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Dampfradioforum • Thema anzeigen - Hilfe bei Selbstbau-Transistorverstärker

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BeitragVerfasst: Do Mär 26, 2020 20:58 
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Hallo an alle,

da man ja momentan Zeit hat, wollte ich meinen eher dürftigen Erfahrungsschatz mit Transistoren etwas aufbessern, da mir das überfällig erschien.
Für den Anfang schien mir folgende Schlaltung eines dreistufigen NF-Verstärkers ganz gut geeignet, die mir in der Literatur über den Weg lief:
Dateianhang:
DSCN3119 komp.JPG
DSCN3119 komp.JPG [ 31.21 KiB | 532-mal betrachtet ]

Der Aufbau verlief auch soweit gut, nur ersetzte ich die Zenerdiode durch einen 7812, da ich keine 12V-Zenerdiode zur Hand hatte und entfernte den Vorwiderstand von 3,3k (R6). R11 hat 2,2k, das ist im Schaltbild nicht gut zu lesen.
Außerdem nahm ich statt BC107 den BC547C, aber das sollte laut Datenblatt ja keinen Unterschied machen.
Nach einer kleinen Korrektur eines falsch verlöteten Widerstandes arbeiteten die ersten zwei Stufen auch gut, nur war die Verstärkung insgesamt zu gering.
Ich verfolgte das Signal mit dem Oszi und stellte fest, daß der letzte Transistor nicht das tat, was er sollte.
Herumspielen mit den Widerstandswerten in der Enstufe brachte keine wirkliche Verbesserung.
Hier die Oszilliogramme (eingespeist wurde an C2 ein 800Hz-Sinus):

1.) Vorverstärktes Signal an der Basis von T3 (1V/div. 0,5ms/div)
Dateianhang:
DSCN3110 komp.JPG
DSCN3110 komp.JPG [ 44.55 KiB | 532-mal betrachtet ]


2.) Signal am Emitter von T3 (1V/div. 0,5ms/div)
Dateianhang:
DSCN3111 komp.JPG
DSCN3111 komp.JPG [ 42.59 KiB | 532-mal betrachtet ]


Bis dahin sah es nach meinem Dafürhalten auch noch ganz ok aus, aber nun das Problem:
3.) Signal am Kollektor von T3 (0,1V/div. 0,5ms/div)
Dateianhang:
DSCN3116 komp.JPG
DSCN3116 komp.JPG [ 42.71 KiB | 532-mal betrachtet ]


Da spuckt mir die Schaltung am Ausgang etwas zwischen Sägezahn und Dreieck aus. Vor allem ist es nicht verstärkt, sondern in der Amplitude geringer als das Eingangssignal, weshalb ich mir nicht mal sicher bin, ob es sich um ein verstümmeltes Signal (Frequenz käme hin) oder mitverstärktes Rauschen handelt. Die Bauteile in der Umgebung sind auf Anschlußfehler geprüft, alle werthaltig und laut Komponententester ist auch der T3 in Ordnung. Der Tausch gegen einen anderen brachte auch keine Besserung.

Hier der Vollständigkeit halber noch die Betriebsspannungen an T3:

Betriebsspannung gesamt: +24V
Kollektorspannung: 12,8V
Emitterspannung: 3,24V
Basisvorspannung: 3,85V
Spannung Kollektor-Emitter: 9,6V

Auch das sah für meinen Geschmack ganz brauchbar aus.
Ich bin mit meinem Latein langsam am Ende, aber ich habe wie gesagt auch wenig Ahnung von der Materie. Es wurmt mich nur, in einer so einfachen Schaltung den Fehler nicht zu finden.

Viele Grüße
Max

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Zuletzt geändert von Welle26 am Do Mär 26, 2020 23:25, insgesamt 1-mal geändert.

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BeitragVerfasst: Do Mär 26, 2020 22:07 
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Hallo Max,

bevor du jetzt weiter gehst, solltest du die Spannungen an T3 messen. Die Werte sollten in etwa denen entsprechen, welche ich in deinem SB eingetragen habe. Die erste Stufe (T1) ist ein Emitterfolger mit Verstärkung nahe 1, die zweite Stufe (T2) sollte ca. 36...39 fach verstärken und die dritte etwa 36 fach.
Dateianhang:
3TV--.jpg
3TV--.jpg [ 121.59 KiB | 511-mal betrachtet ]

Und wegen der Ordnung habe ich auch mit Vorbedacht (eine Angel mitgebracht*) äähh, die Z-Diode 'umgepolt'.
* frei nach Max und Moritz, Wilhelm Busch

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...und glüht auch die Anode rot, ist die Röhre noch nicht tot.

Mit freundlichen Grüßen, Peter R.


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BeitragVerfasst: Do Mär 26, 2020 23:11 
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Hallo Peter,

danke für den Hinweis mit der Z-Diode, das hatte ich falsch übernommen. Für das Zener-IC war´s aber zum Glück ohehin egal.
Die Spannunge hatte ich doch schon im Anfangsbeitrag genannt und sie stimmen doch auch wunderbar mit den von Dir errechneten überein...
Oder reden wir gerade aneinander vorbei?

Laut dem Buch, aus dem ich die Schaltung entnommen habe (Transistortechnik für den Funkamateur, 1969, Seite 45) soll die erste Stufe, wie von Dir beschrieben, als Emitterfolger arbeiten, die zweite Stufe 20fach verstärken und die Endstufe 40fach. Bis nach der zweiten Stufe klappt das auch laut Oszi alles hervorragend, nur der letzte Transistor verursacht wie gesagt Probleme.

Viele Grüße
Max

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BeitragVerfasst: Do Mär 26, 2020 23:44 
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Hallo Max,

die Messungen bereiten mir ziemliches Kopfzerbrechen. Zumal deine Messwerte mit den Angaben von glaubnix gut übereinstimmen und glaubnix die Schaltung bereits sehr gut analysiert hat.

Mein Verdacht:

1. Deine Schaltung hat am Ausgang nach C7 einen Kurzschluss.
und
2. T3 wird bereits an der Basis übersteuert

Gruß Bernhard


PS: BC107, BC547, BC847 und BC847W enthalten alle das gleiche Kristall, haben nur unterschiedliche Gehäuse.


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BeitragVerfasst: Do Mär 26, 2020 23:53 
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Hallo Bernhard,

einen Kurzschluß nach C7 kann ich ausschließen. Bei den Messungen habe ich den Ausgang mit einem 8Ohm-Lautsprecher belastet.
Die Übersteuerung ist natürlich möglich, aber wenn ich mit dem Pegel des Eingangssignal heruntergehe höre ich zum einen gar nix mehr (was bei der fehlenden Verstärkung von T3 ja kein Wunder ist) und zum anderen zeigt mir auch das Oszi nix mehr ablesbares an, weil die Amplitude zu gering wird.
Ich habe jetzt nicht genau gemessen, wie hoch meine Sinusspannung am Eingang ist, aber die ersten zwei Stufen arbeiten zumindest von den Verhältnissen der Verstärkungen her soweit gut.
Mein Testsignal ist momentan vom Pegel her deutlich höher, als ein normales Audiosignal, aber das auch nur, um überhaupt etwas am Oszi zeigen zu können. Wenn T3 verstärken würde, müsste ich ja schon bei deutlich geringeren Pegeln etwas messen können/hören.
Nach dem Oszillogramm vom Nachmittag des Signals an der Basis von T3 habe ich nach den ersten Stufen etwa 6Vss.

Und bei Übersteuerung hätte ich doch höchstens eine gnadenlose Verzerrung/Verstümmelung des Signals und keine ausbleibende Verstärkung, oder habe ich einen Denkfehler? Zumindest in den negativen Halbwellen dürfte das Signal T3 doch nicht durchsteuern, bei der gemessenen Basisvorspannung...

Viele Grüße
Max

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BeitragVerfasst: Fr Mär 27, 2020 0:00 
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Hallo Max,

die Schaltung hat einen Ausgangswiderstand von 8 kOhm. Ein Lautsprecher mit 8 Ohm wirkt wie ein Kurzschluss.

Klemme den Lautsprecher mal ab und messe nochmal.

Bernhard


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BeitragVerfasst: Fr Mär 27, 2020 0:02 
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Ah, gut danke für den Hinweis. Dann wird das vermutlich das Problem sein.
Das stand leider nicht im Text zu der Schaltung.

Viele Grüße
Max

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BeitragVerfasst: Fr Mär 27, 2020 0:04 
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Der Verstärker ist nicht für 8 Ohm Lautsprecher geeignet.
Der Innenwiderstand des Hörers sollte z.B. 500 Ohm o.ä. MINDESTENS betragen, bei der Schaltung.


Aaaah - Ihr wart schneller.

Viele Grüße
Georg

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Ein guter Irrtum braucht solide Fehlannahmen. :wink:


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BeitragVerfasst: Fr Mär 27, 2020 0:06 
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So, ich habe das mal schnell getestet:

Die Verstärkung ist jetzt wunderbar, nur macht mir der Verstärker aus meinem (zugegebenermaßen nicht ganz sauberen) Sinus ein perfektes Rechteck am Ausgang...
Es sieht aus, als hätte ich das Testsignal an einen Schmittrigger verfüttert.

Edit: Problem gelöst. Ich habe vergessen, meinen Eingangspegel jetzt zu reduzieren und mit meinem Signalgenerator mit Kanonen auf Spatzen geschossen. Das kommt davon, wenn man mal eben schnell was machen will :D

Insofern jedenfalls vielen Dank für die schnelle Hilfe an alle Beteiligten. Da hätte ich noch lange suchen können.

Viele Grüße
Max

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BeitragVerfasst: Fr Mär 27, 2020 0:12 
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Das ist meiner Meinung nach eine schöne Schaltung, um in die Schaltungssimulation (z. B. mit LTspice von Analog Devices) einzusteigen.
Damit kann man einiges ausprobieren und rückwirkungsfrei messen. Außerdem kann bei der Simulation kein Bauteil kaputt gehen ;-)

Bernhard


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BeitragVerfasst: Fr Mär 27, 2020 0:18 
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Aber wo bleibt denn der Spaß, wenn nix stinkt? :mrgreen:
Nein, im Ernst, das hat schon mal wieder viel geholfen. Gerade durch solche Messorgien lernt man ja am meisten, auch wenn das Problem am Ende so trivial ist.
Vor allem ist es schön, dass die Schaltung ohne irgendwelchen exotischen Bauteile auskommt.
Alles, was ich brauchte, hatte ich noch im Kästchen liegen, vieles sogar schon irgendwo ausgelötet.
Ich messe morgen mal meinen Vorrat an Übertragern durch, ob da einer dabei ist, der mir die Impedanz für einen normalen LS passend macht und dann ist das Projekt soweit abgeschlossen.
Die kleinen Dellen im Frequenzgang werde ich dann noch mit R7/C1 auszubügel versuchen, aber es sieht schon gar nicht so schlecht aus.

Viele Grüße
Max

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BeitragVerfasst: Fr Mär 27, 2020 0:31 
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Welle26 hat geschrieben:
... Gerade durch solche Messorgien lernt man ja am meisten, auch wenn das Problem am Ende so trivial ist.
Vor allem ist es schön, dass die Schaltung ohne irgendwelchen exotischen Bauteile auskommt...

Volle Zustimmung.

Ich entwickle elektronische Schaltungen seit etwa 40 Jahren und lerne immer noch dazu. Das Lernen hört eigentlich nie auf.

Man sollte alle Schaltungen ohne "exotische" Bauteile aufbauen. Das geht fast immer.

Bernhard


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BeitragVerfasst: Fr Mär 27, 2020 0:45 
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Das stimmt, oft sind die einfachen Lösungen gar nicht schlecht, oder man schafft es mit ein paar eleganten Kunstgriffen in der Kombination von Standardbauteilen.

Aber ich hätte noch eine Verständnisfrage:
Warum ist die Ausgangsimpedanz denn so hoch? Der Transistor schaltet doch im Prinzip das Potenzial des Ausgang durch den veränderten Leitwert der EC-Strecke, oder? Wenn ich diesen Gedanken verfolge müsste ja der Ausgangswiderstand vom Innenwiderstand der Stromversorgung abhängen...
Dass das nicht der Fall ist habe ich ja jetzt selbst eindrucksvoll gesehen, aber ich verstehe noch nich ganz, wieso.
Hängt das mit der Beschaltung an Kollektor und Emitter zusammen und das ganze wird so hochohmig (R5), dass die Spannung an so einem Beinahe-Kurzschluß einfach zusammenbricht?
Die Masse ist ja für die Gleichspannung über R10 und R11 aus "Sicht" des Transistors angehoben und wird nach R10 für Wechselspannung mit C6 überbrückt, sodass der Wechselstrom nur die 220 Ohm gegen Masse "sieht", oder?

Viele Grüße
Max

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BeitragVerfasst: Fr Mär 27, 2020 2:10 
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Hallo Max,

es geht hier nicht um den Gleichstromwiderstand, sondern um den dynamischen oder differentiellen oder Wechselstrom-Widerstand.
Die Ermittlung des dynamischen Widerstandes kann man sich so vorstellen: Wenn ich die Spannung um einen bestimmten kleinen Wert erhöhe, um wieviel erhöht sich der Strom?
Spannungsdifferenz / Stromdifferenz = Wechselstromwiderstand, oder dU / dI = r .

Der Wechselstromwiderstand der Spannungsquelle, den Du ganz richtig erwähnst, ist üblicherweise klein - speziell, wenn die Spannungsquelle stabilisiert ist. Das liegt auf der Hand; eine stabilisierte Spannungsquelle soll sich ja bei großen Stromunterschieden nur wenig ändern.
Für die weitere Betrachtung nehmen wir an, daß der differentielle Widerstand der Spannungsquelle 0 Ohm ist. Dies bedeutet, daß die 24-V-Leitung und die Masseleitung wechselspannungsmäßig miteinander kurzgeschlossen sind.
Damit sind für den Ausgangswiderstand der 8,2-kOhm-Widerstand R5 und die Kollektor-Emitterstrecke parallelgeschaltet.

R5 ist einfach, er hat gleich- wie wechselspannungsmäßig 8,2 kOhm.
Die Kollektor-Emitterstrecke ist komplexer. Der Gleichstromwiderstand von T3 berechnet sich zu 9,34kOhm (ist aber für uns uninteressant).
Der Wechselstromwiderstand rCEist wesentlich höher (zumindest im NF-Bereich, den wir hier betrachten); man kann dies an der Transistor-Ausgangskennlinie erkennen. Guck mal hier auf die erste Grafik unter dem Text "Ausgangskennlinienfeld".
Nehmen wir an, der Arbeitspunkt liegt genau in der Mitte der zweiten roten Kennlinie von unten. Wenn Du jetzt die Spannung (waagerechte Achse) um einen Teilstrich vergrößerst oder einen Teilstrich verkleinerst, wanderst Du auf der Kennlinie nach rechts und links. Der Strom (senkrechte Achse) verändert sich dabei nur sehr wenig. Hier haben wir also: Großes dU / Kleines dI = Großer rCE.

In meiner Ausbildung rechneten wir bei Siliziumtransistoren mit mehreren hundert kOhm, bei diesem relativ kleinen Kollektorstrom wird der rBE wohl im MOhm-Bereich liegen.

So.
Also haben wir 8,2 kOhm parallel zu (konservativ geschätzt) 1 MOhm. Dies ergibt einen Ausgangswiderstand von 8,13 kOhm; er ist damit praktisch gleich dem R5.

Gruß, Frank

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BeitragVerfasst: Fr Mär 27, 2020 10:29 
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Danke für die Erklärung, das leuchtet so weit ein.
Dann wird also der Ausgangswiderstand vornehmlich durch R5 eingestellt, weil die hochohmige Transistorstrecke nur minimal in die Gleichung eingeht?

Die Enstufe läuft ja als Emitterschaltung, wenn ich keinem Irrtum unterliege.
Könnte man den Verstärker dann, nur mal theoretisch, nicht gleich mit 12V speisen, R5 streichen oder stark verkleinern (die Kollektorspannung ist ja ohnehin 12,8V) und somit den Ausgangswiderstand senken, oder ist der Arbeitspunkt dann nicht mehr stabil einzustellen, weil der Transistor dann quasi im durchgesteuerten Zustand die Betriebsspannung kurzschließt und nur durch R10 begrenzt würde? Wenn man den Spannungsteiler R4/R12 mit anpasst, könnte man ja die Basisvorspannung zumindest problemlos auf den gleichen Wert bringen...

Oder das Pferd von hinten aufgezäumt: Warum lässt man die Endstufe nicht mit den vollen 24V laufen?
Denn außer die Einstellung des Ausgangswiderstandes durch R5 fiele mir kein Grund ein, warum man die Schaltung mit 24V füttert, wenn diese dann auf 12,8V reduziert und für die anderen Stufen mittels Zenerdiode auf 12V begrenzt werden.

Viele Grüße
Max

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