Ich versuche, einen kleinen Kopfhörerverstärker herzustellen, und habe ganz einfach angefangen: Ich verwende einen LM358-Operationsverstärker, um eine Push-Pull-Stufe mit einem Paar BD-Transistoren anzusteuern.
Ich habe zunächst einen einzelnen Kanal ausprobiert (nur eine der Seiten des Kopfhörers), damit ich ihn überprüfen und dann auf den anderen Kanal verdoppeln konnte.
Hier ist das Diagramm für die Schaltung, die ich gebaut habe:
Die Lastimpedanz (mein Kopfhörerlautsprecher) beträgt 32 Ohm.
Im Eingang habe ich der Masse (vor dem Kondensator) einen 1K-Widerstand hinzugefügt, um eine relevante Eingangsimpedanz bereitzustellen, da der Kopfhörerausgang einige erwartet.
Die Schaltung hält jeden Gleichstrompunkt dort, wo er sein sollte: Die Spannung im Operationsverstärkerausgang beträgt VCC / 2, die Spannung im Gegentaktausgang (vor dem Kondensator) beträgt ebenfalls VCC / 2, und an der Spannung liegt eine konstante Spannung von 0,2 V an Emitterwiderstände (was einen Ruhestrom von 10mA ergibt).
Es gibt jedoch eine seltsame Verzerrung. Wenn ich etwas mit sehr geringer Lautstärke spiele, ist der Klang perfekt. Wenn ich die Lautstärke aufdrehe, verzerrt sie plötzlich sehr stark, insbesondere bei niedrigen bis mittleren Frequenzen. Wenn ich sie weiter aufdrehe, wird die Verzerrung schwächer und der Klang scheint wieder besser (aber immer noch verzerrt) zu sein.
Wenn ich es noch weiter aufdrehe, wird es natürlich wieder verzerrt, da der Ausgangsspannungshub die maximale Spitze erreicht und zu einem Clipping führt, nur der klassische Overdrive.
Wenn ich eine (leise) Sinuswelle darauf spiele und dann anfange, die Lautstärke zu erhöhen, habe ich den Eindruck, dass irgendwann eine Rechteckwelle mit derselben Frequenz plötzlich in den Klang "eingemischt" wird, aber als Drehen Sie die Lautstärke weiter auf, die Rechteckwelle wird nicht im gleichen Tempo lauter wie die Sinuswelle, sodass die Verzerrung im Kontrast weniger wahrnehmbar wird.
Es klingt nicht nach Crossover-Verzerrung (ich meine, es ähnelt dem tatsächlichen Sound, aber das Szenario zeigt nicht darauf), die Transistoren sind gut vorgespannt, sogar zu stark, 0,2 V sind ein bisschen viel für die Spannung an den Ausgangswiderständen. Und wenn dies so wäre, würde es auch bei niedrigeren Lautstärken Probleme geben, aber der Klang ist perfekt.
Möglicherweise benötigt die Ausgangsstufe zu viel Strom vom lm358-Ausgang?
Aber wenn ja, warum wird diese Verzerrung nicht immer schlimmer?
Ich kann das nicht herausfinden und die Simulationen helfen nicht, sie zeigen nur ein Abschneiden, nachdem die Ausgangsamplitude + -2,4 V erreicht hat, aber mit dieser Amplitude sollte ich etwas in der Nähe von 80 mW RMS im Kopfhörerlautsprecher bekommen, was ziemlich laut sein sollte .
Das klingt nach der Amplitude, die ich in den hohen Lautstärken vor dem Overdrive erhalte. Ich vermute also, dass diese Verzerrung, die ich bekomme, überhaupt nicht in der Simulation erscheint.
Irgendwelche Ideen?
Vielen Dank!
Ps.: Wenn jemand in meinem letzten Beitrag meine Probleme mit lm358 gesehen hat, ignoriere es einfach, es war ein Simulatorfehler, es funktioniert in der Realität gut. Wenn ich sage, dass die Dinge in der Simulation funktionieren, liegt das daran, dass ich sie sowohl mit einem 741-Opamp als auch mit einem idealen Opamp simuliert habe. Das Ergebnis ist dasselbe, dass keine Verzerrung auftritt.
Unter Verwendung eines 741 anstelle dieses LM358 in der Simulation und unter Verwendung einer AM-Spannungsquelle mit einem 100-Hz-Träger und einer 1-Hz-Modulation (nur um eine Sinusspannung mit zunehmender Amplitude im Eingang zu haben) habe ich die Ausgangsspannung aufgezeichnet, und Sie können sehen dass keine Verzerrung auftritt, außer vom Overdrive, wenn es Clips gibt:
Zeichnen Sie im Bereich mit geringem Volumen, die horizontale Skala beträgt 20 ms / Div und die vertikale Skala beträgt 100 mV / Div:
Zeichnen Sie im selben Zeitfenster, aber jetzt mit einer vertikalen Skala von 1 V / Div:
Zeichnen Sie mit der gleichen vertikalen Skala wie zuvor, jedoch zeitlich weiter (wenn die Spannung der Wechselstromquelle ansteigt und den Overdrive erreicht).
Wie Sie sehen können, tritt vor dem Overdrive keine Verzerrung auf
Hier ist die Differenzdifferenz des Diagramms über R5 im selben Zeitfenster des ersten Diagramms und mit einer vertikalen Skala von 200 mV / Div:
Wie hier zu sehen ist, erreicht der PNP-Transistor in diesem Zeitfenster die volle Abschaltung, dies verursacht jedoch keine Verzerrung des tatsächlichen Gegentaktausgangs, wie in diesem ersten Diagramm gezeigt.
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Antworten:
Ich vermute, Ihr Problem ist eine Überkreuzungsverzerrung, die jedoch eher vom Operationsverstärker als von den Ausgangstransistoren ausgeht. Das Datenblatt des LM358 lautet:
Ich habe Ihre Schaltung gebaut und sie zeigte eine Überkreuzungsverzerrung von ungefähr 0,2 V unterhalb der Signalmittellinie, was erklärt, warum sie plötzlich auftritt, wenn die Lautstärke erhöht wird. Ich konnte die Verzerrung nach oben oder unten in der Wellenform verschieben (wo sie bei maximaler Lautstärke kaum wahrnehmbar ist), indem ich einen 1kΩ-Widerstand vom Operationsverstärkerausgang an Vcc oder Ground anschloss.
Durch Vorspannen des Operationsverstärkers in Klasse A wird die Spitzenantriebsspannung in eine Richtung reduziert, wodurch der Verstärker asymmetrisch geklemmt wird. Er kann jedoch weiterhin einen unverzerrten Spitzenausgang von über 2 V in 32 Ω erzeugen.
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