UVG 2 Universal-RC-Generator von Radio-Fernsehen-Elektronik Marienberg

      Update: Die Oszillatorkarte ist fertig.



      Ich habe mich für einen Aufbau auf einer Universalplatine entschieden. Für einmalige Geschichten im NF-Bereich nutze ich das gerne einmal. So kann man gut aus der Restekiste bestücken. In Ermangelung eines passenden Steckverbinders habe ich ein passendes Stück Lochraster 2,5 mm mit 1-mm Lötnägeln versehen. und senkrecht verlötet. Den Bereich werde ich noch mit Epoxidharz stabilisieren.

      Der eigentliche Oszillator ist rot umrandet. Die Schaltung entspricht dem Original, als PTC kommt ein Lämpchen 6V / 40 mA zum Einsatz. In der Steckbrettphase habe ich verschiedene Glühlampen ausprobiert, u.a. 12 V, 50 mA. Da kam zwar noch eine Schwingung zustande, aber der Sinus blieb verzerrt. Die Lampe blieb wohl zu kalt. Mit anderen Lampen, 12 V, 100 mA oder 6 V, 100 ma ließ sich die Schaltung nicht mehr zum Schwingen überreden. Die Widerstandscharakteristik sollte also schon nahe am Original bleiben, will man größere Umdimensionierungen vermeiden.
      Für die Transistoren habe ich BC547B gewählt, die meisten anderen NF-Universalisten funktionieren sicher genauso gut. Der dritte Transistor, T403, ein Emitterfolger, der unter anderem den Glühlampenstrom aufbringen muss, braucht etwas Leistungsreserve. Ich bin beim SF127 geblieben, da das Metallgehäuse eine gute Wärmeabfuhr ermöglicht. Ein Kühlstern, wie auf der Originalkarte, ist nicht notwendig. Auch hier gilt: große Ansprüche stellt die Schaltung nicht, was die Bastelkiste mit Verlustleistung ab 1 Watt hergibt, kann man getrost probieren.




      Die zweite Einheit, hellblau umrandet, ist ein Rechteckformer, aufgebaut rund um einen Einzelkomparator LM311. Auch ein LM393 reicht aus, hat aber als Dual-Komparator eine andere Pinbelegung. Viel gibt es nicht zu sagen, allerdings bedingt der Single-Supply-Betrieb die Abnahme der Sinusspannung direkt am Emitter von T403, also mit überlagerter Gleichspannung. Die Betriebsspannung bezieht der Schaltungsteil mit von den 15 V des Oszillators.
      Durch den Gleichspannungsanteil im Eingangssignal muss über das Poti R37 die Umschaltschwelle auf ein Pulsverhältnis am Ausgang von 1:1 eingestellt werden. So recht zufrieden bin ich noch nicht mit diesem Schaltungsteil. Im Umschaltbereich sieht man bei hoher Zeitauflösung, dass eine Schwingung überlagert ist. Bei Gelegenheit baue ich diesen Part auf eine Variante mit etwas Hysterese um.




      Der dritte Bereich (gelb umrandet) enthält den Sinusverstärker für 30Vss. Ich bin weitgehend bei Reinhards Vorschlag geblieben. Eine Änderung betrifft den Spannungsteiler für die Festlegung des Gleichspannungsarbeitspunktes, R19 und R20. Ich habe nur am Fußwiderstand einen Glättungskondensator parallelgeschaltet, nicht bei beiden Widerständen. Die Unterdrückung von Restwelligkeiten der Betriebsspannung ist damit etwas besser. Die zweite Änderung betrifft den Opamp-Ausgang. Der muss ja zwei große Kapazitäten treiben. Damit das den Opamp nicht stört, habe ich einen 47-Ohm-Trennwiderstand eingefügt. Bei 1 kOhm Ausgangswiderstand macht sich das hinsichtlich Ausgangsspannung nicht weiter bemerkbar. Ganz genaue Zeitgenossen können den 1k-Widerstand etwas verkleinern.

      Oszillator und Verstärker laufen prima , die Harmonischen bei 1 kHz Ausgangsfrequenz belaufen sich auf 0,01 %. THD + Noise liegt bei 0,05% Vorher waren es am Verstärkerausgang knapp 1 % THD.

      Viele Grüße,
      Christian
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      2 + 2 = 5 (für extrem große Werte von 2)

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      Hier gibt es nach längerer Zeit auch etwas Neues.

      Der Sinusverstärker, wie von Reinhard vorgeschlagen, für 10 Volt ging gestern in den ersten Testlauf. Frequenzen bis 70 kHz bei Anschluss eines nicht zu niedrigen Lastwiderstandes bewältigte die neue Karte. Trietzt man sie zu sehr, kommt kein Sinus mehr heraus, sondern ein stark oben und unten beschnittenes Signal. In der Simulation hatte ich einen ähnlichen Effekt mit dem mit MC12 gelieferten OpAmp-Modell des NE5534. Die verbesserten Varianten, die hier im Forum schon einmal diskutiert wurden, funktionierten. Die konkrete Ursache ist, dass der OpAmp an seine Aussteuergrenzen kommt und diese wohl unterschiedlich im Modell hinterlegt sind. Ein Test mit höherer Betriebsspannung wird das hoffentlich zeigen.

      Was beide Modelle in der Simulation nicht aufwiesen, war die Verweigerung, Frequenzen über 70 kHz zu verstärken. Hier habe ich noch keine Spur, es riecht aber nach beginnender Instabilität.

      Viele Grüße
      Christian
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      Hallo Christian,

      wenn Du NE5532 oder NE5534 benutzt, hast Du schon geprüft, ob Du mit dem Diodentester zwischen den PINs 2 und 3 die Eingangsschutzdioden findest?
      Wenn Du die Dioden nicht findest, ist die Sache klar, dann hast Du Fälschungen, die u.a. eine viel zu kleine Bandbreite haben.

      Ein LM358, umgelabelt auf NE5534, macht auch in der Simulation bei 70 kHz praktisch keine Verstärkung mehr.
      Für umgelabelte MC1458 und RC4558 wird das ähnlich sein.

      Man kann davon ausgehen, daß inzwischen praktisch alle über ebay aus China verkauften NE5534 und NE5532 solche Fälschungen sind. Bei den von mir geprüften fehlten die Eingangsschutzdioden und die Bandbreite an Last war miserabel, es waren also keine NE5532/NE5534.

      S. auch hier: richis-lab.de/Opamp11.htm

      Gruß
      Reinhard

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      Hm, wäre eine Möglichkeit. Ich habe die NE5534 und NE5534a bei einem deutschen namhaften Händler erworben, was Fälschungen zwar unwahrscheinlich, aber nicht unmöglich macht. Am Wochenende gehe ich der Sache mal auf den Grund, inkl. Suche nach Schutzdioden. Der OpAmp steckt in einer Fassung, lässt sich deshalb unproblematisch gegen Typen mit identischer Pinbelegung wechseln.

      Viele Grüße
      Christian
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      2 + 2 = 5 (für extrem große Werte von 2)
      Zum NE5532 habe ich was!

      Man schaue sich die Bilder an.
      Im ersten Bild sieht man die Schutzdioden, sind eigentlich Transistoren.
      Ist schon was her, da bestellte ich die bei Pollin als TI:
      pollin.de/p/operationsverstaerker-ne5532p-101146
      Im zweiten Bild die OpAmps, die ich erhielt, sehen echt aus.
      Die sehen scheinbar unterschiedlich aus, liegt am Blitz.
      Pollin kauft gern Industrierestposten, Plagiate eher unwahrscheinlich.
      Bei meinen sind die Schutzdioden vorhanden, mit Diodentester geprüft.

      Andreas
      Bilder
      • ne5532innen.png

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      • ne5532pollin.jpg

        166,45 kB, 600×700, 12 mal angesehen
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      Auch meine Teile sind echte TI-Exemplare, die Schutzdioden sind vorhanden. Reichelt hat mir ordentliche OpAmps geliefert. Das trifft für NE5534P, NE5534A und auch für meine NE5532 zu.

      Im Aufbau gab es noch ein Problem. Die Dioden am Opamp-Ausgang sollen ja die Ube der Endstufen Transistoren weitgehend ausgleichen. Das funktionierte erst nur beim PNP-Transistor. Bei der positiven Halbwelle zeigte sich am OpAmp-Ausgang ab einer gewissen Belastung ein Sprung im Spannungsverlauf, ganz so, als würde die Basis-Emitter-Spannung beim NPN-Transistor bei größeren Strömen auf mehrere Volt ansteigen. Nach Einbau eines anderen Pärchens (SF127D/ SF117D) war der Effekt weg. Danach arbeitete die Schaltung auch sauber bis 100 kHz.

      Bei 16V Betriebsspannung und hohen Frequenzen erreicht sie trotzdem schon bei Belastungen mit 3-4 Ohm die Aussteuergrenze und verzerrt dann stark. Hier ist das Original deutlich gutmütiger. Die Spannung bricht dort natürlich auch ein, aber es bleibt weitgehend bei einer Sinusform.
      Mit 20 V Betriebsspannung ist dann deutlich mehr Reserve da. 100 kHz Ausgangsfrequenz, volle Ausgangsspannung, Belastung mit 1 Ohm, funktioniert damit.
      In der Simulation reichen 16 Volt, in der Praxis nicht. Das könnte an unzureichend angelegten Abhängigkeiten in den Modellen für die Frequenzabhängigkeit der Stromverstärkung der Transistoren, des Quellwiderstandes des Opamps und dessen Aussteuerungsgrenze liegen.

      Ich habe verschiedene Opamps getestet. Im Vergleich zum NE5534:
      TL051 funktioniert noch ganz gut, zeigt leichte Schwächen bei der Aussteuerungsgrenze
      TL061: zu langsam, der Sinus mutiert bei hohen Frequenzen zum Dreieck
      LF351: hier gleichwertig zum NE5534
      OPA604: etwas besser bei Aussteuerungsgrenze und Stromlieferfähigkeit, aber auch deutlich teurer

      Ich habe nun doch eine kleine Änderung an der Originalkarte der Spannungsregelung vorgenommen und der zuständigen 16V-Zenerdiode noch ein 4,7V-Exemplar in Reihe geschaltet. Damit kommen nun an der Sinuskarte 20,4 Volt an. Das lässt sich bei Bedarf sehr schnell wieder rückbauen. Die Rohspannung hat auch ausreichend Reserven, die alte Karte wird damit noch nicht überfordert und auf der neuen kommt das Transistorpärchen mit einem Aufsteckkühlkörper aus. SF127 imTO39-Gehäuse entspricht in etwa einem BSY53. Thermisch sind sie nicht überfordert, aber der Kollektorstrom liegt im Grenzbereich.

      Nun werde ich morgen noch den Klirrfaktor messen und den ausgebauten Transistor unter die Lupe nehmen. Er zeigte sich in den Schnelltests inkl. Verstärkung bei einem Ic von 6 mA als unauffällig. Mal schauen, wie er sich am Curve Tracer und am Hameg-Komponententester benimmt.

      Viele Grüße
      Christian
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      Moin, moin,

      man bekommt derzeit ja meist die TI-Version vom 5532. Das ist aber nicht die beste, vor allem, wenn man höhere Frequenzen braucht. Ich habe mir vor einiger Zeit mal NOS von Signetics verschafft, noch im runden Metallgehäuse. Die sind sicher echt, und gefallen mir in den typischen Audioschaltungen gut (und besser als die von TI, wobei das kaum an den Messwerten liegen kann).

      Besten Gruss,

      Michael
      Hi Michael,

      Samuel Groner (Operational Amplifier Distortion, 19. Oktober 2009) konnte einen deutlichen Unterschied im sog. Gleichtakt-Klirrfaktor (THD+N) zwischen TI NE5532 und Signetics NE5532 feststellen, der sich insbesondere bei kleiner Signalverstärkung auswirkt.

      Mess-Schaltung des OpAmp:



      Dabei wird der OpAmp mit hoher Rauschverstärkung betrieben, aber gleichzeitig mit Einheits-Signalverstärkung.




      So gemessen bei 12 kHz und 30 V (+/-15 V):
      Signetics NE5532: 0,3 % THD+N
      Texas Instruments: 1,2 % THD+N



      Besten Gruß
      Reinhard
      Ja, 1 % ist etwa die Hörschwelle!

      Ist natürlich stark vom Gehör abhängig, ich bin kein Musikus.
      In meinem Leben habe ich schon häufiger Bandgeräte eingemessen.
      Bei Heimaudio nimmt man normalerweise einen Sinus von 333 Hz.
      Erreicht man einen Klirr, k3, von 3 %, gilt das als Vollaussteuerung 0 dB.
      Las ich am Messgerät ab, hörte ich ab etwa 1 % langsam den Klirr.

      Andreas
      Was bedeutet DL2JAS? Amateurfunk, www.dl2jas.com
      Wenn Du sagst, dass Du einen Unterschied hörst, dann ja.

      Die Messschaltung war extra so konzipiert, dass sie den Unterschied hervorhebt, denn normalerweise ist der Klirr von allen besseren OpAmps so klein, dass selbst die besten Messgeräte an ihre Grenze kommen. Es werden also Schaltungstricks angewandt, damit man überhaupt noch zuverlässig messen kann. So auch hier. Damit würde man den Unterschied zwischen 0,3% und über 1 % natürlich hören können. Viele Menschen können (unter günstigen Umständen) THD > 0,5 % hören. Besonders musikalische Ohren können - ebenfalls unter günstigen Umständen - ab 0,2-0,3 % THD hören. Nur sehr, sehr wenige können bis hinunter 0,1 % THD im Vergleich noch heraushören - und auch das nur bei bestimmtem Musikmaterial.

      In der tatsächlichen Schaltung, z.B. eines Audioverstärkers (die ja ganz anders ist), ist das wieder eine andere Geschichte. Dort wird sowohl der Unterschied als auch der Klirrpegel selbst allerdings (viel) kleiner als in der Messschaltung und noch lastabhängig sein.

      Es war jedenfalls der einzige deutliche Unterschied in den Messwerten des NE5532 von Signetics und von TI, den ich finden konnte.

      Gruß
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 2 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()

      Nun bin ich mit dem RC-Generator zufrieden. Der Tausch zu BD139/140 bei den Endstufentransistoren und die 20 Volt Betriebsspannung sorgen für einen sauberen Sinus bei allen Frequenzbereichen und externen Belastungen. Auch ein externer Kurzschluss bringt ihn nicht mehr aus dem Gleichgewicht.
      Der Klirrfaktor bei 1 kHz liegt bei 0,022% im Leerlauf. Mit 10 Ohm am Ausgang geht er zurück auf 0,016%. Das ist nur geringfügig mehr, als der Verstärker von der 30 V-Vorstufe bekommt.
      Bei 10 kHz und 20 kHz steigen die Werte etwas, bleiben aber unter 0,05%. Reinhard, eine schöne Schaltung hast Du da geliefert.

      Warum der erste PNP-Transistor Schwierigkeiten gemacht hat, habe ich allerdings nicht herausgefunden. Am Hameg-Komponententester verhielt er sich völlig unauffällig. Die Strecken BE und BC zeigten nach Erreichen der Flußspannung schöne senkrechte Linien, also niedrigen Widerstand. Das Kennlinienfeld könnte ich mir noch anschauen. Vielleicht gibt das einen Hinweis.

      Viele Grüße,
      Christian
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      2 + 2 = 5 (für extrem große Werte von 2)
      Klasse --- damit lässt es sich ja sehr gut arbeiten ! Übrigens, da Einzel-OPV zum Einsatz kommen, kann man erstens natürlich den 5534 nehmen, und ihn (laut Applikationsschaltung) für Verstärkung 1 kompensieren. Oder man nimmt den OPA 604, der sogar bis 25 V betrieben werden kann.

      Zu beachten ist bei alles OPV, die an Spannungen jenseits der 20 V laufen, dass sie an der zugelassenen Grenze tendenziell schon etwas war werden. Wenn ich so einen Einsatz habe, spendiere ich ihnen meist einen kleinen Kühlkörper, den ich einfach mit einem Tropfen Sekundenkleber anbringe. Hat sich aus meiner Sicht bewährt.

      Besten Gruss,

      Michael
      Hallo Christian,

      wunderbar! :thumbsup:

      Ist nicht "meine" Schaltung. Da würde ich mich mit fremden Federn schmücken. Man behält so was ja im Hinterkopf, wenn man das mal an anderer Stelle gesehen hat und es sich bei Überprüfung als gut herausgestellt hat. In diesem Fall ist es Schaltungen für Kopfhörerverstärker (u.a.bei Rod Elliott) abgeschaut und für Deine Anwendung dimensioniert/angepasst. Kredit dafür also nur soweit, dass ich mich an was Brauchbares erinnert habe.

      Ich habe auch schon mal erlebt, dass ein Leistungstransistor in der Schaltung ausfiel, aber ausgebaut auf "unauffällig" tat. Allerdings zeigte der damals bei mir am Hameg Komponententester einen kleinen Unterschied. Wenn aber Deiner erst bei ordentlich Strom Ärger macht, kann man es am Hameg natürlich nicht sehen.

      Gruß
      Reinhard

      Dieser Beitrag wurde bereits 1 mal editiert, zuletzt von „oldiefan“ ()

      Das ist auch meine Vermutung: Der hat erst bei höheren Strömen Probleme. Kommt gar nicht so selten vor. Ich habe einen externen Kennlinienschreiber, der auch höhere Ströme erlaubt (man muss dann ggf. kühlen), und dabei habe ich dieses Phänomen schon einige Male beobachtet.

      Das ist zu beachten, wenn man nach Endstufenreparaturen "intakte" Transistoren aufheben will: Da sollte man sie erst auch unter Last testen. Manchmal hat so ein Transistor eben einen "abbekommen", verhält sich aber im Kleinleistungsbereich noch unauffällig.

      Besten Gruss,

      Michael
      Ihr hattet den Finger drauf. Der fragliche Transistor, ein 2SC2371L, funktioniert erst bei höheren Werten von Ic nicht mehr richtig.



      Abgesehen davon, dass meine Wahl für den vorgesehenen Zweck nicht gerade glücklich war, zeigt er nun schon ab 20 mA Kollektorstrom eine stark nachlassende Stromverstärkung. Die oberste Kurve entspricht einem Basisstrom von 1,75 mA, da schafft er gerade mal 50 mA Kollektorstrom und die Kurven drängen sich immer enger, je höher der Kollektorstrom wird. Liefern sollte er wesentlich mehr, das hat dann der OPV versucht auszugleichen und ist ganz schnell an seine Stromliefergrenze gelangt.
      Anhand der Steigung der Kurvenschar kann man den differentiellen Ausgangswiderstand des defekten Transistors abschätzen. Eine X-Teilung entspricht 1 V Uce-Änderung. Am Knick bei ca.0,5 V Uce fließen bei der unteren Kurve 10 mA. Bei 7,5 Volt, am anderen Ende der Kurve sind es ca. 30 mA. Delta Uce/ Delta Ic = 7 V / 20 mA = 350 Ohm.

      Der Transistor ist laut Datenblatt für bis zu 300V Uce0, aber nur für 0,1 A Ic vorgesehen. Gruppe L soll eine Stromverstärkung zwischen 100 und 200 haben. Bei 6 mA Kollektorstrom im Transistortester hat er die auch noch. Solche Dinger kamen in Monitoren für die Farbkanalansteuerung der Bildröhre zum Einsatz. Es kann gut sein, dass ich ihn erst durch die Überforderung in der Verstärkerschaltung für das UVG2 zerstört habe. Dort sollte er bis zu 500 mA liefern.

      Interessant ist es allemal, dass er bei den üblichen Tests mit geringer Stromstärke völlig unauffällig war.




      So sieht ein funktionierender NF-Transistor aus, bei identischen Einstellungen der Testumgebung. Beachtlich, wie schön gleichmäßig Ic mit den Stufen des Basisstromes steigt. Das ist ein oller HFO-Nachbau eines BC139.

      Viele Grüße,
      Christian
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