haben möchte, geht nach dem Netzteilrezept (Richter, Benz-Heinks-Starke, Tietze-Schenk?) aus der Praxis vor das da lautet: Der Ladekondensator beträgt 1mF je 1A Belastung.//

Die Spitzenlast des Transformators soll bei dieser Konstellation 3fach über der rechnerischen Last liegen, der Trafo muß lastfester Bauart sein, kein Klingeltrafo o.ä. also.
Eine 100W Endstufe braucht also mit Reserven und Gleichrichterverlusten einen lastfesten (die dreifache Spitzenlast ist hier eingeplant und muß nicht noch oben drauf gerechnet werden) >> 100VA, sprich den nächstgrößeren 150VA-Transformator. Mit Müll darf man garnicht erst anfangen, Schnittbandkern oder Ringkern sind heute das Maß.

Nachtrag:
Wie kommt er da nun wieder drauf?
Dafür muß man wissen, daß Klasse B Endstufen mit relativ modernen Transistoren im Wirkungsgrad bei über 90% liegen, die Klasse AB unterscheidet sich lediglich dadurch von ihr, daß eine leistungsarme Klasse A Endstufe parallel zu den schaltenden B-Endstufe-Transistoren werkelt (reicht als Arbeitsmodell für den Praktiker aus). Alle diese Verluste zusammen bedingen das ">>" was soviel heißt wie deutlich größer oder nächst höhere Trafoklasse und das sind 150VA.
Ältere Klasse B Endstufen mit niedrigerem Wirkungsgrad (immer noch deutlich über 70%) stellen sich auf einem anderen Niveau ein, dadurch ist u.a.U. der Ruhestrom bei ihnen niedriger, es steigt also im Verhältnis ungefähr passend der Brummabstand durch die kalte Küche und man kann ungefähr mit den gleichen Verhältnissen rechnen.
Klasse A Endstufen müssen auf 50% Wirkungsgrad gerechnet werden, der Trafo wird entsprechend überdimensioniert gegenüber der Klasse B.

Noch was vergessen?
Man wird sehen - und ergänzen.

Nachtrag:
Klar vergessen.
SI-Gleichrichter-Brückenschaltung an Trafo ohne Zapf (oder wie man heute sagt B2-Schaltung [Zweipuls-Brücke])


So und nun alle zum Verriß antreten, es ist wieder einer aus dem Gebüsch getreten und hat sich ohne Not in die Schußlinie der Heckenschützen gestellt

Hallo Jogi,

Heckenschützen im Saba Forum? Nie davon gehört! Ist sicher Propaganda der Konkurrenz!:boingo:

Aber ernsthaft: Schöne Betrachtung von Dir. Die Heckenschützen können zu Hause bleiben.

Fazit:
Brummspannung als primäre Richtgrösse und zusätzlich: Keine Überdimensionierung, die macht es wieder schlechter, da Ladezeiten nicht ausreichen und/oder Trafo und Gleichrichter nicht nachkommen.

Habe ich das "in a nutshell" richtig zusammengefasst?



Einleuchtend fand ich auch den Beitrag von "richi" aus dem Hifi-Forum (oben verlinkt). Qintessenz seiner Zusammenfassung:

Ich zitiere:

"Wenn ich den Verstärker bis Volllast aussteuere, so hätte ich bei einem grösseren Elko eigentlich die Möglichkeit, einen höheren Strom zu ziehen. Dies, sofern die Zuleitungen dies erlauben. Nur müsste dazu die Lastimpedanz kleiner sein.
Andererseits würde der Elko durch den Ausgangsstrom teilweise "geleert".
Jetzt haben wir aber erstens Mühe, mit dem Netztrafo den nötigen Strom für die geforderte Leistung aufzubringen und zweitens benötigen wir einen riesen Strom, den kräftigen Elko zu laden. Da sind halt alle Innenwiderstände zu hoch, um diesen Strom zu ermöglichen.
Das heisst nichts anderes, als dass durch einen grossen Elko eine hohe Impulsleistung nicht nur für 0,1S möglich ist, sondern für 0,5S, dafür aber die Speisung auch 0,5S braucht, bis sie wieder den Normalwert erreicht. Und wie gesagt, dazu müsste die Lastimpedanz unter ihren Minimalwert absinken, den der Verstärkerkonstrukteur zugrunde gelegt hat. Es würde aber wiederum keinen Sinn ergeben, weil ja die meisten Verstärker Emitterwiderstände in der Endstufe besitzen und damit bei extrem niederohmigen Lasten die Leistung zu einem grossen Teil an diesen Widerstände anfallen würde.
Wenn man also die Elkos vergrössert, muss man die ganze Schaltung umbauen, denn nur mit einer niederohmigeren Last kann der Strom überhaupt konsumiert werden. Und das geht nicht, wenn Emitterwiderstände vorhanden sind. Und ohne diese wird der Impulsstrom durch die Endtransiastoren zu hoch, also diese ersetzen und stärkere Treiber und dickere Leiterbahnen und ..."


Man kann es auch kurz sagen (das ist dann "banal", aber so ist es wohl immer, wenn es konzentriert wird):

Mehr ist nicht immer mehr. Es mur nur gerade genug sein. Sonst ist Mehr wieder schädlich.

Gruss,
Reinhard




Nachtrag:

Zitat Jogi:
"...Restbrummspannung am Ladekondensator unter Volllast bei minimal zulässiger Lastimpedanz und realistischer unterer Grenzfrequenz ca. 2,5V."

Auf den oben eingestellten Oszi-Bildern kann man das ja schön sehen. Dort ist die Restbrummspannung unter Last ca. 1V also noch weit unter den von Jogi genannten 2V.