Welche Endstufen für Selbstbau-Aktivlautsprecher?

Lutz-Re
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Welche Endstufen für Selbstbau-Aktivlautsprecher?

Beitrag von Lutz-Re »

Guten Tag

ich mache mir im Moment Gedanken um 2 Selbstbauprojekte von Aktivlautsprechern. (Die beiden Söhne möchten vernüftig Musikhören und etwas basteln.)

Als Quelle und Frequenzweiche dient ein Rechner mit Soundkarte. Die angedachten Lautsprechersysteme haben alle einen brauchbaren Wirkungsgrad, so dass nicht viel Leistung benötigt wird.

Was ich suche, sind Tips für nette, gutklingende Endstufen (auch Selbstbau oder Halbleitertips) welche nicht zuviel Abwärme produzieren. Die Räume in denen die Anlagen kommen haben nur eine Grundfläche von 10qm. Meine jetzigen Lautsprecher welche ich mit 4x Pass Zen und einer Tohman 200 betreibe, hab ich mal probeweise in einem der Räume aufgebaut. Es spielt auch recht nett, nur nach 1 Std. Musikhören wurde es echt muckelig warm. Daher kommen Röhrenverstärker und Class A Stufen leider nicht in Betracht.

Für Tips und anregungen bin ich sehr dankbar.

Lutz
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wgh52
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Beitrag von wgh52 »

Hallo Lutz,

tja, die erste Entscheidung ist inwieweit Du die Elektronik selbst bauen und in die LS integrieren möchtest oder nicht.

Falls Selbstbau: die Class D ICE Module scheinen einen guten Ruf zu geniessen und produzieren wenig Abwärme.

Falls fertige Endstufen: Ich habe gute Erfahrungen mit SP-996 von Vincent gemacht, je nachdem was für LS Du bauen möchtest könnten die mehr oder weniger geeignet sein. Sind halt Monos, aber recht kompakt.

Lass uns mal Deine Ideen etwas genauer verstehen, dann können wir sicher besser raten.

Gruss,
Winfried

1930
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Zwodoppelvier
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Beitrag von Zwodoppelvier »

Hallo Lutz,

von meiner Wengkeit auch zwei Vorschläge:

1. IC-Verstärker der TDA-Reihe ( z.B. speziell der TDA7374B welcher ein m.E. sehr interessanter 4-fach Endverstärker mit der Möglichkeit des Brückenbetriebs usw. ist)

2. Projekte von Rod Elliott, z.B. P3A (hatte hier im Forum auch schon Helge positiv beurteilt
-> http://www.aktives-hoeren.de/viewtopic.php?f=6&t=1937)
Dies ist zwar ein Old Style - Konzept, aber mit überschaubarem Aufwand und ebensolchen Kosten realisierbar.

Moderne Schaltungen mit MOSFETs sind - scheint mir - immer so eine Sache: durch die stärker gekrümmte Kennlinie muß der Betrieb mit höherem Ruhestrom erfolgen, womit die Erwärmung auch bei sehr geringen Pegeln recht hoch ist.

Vielleicht hat aber jemand aus dem Forum noch einen Hinweis auf aktuelle Mosfets, welchen dieser Nachteil nicht mehr so anhaftet.

Gruß Eberhard
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vincent kars
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Beitrag von vincent kars »

You might have a look at Hypex http://www.hypex.nl/, makers of the UCD amps (Class D)

They also offer configurable plate amps: http://www.hypex.nl/index.php?option=co ... &Itemid=91
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Zwodoppelvier
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Beitrag von Zwodoppelvier »

Nachtrag:

siehe mal unter -> http://ludens.cl/Electron/Speakers/speakers.html

Dort wurden ganz einfache Endstufen verwendet; vielleicht genau das Richtige für die bastelnde Jugend.

Dort findet man auch diese Endstufe, ähnlich wie TDA7374B -> http://ludens.cl/Electron/audioamps/ta8215.html

Gruß Eberhard
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uli.brueggemann
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Beitrag von uli.brueggemann »

Wie wäre es mit http://www.sureelectronics.net/goods.php?id=1191 oder anderen Verstärkern von Sure Electronics?

Oder auch http://www.41hz.com/forums/content.php?106-All-the-AMPs

Grüsse, Uli
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veloplex
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Beitrag von veloplex »

Hallo,

Ich betreibe 3x Tripath TA2020 von Arjen Helder (siehe eb..y) ähnlich denen von Sure und 41Hz. Die Wärmeentwicklung ist minimal. Leistungsmäßig sind sie mit einigermaßen wirkungsgradstarken LS (also keine 30db Entzerrung im Bass) sind sie absolut ausreibend. Ob sie geschmacklich gefallen, musst du natürlich selbst entscheiden.

Gruß Christoph
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Lutz-Re
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Beitrag von Lutz-Re »

Danke erst mal für die vielen Tips ich bin gerade dabei mir die ganzen Links anzusehen.

Im Moment schwanke ich zwischen LeistungsOPs und Class D Stufen.

Lutz
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Lutz,

der TDA 7293 ist ein sehr guter integrierter Leistungsverstärker. Man muss allerdings einige Mühe im Layout aufwenden, um eine gute Endstufe damit zu realisieren.

Viele Grüße
Gert
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Lutz-Re
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Beitrag von Lutz-Re »

So ich habe mich jetzt mal durch die ganzen Links und zugehörige Foren durchgesucht.
Die Auswahl ist ja recht gross.Da ich bisher keine Erfahrungen mit Class D Stufen habe reißen sie mich.
Die Tripath Geschichten scheinen wohl recht gut zu sein nur wo kann ich die Chips bzw. bestückte Platinen in Deutschland beziehen?

danke noch mal für die Infos Lutz
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phase_accurate
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Beitrag von phase_accurate »

Diese hier sind auch cool:

http://www.ti.com/ww/de/analog/tas5630/index.shtml

Im Unterschied zu Tripath wird es TI wohl noch eine Zeitlang geben. ;-)

Gruss

Charles
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KSTR
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Beitrag von KSTR »

Ich würde wie Gert auch auf einen der klassischen Power-OpAmps-Chips setzen (TDA7293/94, LM3886), und seinen Einwurf teile ich, dass bei den Dingern Layout (und Versorgung) entscheidend ist (und bei jener hat der 7293 eine Vorteil durch die unabhängigen Speisepins der Eingangssektion).

Ausserdem kann man mit OpAmps leichter -- bzw überhaupt -- am Ausgangswiderstand drehen, falls man das möchte. Ausgangsleistung sollte mE dick reichen, nach Lutz' Anforderungen, und bevor 4 TDA's auf einem ausreichenden Kühlkörper jemals richtig heiß werden bluten einem im 10m²-Zimmer bereits die Ohren....
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Ralph Berres
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Beitrag von Ralph Berres »

Irgendwie bin ich ein wenig altmodisch eingestellt.

Ich kann mich weder mit Klass D Endstufen noch mit diesen ganzen Endstufenics anfreunden.

Solche Endstufen bevorzuge ich lieber zu Fuss aufgebaute Schaltungen, eventuell sogar mit bipolare Transistoren.

Klass D Endstufen haben den Nachteil, das bei hohen Frequenzen gerne Artefakte erzeugen, weil sie ja getaktet sind. Es sind in der Regel pulsbreitemodulierte Endstufen, die am Ausgang natürlich ein Rechtecksignal mit voller Amplitude rauswerfen. Sie haben zwar eine Frequenz von einigen hundert Kiloherz , günstigenfalls von einigen Megaherz, aber genau da liegt ein Problem von vielen. Man muss diese Frequenz mit einen Tiefpass höherer Ordnung wieder rausfiltern. Bei hohen Frequenzen entstehen gerne Intermodulationen.

Endstufenics haben oft eine ziemlich kleine Fläche zur Kühlung, und die Eingangsstufe, weil sie sich auf dem gleichen Chip befindet erwärmt sich sehr stark mit. Daraus können auch massive Probleme bedingt durch die Arbeitspunktverschiebungen entstehen. Zudem sind sie nicht in jeder gewünschte Leistung erhältlich.

Zu Fuss aufgebaute Endstufen mit Ics am Eingang. Schon besser. Aber man muss Kunstschaltungen anwenden, weil die ICs selber die hohen erforderlichen Betriebsspannungen nicht aushalten. Das heist, man muss hinter dem Eingangsverstärkeric noch eine weitere Spannungsverstärkerstufe schalten um den erforderliche Ausgangshub zu erzielen. Das kann zu massiven Problemen bezüglich Schwingneigung führen.

Ich persöhnlich bevorzuge Endstufen, bei welcher auch die Eingangsstufen zu Fuss aufgebaut sind, mit entsprechend spannungsfeste Transistoren. Die Endstufen müssen auch nicht bis in den Mittelwellenbereich funktionieren. Gegen TIM Verzerrungen hilft ein simpler Tiefpass 1. Ordnung am Eingang mit einer Grenzfrequenz von sagen wir 30KHz. Jedenfalls kann man dann genügend Endtransistoren parallel schalten, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten.

Mosfettransistoren haben den Nachteil , das sie unheimlich hohe Gatespannungen brauchen um durchzuschalten. Das hat zu Volge , das die Endstufe 4 Betriebsspannungen benötigt. Für die Eingangsstufe ca 10Volt höher als für die Endstufe. Weiterhin hat sie den Nachteil. das Mosfets Eingangskapazitäten im Nanofaradbereich besitzen. Dadurch steigt die benötigte Treiberleistung mit höhere Frequenzen kontinuierlich an. Dafür haben sie im Gegensatz zu bipolare Transistoren eine quadratische Kennlinie.

Gute Endstufen , egal ob mit Mosfet oder bipolare Transistoren versehen, haben Klirrfaktoren weit unterhalb des Promillebereiches auch bei hohen Frequenzen. Eigentlich dürfte der Klirrfaktor kein Thema sein.

Was den Wirkungsgrad betrifft, arbeiten die allermeisten Endstufen ( abgesehen von Class D ) im AB Betrieb.
Das heist bei kleinen Leistungen ( so ca 1Watt ) arbeiten sie im A-Betrieb und gehen mit zunehmender Aussteuerung in den B-Betrieb über. Mit der Höhe des Ruhestromes kann man den Punkt festlegen, ab wann sie in den B-Betrieb übergleiten. Klass AB Endstufen egal wie sie ausgelegt sind kommen kaum über einen Wirkungsgrad von 50% . Mit ein paar Kunstgriffe wie gestapelte Betriebsspannungen ( nennt sich glaube ich H-Betrieb, weil Hitachi das mal angewendet hat, kann man eventuell etwas an Wirkungsgrad gewinnen.

Ralph
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Fortepianus
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Beitrag von Fortepianus »

Hallo Ralph,
Ralph Berres hat geschrieben:Irgendwie bin ich ein wenig altmodisch eingestellt.
jo macht ja nix.
Ralph Berres hat geschrieben:]Ich kann mich weder mit Klass D Endstufen noch mit diesen ganzen Endstufenics anfreunden.
Das liegt wahrscheinlich daran, dass Du Dich mit den beiden Genannten noch nicht so richtig auseinander gesetzt hast, vermute ich einfach mal.
Ralph Berres hat geschrieben:]Solche Endstufen bevorzuge ich lieber zu Fuss aufgebaute Schaltungen, eventuell sogar mit bipolare Transistoren.
Klar, mit Bipolaren und mit Mosfets habe ich jahrzehntelang Endstufen gebaut, angefangen in den 70ern mit 2N3055 und dann 2N4347 oder so ähnlich, bis dann mit SK134/SJ49 die ersten brauchbaren Mosfetverstärker dran waren. Irgendwie waren das aber immer ganze Gräber voller Transistorstufen, und, wenn man genauer hinschaut, eigentlich Leistungs-OPs, diskret aufgebaut. Mit all den Tricks, die in OPs angewandt werden wie unzählige Stromquellen und Stromspiegel, die den diversen Differenzverstärkerstufen auf die Sprünge halfen. Ich glaube, dass es kein Zufall ist, dass Entwickler, die sich viele Jahre mit diskreten Endstufen beschäftigt haben wie z. B. Friedrich Müller oder ich, heute schlicht zu den TDAs greifen. Wie BM übrigens auch, oder Manger. Die Erfahrung aus der Zeit der Diskreten hilft aber entscheidend, die Außenbeschaltung und das Layout so zu gestalten, dass daraus eine gute Endstufe wird. Meine Endstufen mit zwei TDA7293 im Master-Slave-Betrieb lassen beispielsweise die guten alten BM-Endstufen der V-MOS-Sorte doch recht alt aussehen.
Ralph Berres hat geschrieben:]Klass D Endstufen haben den Nachteil, das bei hohen Frequenzen gerne Artefakte erzeugen, weil sie ja getaktet sind. Es sind in der Regel pulsbreitemodulierte Endstufen, die am Ausgang natürlich ein Rechtecksignal mit voller Amplitude rauswerfen. Sie haben zwar eine Frequenz von einigen hundert Kiloherz , günstigenfalls von einigen Megaherz, aber genau da liegt ein Problem von vielen. Man muss diese Frequenz mit einen Tiefpass höherer Ordnung wieder rausfiltern. Bei hohen Frequenzen entstehen gerne Intermodulationen.
Sicher, aber auch da gibt's Spezialisten, die das Prinzip zur Perfektion getrieben haben (z. B. Hubert Reith). Ich glaube, es ist weniger das Prinzip als das Knowhow im Detail entscheidend über die Performance eines Leistungsverstärkers.
Ralph Berres hat geschrieben:]Endstufenics haben oft eine ziemlich kleine Fläche zur Kühlung, und die Eingangsstufe, weil sie sich auf dem gleichen Chip befindet erwärmt sich sehr stark mit. Daraus können auch massive Probleme bedingt durch die Arbeitspunktverschiebungen entstehen. Zudem sind sie nicht in jeder gewünschte Leistung erhältlich.
Nun, wenn die 200W zweier TDA7293 nicht reichen, kann man die auch noch in Brücke schalten und noch mehr Slaves dran hängen. So versorgt Friedrich Müller seine Subwoofer mit Doppelschwingspule an jeder Spule mit zwei gebrückten TDA7293-Master-Slaves, was insgesamt 800W sinus an die Schwingspulen liefert. Ich finde, das reicht dann für ein einzelnes Chassis doch meist aus. Oder in der AGM8.4, da sind in jedem Böxlein 8 solche 200W-Endstufen drin - 3,2kW Sinusleistung ist doch schon was. Ok, Rainer, ich weiß, man sich kann auch 9,6kW hinstellen, aber dann stellt sich schon die Frage der geeigneten Stromversorgung. Aber auch 9,6kW könnte man locker mit Endstufen-ICs machen.
Ralph Berres hat geschrieben:]Zu Fuss aufgebaute Endstufen mit Ics am Eingang. Schon besser. Aber man muss Kunstschaltungen anwenden, weil die ICs selber die hohen erforderlichen Betriebsspannungen nicht aushalten. Das heist, man muss hinter dem Eingangsverstärkeric noch eine weitere Spannungsverstärkerstufe schalten um den erforderliche Ausgangshub zu erzielen. Das kann zu massiven Problemen bezüglich Schwingneigung führen.
Ja, ist eine Krücke, finde ich auch.
Ralph Berres hat geschrieben:]Ich persöhnlich bevorzuge Endstufen, bei welcher auch die Eingangsstufen zu Fuss aufgebaut sind, mit entsprechend spannungsfeste Transistoren. Die Endstufen müssen auch nicht bis in den Mittelwellenbereich funktionieren. Gegen TIM Verzerrungen hilft ein simpler Tiefpass 1. Ordnung am Eingang mit einer Grenzfrequenz von sagen wir 30KHz. Jedenfalls kann man dann genügend Endtransistoren parallel schalten, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten.
Wie gesagt, habe ich lange auch gemacht, aber meine bisher besten Endstufen sind die in den AGM, und die laufen mit ICs.
Ralph Berres hat geschrieben:]Mosfettransistoren haben den Nachteil , das sie unheimlich hohe Gatespannungen brauchen um durchzuschalten. Das hat zu Volge , das die Endstufe 4 Betriebsspannungen benötigt. Für die Eingangsstufe ca 10Volt höher als für die Endstufe. Weiterhin hat sie den Nachteil. das Mosfets Eingangskapazitäten im Nanofaradbereich besitzen. Dadurch steigt die benötigte Treiberleistung mit höhere Frequenzen kontinuierlich an. Dafür haben sie im Gegensatz zu bipolare Transistoren eine quadratische Kennlinie.
Das war früher so, weil die Mosfets nicht steil genug waren, so dass bei Volllast gerne mal 8V oder 10V zwischen Gate und Source liegen mussten. Da gibt's heute aber doch viel knackigere Teile zu kaufen, bei denen man nur ein bisschen über 0V am Gate wackeln muss, und schon fließen am Drain 10A.
Ralph Berres hat geschrieben:]Gute Endstufen , egal ob mit Mosfet oder bipolare Transistoren versehen, haben Klirrfaktoren weit unterhalb des Promillebereiches auch bei hohen Frequenzen. Eigentlich dürfte der Klirrfaktor kein Thema sein.
Ja, weit drunter.
Ralph Berres hat geschrieben:]Was den Wirkungsgrad betrifft, arbeiten die allermeisten Endstufen ( abgesehen von Class D ) im AB Betrieb.
Das heist bei kleinen Leistungen ( so ca 1Watt ) arbeiten sie im A-Betrieb und gehen mit zunehmender Aussteuerung in den B-Betrieb über. Mit der Höhe des Ruhestromes kann man den Punkt festlegen, ab wann sie in den B-Betrieb übergleiten. Klass AB Endstufen egal wie sie ausgelegt sind kommen kaum über einen Wirkungsgrad von 50% . Mit ein paar Kunstgriffe wie gestapelte Betriebsspannungen ( nennt sich glaube ich H-Betrieb, weil Hitachi das mal angewendet hat, kann man eventuell etwas an Wirkungsgrad gewinnen.
Ah das ist aber auch eine Krücke. Den Übergang kriegt man nicht sauber genug hin. Da holt man sich unnötig neue Probleme. Ich nehm' dann halt lieber einen entsprechenden Trafo und ein paar hundert mF, dann kann man sich das Theater sparen.

Viele Grüße
Gert

P.S. Würde mich freuen, Dich beim Forumstreffen zu sehen!
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Zwodoppelvier
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Beitrag von Zwodoppelvier »

Hallo Ralph,
zusätzlich zu Gerts schon sehr umfassenden Erläuterungen möchte ich noch kurz auf Deine Einschätzung eingehen:
Endstufenics haben oft eine ziemlich kleine Fläche zur Kühlung, und die Eingangsstufe, weil sie sich auf dem gleichen Chip befindet erwärmt sich sehr stark mit. Daraus können auch massive Probleme bedingt durch die Arbeitspunktverschiebungen entstehen. Zudem sind sie nicht in jeder gewünschte Leistung erhältlich.
Ich denke, gerade die verbesserte thermische Stabilität spricht für Leistungs-IC´s. Im Grunde wird bei einem diskreten Verstärker ja fernab der eigentlichen "Leistungsträger" ( aka Endstransistoren-Chips ) eine Stabilisierung des Ruhestroms vorgenommen. Dadurch läuft aber bekanntlich diese Regelung dem tasächlichen thermischen Geschehen hinterher...
Aus meiner bescheidenen Erfahrung: zahlreiche Endstufenschaltungen sind lange nicht so stabil, wie man es sich wünscht. Manche neigen zu Weglaufen in die eine oder andere Richtung, was besonders problematisch bei Bipolar-Endtransistoren wegen ihres positiven T-Koeffizienten ist - auch deshalb war man froh, als die von Gert erwähnten ersten MOSFETs damals verfügbar wurden.
Die Lage verschlechtert sich ggf. noch durch Alterung der Bauteile (eher anzutreffen bei ganz alten Schaltungen mit NTC´s).
Bei den Leistungs-IC´s sitzt die Temperatur-Kompensation auf dem gleichen Chip, wo auch die Verlustleistung entsteht, was m.E. ein großer Vorteil ist.

Viele Grüße
Eberhard
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