9260 Endstufenplatine und Treiberplatine

Die bei Audio-Eigenbauten beliebte Endtransistorpaarung MJE1302/ MJE3182 besitzt ebenso ein fT von 30 MHz. Dafür gibt es etliche bewährte Bauvorschläge. Stabilität kommt mit ausreichender Reserve bei der Frequenzkompensation und passendem Schaltungskonzept. Und da ist die Entwicklung von Roger aus meiner Sicht durchaus solide, wie sich weiter unten zeigen wird.

Ich habe heute gemäß Rogers gepostetem Plan die Simulation noch einmal bemüht. Beim Differenzverstärker habe ich auf 2N5401 zurückgegriffen, da sie hinsichtlich Grenzfrequenz und Beta recht nahe am Hitachipärchen liegen. Der Stabitest zeigt damit nun an vier Ohm Last deutlich eine fehlende Phasenreserve, ca. -30 Grad. Im Amplitudengang zeigt sich denn auch ein Höcker bei etwas mehr als 1 MHz.

Abhilfe schafft es, die Kondensatoren an den Treibern mit je 470 pF zu bestücken und den Reihenwiderstand in der Gegenkopplungskompensation auf 1,5 kOhm zu verringern. Phasenreserve: 29 Grad, die Stabilitätsreserve der Schleifenverstärkung bei 180° Signaldrehung beträgt ca. 10 dB. Das dürfte auch bei ungünstigsten Lastbedingungen genügen. Die 3-dB-Bandbreite liegt damit immer noch bei weit über 100 kHz, der Klirrfaktor bei 1 kHz steigt um vertretbare 0,001%.

Man kann auch langsamere Endtransistoren nutzen. MJE21193/MJE21194 werden mit 6 MHz fT ausgewiesen, dann brauchen die Treiber keine Kondensatoren mehr, es reicht der verkleinerte Widerstand in der Rückkopplungskompensation. Bezüglich Verzerrungen ist diese Kombi aber geringfügig schlechter.

Die Schaltung reagiert gut auf die Kompensationsmaßnahmen. Die Verstärkerschaltung des Dual CV1600 war da weitaus zickigier.

Wie immer bei Simulationen: Erst die Überprüfung durch Messungen macht die getroffenen Aussagen wasserfest.

Viele Grüße
Christian

Saba-oldie schrieb:

Der Grund liegt in den hohen Übernahmeverzerrungen.

Hallo Roger,

hohe Übernahmeverzerrungen der SABA Endstufe kann ich nicht finden. Auch die damaligen Tests in den verschiedenen Zeitschriften (Stereoplay u.a.) nicht.

Bei 50 mW an 4 Ohm, 1 kHz, THD </= 0,05 % (Testberichte, HiFi Stereophonie und Phono-Forum)
Bei 50 mW an 4 Ohm, 12,5 kHz, THD = 0,05 % (Testbericht HiFi-Stereophonie)

Bei 4 W an 4 Ohm, 12,5 kHz, THD = < 0,03 % (Testbericht HiFi-Stereophonie)

Bei 70 W an 4 Ohm, 1 kHz, THD = 0,02 % (Testbericht)
Bei 40 W an 8 Ohm, 1 kHz, THD = 0,020 % (eigene Messung)
Bei 40 W an 8 Ohm, 15 kHz, THD = 0,030 % (eigene Messung)
Bei 40 W an 8 Ohm, 20 kHz, THD = 0,035 % (eigene Messung)

Eigene Messung:


Hohe Übernahmeverzerrungen kann ich in keinen der publizierten oder der eigenen Messungen feststellen. Alle Daten sind state-of-the-art 1978/1979 für diese Klasse.

Was hattest Du vorher bei der originalen Endstufe bei Dir gefunden, das Dich zu der Aussage gebracht hat?
Oder nennst Du 0,05% THD bei 50 mW und 12,5 kHz schon hoch?

Gruß
Reinhard

Ich will Rogers Endstufenalternative nicht schlechtreden - im Gegenteil, sie sieht sogar sehr gut aus!

Der Punkt ist nur...die SABA Schaltung kann das auch, in Teilen sogar besser (?) - vergleicht man die Simulationsergebnisse - mit ganz wenigen, kleinen Anpassungen, die ich hier mal vorgestellt hatte, ohne großen Aufwand und auf den Originalplatinen. Wie gesagt...nach Simulationsresultaten. The proof of the pudding is bekanntermassen allerdings erst in the eating.

Zur Rekapitulation:
SABA Endstufe der 92xy mit den vorgeschlagenen kleinen Modifikationen, komplett mit Treiberplatine:




Simulationsergebnisse der mod. SABA-Schaltung bei 1 W an 4 Ohm:

Ruhestrom:
Einstellung nach SABA-Manual (über 0,22R Kollektorwiderstand eines Endtransistors) = 15 mV (ca. 30 mA)

Verstärkung = 23,5 dB
THD, 10 kHz = 0,0039 %
THD, 1 kHz = 0,0014 %

Frequenzgang:
Bis 100 kHz brettgerade (weniger als 1 dB Abfall bei 100 kHz)

FFT, 10 kHz, bei 1 W an 4 Ohm:


Phasenmarge = 25°(In der Simulation von Christian ist die von ihm vorgeschlagene Verbesserung der Alternativschaltung mit 29° Phasenmarge um 4° leicht besser)
Stabilitätsreserve der Schleifenverstärkung = 8 dB (In der Simulation von Christian ist die von ihm vorgeschlagene Verbesserung der Alternativschaltung mit 10 dB Stabilitätsreserve um 2 dB leicht besser)

Schleifenverstärkung der mod. SABA Schaltung (Simulation nach Tian-Methode):
gotroot.ca/spectrum/www.spectr…t.com/down/spring2011.pdf




Amplitudenfrequenzgang mit Phasengang:



Wie schon geschrieben, sehe ich keine Anzeichen für Übernahmeverzerrungen bei nach SABA Service-Anweisung eingestelltem Ruhestrom - auch nicht in der SABA-Originalversion ohne diese kleinen Mods., die überwiegend der Verbesserung der Stabilität dienen sollen. Es stellt sich mir die Frage, welchen Vorteil - ausser noch geringfügig besserer Phasenmarge - der aufwändige Neuentwurf der Endstufen/Treiber noch über die gering modifizierte SABA-Schaltung bringen kann.

Gruß

Hallo Roger,

dass Du gar nicht die Saba-Endstufe gemeint hast, Übernahmeverzerrungen der Saba-Schaltung also nicht der Auslöser für Deine Neuentwicklung waren, hatte ich dann also falsch verstanden.


Du schreibst anfangs:

"Also die Nullspannung muss nicht mehr eingestgellt werden.
- Diese Einstellung ist relativ unkritisch und stabil, man sollte lediglich das Poti selbst erneuert haben. Manche der verbauten alten Trimmpotis neigen zur Korrosion, Bruch am Schleifer und Kontaktproblemen. DAS sind bekannte Probleme, die durch Potitausch schnell behoben sind.

..Der Ruhestrompoti wird nicht mehr die Endstufe zerstören, wenn er mal defekt ist.
- Ein 2k Widerstand quer zum Ruhestrompoti ergänzt, beseitigt diese Gefährdung auf einfachere Weise in der Originalschaltung. Wie im Mod. oben gezeigt. Auch hier der Rati: Poti erneuern und Zusatzwiderstand ergänzen!

Insgesamt ist die Ruhestromregelung stabiler, weil der dafür zuständige Transistor nicht mit nur einem Treibertrans. gekoppelt ist, sondern am Kühlkörper der Endtransen.
- Ruhestrompoti sollte erneuert sein. Wenn Ruhestrom instabil, dann war der mechanische Zerfall des Potis, Abheben/lockerer Schleifer und Kontaktstörung des Schleifers die Crux - nicht das Schaltungsdesign an sich.
Grundsätzlich ist allerdings der thermische Kontakt des Ruhestromtransistors mit dem Kühlkörper der Endtransistoren anzustreben, wenn die Stärke der thermischen Kompensation dafür entsprechend dimensioniert ist. Nachtrag (27.10.2025): Ob das allerdings auch für die Sziklai Endstufenkonfiguration genauso zutrifft, ist noch die Frage.

Diese (Endtransistoren) sind in Kollektorschaltung und deutlich kräftiger. 2sc5200 O und 2SA1943 O. Beide Typen können locker 200V und haben runde 17A . Da sind auch jeweils 2 parallel geschaltet.
- Auch in der Original SABA-Schaltung liessen sich die Leistungstransistoren durch andere geeignete (z.B. spannangsfestere) Typen ersetzen, würde der Wunsch oder eine Notwendigkeit dafür bestehen. Da die Originaltransistoren die kräftige Nennleistung von über 2 x 70 W an 4 Ohm mühelos liefern, war eine Notwendigkeit für deren Ersatz bislang nicht gesehen worden. Im Falle so eines Austauschs ist eine neue sorgfältige Analyse der Eigenschaften hinsichtlich Schwingneigung unerlässlich.

Um die Schwingneigung zu unterdrücken befindet sich am LS Ausgang eine kleine Spule mit 10 Wdg. und einem widerstand 10 OHM parallel."
- Sinnvoll! Ist von SABA in einer Service-Mitteilung als Ergänzung der Originalschaltung bereits vorgesehen worden. Weitere Massnahmen sind darüber hinaus sinnvoll (Christians Verbesserungen Deiner Kompensation und die oben gezeigten Ergänzungen in der mod. Saba-Schaltung).

Verstehe mich bitte nicht falsch. Deine neue Endstufe ist gut und scheint sehr leistungsfähig und vermutlich der Saba-Endstufe voll ebenbürtig. Evtl. erlaubt sie sogar noch etwas höhere Ausgangsleistungs-Reserve. Sie ist eine solide Lösung der Aufgabe, die Du Dir gestellt hast, nämlich eine ganz neue, andere Endstufe zu entwickeln und einzubauen - weil Du es kannst.

Ich möchte nur einer möglichen Fehlinterpretation bei anderen Lesern entgegenwirken, die etwa so geht:
"Die SABA Endstufe im 9260 Receiver und den anderen 92xy Geräten muss als erheblich mängelbehaftet betrachtet werden und deshalb sollte sie durch eine/diese Neukonstruktion möglichst ersetzt werden."

Die Original-Saba-Endstufe ist - wie hier in meinen Anmerkungen zu den von Dir genannten vermeintlichen Schwachpunkten ausgeführt, mit ein paar kleinen Massnahmen auch ohne komplettes Ummodeln der Konstruktion betriebssicher und arbeitet ausgezeichnet (weiter Frequenzgang, stabil und verzerrungsarm, die schon bekannte (nicht sehr große, aber zweifellos vorhandene) Schwingneigung kann mit wenigen kleinen hier im Forum schon abgehandelten Massnahmen weitgehend beseitigt werden).
M.E. besteht deshalb keine Notwendigkeit, weder technisch noch klanglich, die Saba-Endstufen (samt Treiber) in den 92xy Receivern und ähnlichen Geschwistern durch eine Neukonstruktion zu ersetzen.

Das gesagt, will ich niemanden davon abhalten, könnte ich auch gar nicht, seine SABA-Endstufen rauszuwerfen und durch eine andere Konstruktion zu ersetzen, wenn er sich davon einen Vorteil verspricht. Nur einen klar auszumachenden Nutzen/Vorteil dadurch sehe ich bislang für die SABA 92xy-Reihe noch nicht.

Davon abgesehen...hast Du eine schöne Endstufe entwickelt und realisiert!


Gruß
Reinhard

Danke Reinhard, Du hast alle Punkte noch einmal detailliert zusammengefasst, die ich oben (nur sehr summarisch) angesprochen habe. Und ich möchte auch noch einmal dick und fett unterstreichen: Mit den kleinen Anpassungen sind die Endstufen in den 92xx und 91xx wirklich sehr, sehr gut --- und, was mir wichtig ist, sie sind nicht nur messtechnisch gut, sie klingen auch gut. Das war bei vielen anderen Verstärkern aus der Zeit definitiv nicht so, manche Geräte japanischer Herkunft waren auf technische Daten getrimmt und klangen dann eher bescheiden (oft hart).

Das ist hier nicht so, einmal revidiert (was für jeden mit etwas Erfahrung machbar ist) spielen sie gut und zuverlässig, und sind auch gar nicht kritisch, was die Lautsprecher betrifft. Auch das war damals alles andere als normal. Die Saba-Endstufen treiben ohne Probleme viele verschiedene Boxen, auch solche mit einem eher schwierigen Impedanzverlauf. Entsprechendes gilt auch für die Endstufen aus den Saba Vollverstärkern dieser Periode (die älteren kenne ich weniger, die späteren waren nicht mehr so gut), und auch für diverse Geräte von Grundig (besonders für den SV 2000).

Besten Gruss,

Michael

Noch etwas Simulation zu Rogers Endstufe, hier die Spezialität, die Endstufentransistoren als Sziklai-Konstruktion wie das Saba-Original auszuführen.



Im Old-Fidelity-Post erwähnte Roger seinen Kampf, diese Variante ruhestromstabil und klirrarm zu bekommen. Das zeigte sich auch in der Simulation. Mit den ursprünglichen Treibertransistoren ergab sich ein stark ansteigender Ruhestrom bei Erwärmung der Treiber. Besser wurde es mit anderen Models, die Treiberpärchen 2SA1220A/ 2SC2690 ergaben schon eine Verbesserung, zeigten aber noch immer eine deutliche Tendenz zu höherem Ruhestrom bei steigender Temperatur. In der Simulation erwies sich letztlich die Kombination 2SA1358/ 2SC3421 als günstig. In Verbindung mit dem gelb markierten zusätzlichen Widerstand fällt der Strom bei Erwärmung der Treibertransistoren nun sogar leicht in der Simulation. Hier würde mich ein Praxistest interessieren, ob das Temperaturverhalten der Transistoren, vor allem der Basis-Emitter-Strecke das so wieder gibt. Dass die Stabilisierung so einer Endstufe nicht ganz trivial ist, zeigen ja auch Tommys Aussagen, dass bei den Saba-Endstufen neben originalen Transistoren BD417/418 nur die BD139/140 befriedigende Resultate zeigten.



Ruhestrom vs. Temperatur der Treibertransistoren. Der Ruhestrom fällt leicht mit ansteigender Temperatur. Die drei Kurven stehen für unterschiedliche Temperaturdifferenzen zwischen Ruhestromtransistor und Treibertransistor. Diese Temperaturdifferenz hat den größten Einfluss auf den Ruhestrom.
Die Temperatur der Endstufentransistoren (simuliert, aber hier nicht dargestellt) geht bei der Sziklai-Konfiguration nur gering ein. Das ist schaltungsbedingt und ermöglicht die wenig aufwändige Saba-Lösung, nur Treibertransistor und Ruhestromtransistor thermisch zu koppeln.

Die Klirrwerte der Stufe sind etwas schlechter als die des Originals und der Emitterfolger-Lösung von Roger.



Grund ist der "Buckel" zwischen 100 mW und 3 Watt Ausgangsleistung. In diesem Bereich machen sich Übernahmeverzerrungen bemerkbar. Genauer: In dem Moment, wenn ein Endtransistorsystem vom gesperrten in den leitenden Zustand übergeht, kommt es zu Ungleichmäßigkeiten im Stromfluss über die Emitterwiderstände R29 und R30. Die müssen über die Rückkopplung ausgeglichen werden, aber es bleibt eine kleine Abweichung auf dem Ausgangssinus übrig. Bei hohen Frequenzen steigt der Einfluss, bleibt aber auch da noch immer unter 0,03%.



Hier sieht man oben den Stromverlauf an den Emitterwiderständen dargestellt. An den Übergängen von 0 auf "leitend" wird es unruhig. In der untenliegenden Ausgangskurve sieht man das jedoch kaum. Die Gegenkopplung bügelt es weitgehend aus, aber schnelle Korrektursignale müssen dafür einmal durch den ganzen Verstärkerzweig laufen.

Die Schaltung dürfte mit den angegebenen Werten und Bauteilen realisierbar sein. Stabil war sie ebenfalls, 30° Phasenrand und knapp 12 dB Gainreserve ergibt der Test nach der Tian-Methode. Die Emitterfolgervariante brachte vergleichbare Werte.

Viele Grüße,
Christian

Chapeau!

Roger hat genau beobachtet und Christian hat dass nach den Regeln der Kunst in einer Simulation verarbeitet. Und es passt am Ende prima alles zusammen, und wie!

Ein inzwischen hier schon länger nicht mehr aktives Forenmitglied hatte mal (sinngemäss) geschrieben, dass (nur ?) die dümmsten seiner ehemaligen Studenten Simulationen einsetzten und deren Ergebnissen glauben würden. Ziel war ganz offensichtlich, dieses leistungsstarke Werkzeug und gleich auch damit deren Nutzer pauschal abzuqualifizieren, allerdings ohne zu diesem Thema auch nur entfernt überhaupt auf der Höhe der Zeit zu sein.

Wie schön ist doch dieses Beispiel, das wieder einmal das Gegenteil beweist.

Gruß
Reinhard

Bei der Schaltung müsste Verbesserungspotential vorhanden sein!

Vorab, ich klemme mich nicht dahinter, habe gerade zwei HF-Geschichten am Start, auch mit Simulationen.
Eigentlich muss man nicht über 0,x % Klirr diskutieren, werden selbst Musiker nicht hören.
Laut Christian machen sich die Übernahmeverzerrungen bei oberer Wohnzimmerlautstärke bemerkbar.
Mein Gedanke, die Endstufentransistoren sollten etwas später einsetzten, so etwa ab unterer Partylautstärke.
Das heißt, mehr Leistung sollte schon über die Treibertransistoren an die Lautsprecher gehen.
Hat man 1 Watt im Wohnzimmer, ist das schon mehr als gute Zimmerlautstärke, eher Cocktailparty mit Unterhaltung.
Setzen die Übernahmeverzerrungen ab 300 mW ein, hat man voll die übliche Wohnzimmerlautstärke abgedeckt.
Das sind dann allerdings 270 mA effektiv an 4 Ω, keine Kleinigkeit bei der Verlustleistung der Treibertransistoren.
Ich überschlug jetzt, wenn die Treiber mehr oder minder die ganze Arbeit erledigen.

Andreas

Ja, wunderbar ! Sziklai ist heikler, aber WENN man eine passende Kombi findet, lohnt es sich. Self hat ja auch viel damit experimentiert, sein "Trimodal" nutzt das auch. Ich habe davon einen nachgebaut, und trotz der bescheidenen Leistung ist das Ergebnis wirklich vom Feinsten. Und hat eben auch, wie bei den Saba-Endstufen, eine gute Unabhängigkeit von der Last durch den Lautsprecher, also auch für kritische Fälle geeignet.

Die Skeptiker bzgl. Simulation sind m.E. schon vielfach widerlegt, nicht nur hier im Forum. Metaxas hat sie sehr früh eingesetzt, als man noch SEHR genau hinschauen musste, was man bekam und was das bedeutet (und was nicht). Inzwischen ist das ja viel zuverlässiger geworden --- aber ich sehe auch, dass es WIRKLICH gut nur in den Händen von Leuten mit Erfahrung und Hintergrundwissen ist. Beides ist hier im Forum vorhanden, Andreas, Christian und Reinhard bilden da ein Team, das schwer zu schlagen ist ! Toll !!!

Michael

p.s.: Eine Frage habe ich aber noch ... R 27 und R 28, da hätte ich einzelne Widerstände zu den Transistoren erwartet. Macht das keinen Unterschied ?

Beides geht meiner Meinung nach!

Es geht ja darum, Streuungen bei den Transistoren auszugleichen.
Roger entschied sich für die Varianten mit Emitterwiderständen.
Man könnte auch R27 bzw. R28 auftrennen, je einen pro Basis.
Sowohl Emitterwiderstände als auch getrennt pro Basis halte ich für übertrieben.
Man wird etwas die Endtransistoren selektieren, starke Abweichler aussortieren.

Andreas

Also, ich weiss nicht so recht, wie das bei Sziklai ist, aber ich bin ein wenig skeptisch. Selbst wenn man einigermaßen gleiche Exemplare aussucht (was eigentlich nur mit einem guten Kennlinienschreiber mit 2 Plätzen und Umschalter geht), so ist nicht klar, dass das unter Last lange so bleibt --- und wenn die dann auseinander driften, führt das doch oft dazu, dass ein Transistor mehr zu tun hat. Ich würde daher vermutlich doch einen leichten Ausgleich bevorzugen ...

Michael

Hallo Roger,

das klingt spannend. Für BD417/418 und für BD245/246 konnte ich bisher leider keine Spicemodelle auftreiben, von daher ist es schwierig, Vorhersagen ohne weiteres auf deinen aktuellen Versuch zu übertragen.

Anbei mein letzter Stand, Endstufenschaltung enspricht fast der Sabaschaltung, aber andere Transistoren und R31 hat 22 Ohm statt 10 Ohm. Dadurch sinkt der Ruhestrom sogar bei Erwärmung der Treiber. Die Erwärmung der Endstufentransistoren bis 80 °C erhöht den Ruhestrom nur minimal, im Widerspruch zu deiner Messung. Das hätte ich auch in der realen Welt so erwartet, da deren Emitterwiderstände für eine Stromgegenkopplung sorgen. Werden sie warm und ihr Ube sinkt dadurch ab, fällt auch am 100 Ohm Widerstand in der Basismasche eine geringere Spannung ab.

Eine gleichzeitig stattfindende Erwärmung des Treibertransistors wäre allerdings als Erklärung möglich. Es ist nicht gesagt, dass bei Verwendung der Saba-Transistoren und R31=10 Ohm sich der Ruhestrom so schön neutral verhält, wie in meiner Simulation

Ich werde meine Simulationsschaltung mal inklusive Eingang auf die Saba-Endstufe umstricken, als Ruhestromtransistor kommt dann wieder ein BD139 zum Einsatz, die Endstufentransistoren werden BD243/BD244 werden. Damit die Voraussetzungen stimmen, nehme ich mir die Modelle auch mal vor, wie Ube und Beta auf Temperaturänderungen reagieren, außerdem wie Ic über Ube aussieht - sprich, ob das alles glaubwürdig aussieht.
Wenn Du konkrete Transistoren im Auge hast, kann ich die dann gerne mit in die Simulation übernehmen, sofern sich Modelle dazu finden lassen.

Viele Grüße,
Christian

Eine echte thermische Simulation bekomme ich nicht hin. Ich kann nur die Substrattemperaturen der einzelnen Transistoren angeben/ variieren. Die Temperaturdifferenzen in der bisherigen Simulation stammen von einem "educated guess" meinerseits anhand der Verlustleistungen. Das lässt sich sicher verbessern durch Temperaturmessung der einzelnen Bauelemente, am besten am herausragenden Leadframebereich.

Zu den von dir angegebenen Transistoren bietet Mircocap Modelle an, die ich zumindest hinsichtlich des Stromverstärkungsfaktors auch variieren kann. Eine gezielte Vbe-Variation habe ich noch nicht realisiert.
Aber die Sprungantwort nach deinem obigen Schirmbild lässt sich problemlos machen.