Möglichst einfacher Audioverstärker?
Ich suche einen schaltplan für einen Audioverstärker mit möglichst wenig Bauteilen, mit dem ich ein Audiosignal von meinem handy mit angeblich Max 0,5Vpp oder, wenn das nicht geht, von meinem Laptop (2Vpp) zu mindestens 5Vpp verstärken kann. Den benötigten Strom weiß ich nicht genau, aber sicher nicht mehr als 10mA. Die Schaltung sollte mit 12V betrieben werden können.
An Transistoren hätte ich BC547C (NPN), BC327 (PNP) und BD139 da.
Die audioqualität muss nicht gut sein. Hauptsache die Spannung wird einigermaßen linear verstärkt.
Ich wollte noch dazu sagen dass negative spannungen eigentlich gar nicht nötig sind da ich die eh nicht verarbeiten kann.
4 Antworten
Mit BD139 und BD140 (der fehlt dir noch) könnte man was bauen.
Hier sind die Grundlagen:
https://www.elektroniktutor.de/analogverstaerker/qu_kompl.html
Aber ich würde eine fertige Audioplatine kaufen, es lohnt sich nicht eine vollständige Entwicklung zu machen (Ruhestrom, Rückkoppelung, usw.)
Wenn du wenigstens etwas basteln willst, dann vielleicht mit dem TDA2003, der benötigt sehr wenig Außenbeschaltung und hat gute Audio-Eigenschaften. Läuft ab 8V (bei 14V fühlt er sich besonders wohl). Und Power kann der auch ordentlich, wenn man diesen gut kühlen kann.
Kühlung benötigt übrigens JEDER Audioverstärker! Eine Beispielhafte Schaltung steht im Datenblatt!
https://www.reichelt.de/audio-ic-1-kanal-pentawatt-5-tda-2003-p20676.html
PS:
Nur mit 1 Transistor in der Endstufe, würde deutlich viel Energie zu Hitz verbraten. Wird somit niemals gebaut werden. Hier der BD140: https://www.reichelt.de/bipolartransistor-pnp-80v-1-5a-12-5w-to-126-bd-140-stm-p5078.html
Viel Erfolg!
Suchst du einen Vorverstärker oder eine Audioverstärker (für Kopfhörer oder Lautsprecher)?
Was wird am Ausgang des Verstärkers angeschlossen werden?
Also, welchen Ausgangswiderstand soll dein "Verstärker" haben?
4 Ohm, 8 Ohm, 240 Ohm ?
Viel Erfolg!
Anscheinend eher einen vorverstärker. Sorry dass ich den falschen Begriff benutzt habe :D
Am Ausgang hängt eine schmitttrigger-Schaltung. Hier mal der ganze schaltplan. Am audioringang messe ich etwas mehr als 10kOhm. Bei der niedrigen Audioamplitude vom Handy läuft das ganze nicht so gut.
Ohne Komplementär-Transistoren, kann man nur Verstärker mit geringer Leistung (z.B. max. ~0,3 Watt) bauen, da ein größerer Ruhestrom immer im Kollektor-Widerstand fließen muss (Der Transistor wird ständig etwas warm sein, auch ohne Signal).
Eine ordentliche Spannungsverstärkung erreicht man somit mit einer Emitterschaltung. Hier die Grundlagen der Emitterschaltung
https://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0204302.htm
Hier (siehe Link weiter unten) ein gutes berechnetes und erklärtes Beispiel für eine Emitterschaltung (mit Stromgegenkopplung für den Arbeitspunkt! Ein Vorteil!).
Der benutzte Transistor BC239C (0,35W und Stromverstärkung ~250).
Du kannst den BC547C benutzen (0,5W und Stromverstärkung ~350), der wird auch funktionieren.
Beachte du benötigst Koppel-Kondensatoren am Eingang und Ausgang, um den Gleichspannunganteil abzutrennen (sehr wichtig!).
Jedoch den Emitterkondensator (CE) kannst du weglassen, ist für linearen Frequenzgang, in deinem Fall vermutlich unwichtig!
Mit einem Poti oder Trimmer (=Spannungsteiler) kannst du dein Eingangssignal abschwächen, wenn die Verstärkung der Schaltung zu groß ist.
Hier:
https://de.wikibooks.org/wiki/Elektrotechnikunterricht/_Bipolartransistoren/_Analogverst%C3%A4rker
PS:
Du kannst ja mal auch den Versuchs machen, und diese Emitterschaltung für den
BD139 (5W und Stromverstärkung 60) berechnen. Dann kann der Ausgangswiederstand kleiner ausfallen, somit die Leistung (in Watt) größer sein.
Beachte du musst Transistoren bei größeren Ruheströmen kühlen. Bei kleinen Strömen gehts auch ohne extra Kühlkörper.
Viel Erfolg!
Danke, werde die Schaltung mal aufbauen. Wo müsste ich das poti einsetzen? Statt R1/R2?
Nein R1 und R2 haben feste Wert.
Ein Poti (oder Trimmer) wird zusätzlich an den Eingang geklemmt. Da Lautstärke ein logarithmisches Empfinden ist, wäre ein logarithmisches Poti (1KOhm oder 4,7 KOhm, 10KOhm zur Not auch) besser, aber ein lineares tut es zu Not auch.
An das Poti wird natürlich das Signal (von der Quelle, Smartphone) angelegte.
Der Mittelkontakt (Schleifer) des Potis geht dann auf den Koppel-Kondensator des Eingangs .
Schau mal hier ein Beispiel/Bild: Absatz "10k / log wären ne gute Wahl..."
http://www.hifi-forum.de/viewthread-71-8670.html
http://bilder.hifi-forum.de/max/481960/ls-regelung_366353.gif
PS:
Wenn ich ehrlich sein darf, dein Elektroniker-Verständnis für derartige Projekte ist doch recht mager.
Vorsichtig mit der Hochspannung, die kann dich töten! Wenn sie dich erwischt kommst du niemals an den Not-Ausschalter, da du total verkrampfst. Du wirst auch nicht Schreien können, garnix geht dann mehr.....!
Viel Erfolg!
Ach so, jetzt versteh ich ;) noch mal danke dafür!
Wegen meinen Elektronikkentnissen, natürlich hab ich noch viel zu lernen. Ich bin erst 15, aber auf jeden Fall um einiges weiter als die anderen in meiner Schulklasse (HTL). Ich habe mich quasi auf Hochspannung und - weil man es dabei ja auch oft braucht - Leistungselektronik spezialisiert. Mit Audio/Verstärkern hab ich nichts am Hut, weil ich es bis jetzt noch nie gebraucht habe. Ich kenn mich besser bei Sachen aus, mit denen ich öfter zu tun habe.
Das Gute bei HV (High Voltage) ist aber, dass man zumindest bei höheren Spannungen (>10kV) nicht mal nah genug dran kommt um festhängen zu können, weil der überschlag schon davor erfolgt. Wenn man das glück hat in die richtige richtung "zurückzuzucken", ist man gleich wieder von der HV weg. Ich halte aber eh immer genug Abstand, dass es zu so einem Fall erst gar nicht kommen kann. Gerade vor 50Hz-Trafos habe ich größten Respekt.
Wenn die HV aber zusätzlich noch hochfrequent ist (Diodensplittrafo gilt nicht!), ist das ganze nahezu ungefährlich, da es durch die lichtbögen nur zu Verbrennungen kommt. Die Nerven und das Herz können auf >10kHz nicht mehr reagieren. Habe ich mal selbst mit Zunge und frequenzgenerator getestet. Ab 10-11kHz spüre ich selbst bei 20Vpp nichts mehr. Bei höheren Eingangsleistungen ab 50-100W wird es aber kritisch, angeblich besteht da dann die Gefahr von Inneren Verbrennungen, was auch verständlich ist.
Schöne Grüße,
Royer
Tipps zum Messen von Audioverstärker und -Signalen:
Mit einem Digitalen Multimeter für Volt DC und AC (oft nur 50 Hz!!!) kann man kaum Audiosignal ordentlich messen. Die digitale Volt-Anzeige zeigt nur zufällige nutzlose Momentaufnahmen oder unrealistische Werte an.
Also kannst du in der Schaltung nur Gleichspannung DC ohne Eingangssignal (Eingang kurzschliessen) messen. Das geht noch mit einem Multimeter.
ABER für Signalfrequenzen von 20Hz bis 15kHz geht das nicht.
Für das ordentliche Messen von Signalpegeln benötigst du einen Funktionsgenerator (als Signalquelle) und ein Oszilloskop (sind nicht billig) um die entsprechenden Signale in der Schaltung (z.B. am Ausgang) zu messen.
Du hast bestimmt kein Funktionsgenerator und auch kein Oszilloskop.
Ein kostenlose Alternative für einen Funktionsgenerator ist diese Android App. Schau mal hier: https://play.google.com/store/apps/details?id=com.keuwl.functiongenerator&hl=de&gl=US
Diese kann diverse Audiosignale erzeugen (Klinkenstecker am Smartphone Nutzen oder Lautstärke leise stellen, denn kann laut werden!).
Willst du jetzt AC Signalpegel in deiner Schaltung mit dem Multimeter messen? Dann speise 50Hz Sinussignale (mit der App) ein (am Eingang), dann kann das Multimeter im AC-Bereich recht genaue die Effektiv-Spannung messen.
- am Eingang messen AC Volt
- und am Ausgang messen AC Volt
Es ist nicht der Spize-Wert auch nicht der Spize-Spitze-Wert. Es ist der Effektivwert. Musst du halt berücksichtigen. Jetzt kannst du die erreichte Verstärkung ausrechnen.
Somit kannst du mit geringen Hilfsmitteln die Signalpegel auch mit einem Mutimeter im AC-Bereich (Wichtig nur bei 50 Hz) messen.
Viel Erfolg!
Du solltest dir angewöhnen, nicht auf deinen eigenen Kommentar zu antworten, sondern auf die Kommentare andere. Wenn du deinen eigenen Kommentar kommentierst, bekomme ich keine Benachrichtigung. Gut dass ich noch hierhergeschaut habe ;)
Ich werde hier zuerst mal das schreiben was ich schon vorher schreiben wollte und dann erst auf deine Nachricht eingehen, sonst wird das ein Durcheinander.
Ich habe gerade die Verstärker Schaltung mal auf einem Breadboard aufgebaut. Als Ausgangskondensator hab ich mal einfach 22uF probiert. Ich wollte dir gerade schreiben dass der Verstärker nicht funktioniert, hab aber nur versehentlich den Ausgangskondensator an den emittr und nicht an den kollektor gehängt. Jetzt funktioniert er auf jeden Fall. Hab mit einer funktionsgenerator-app ca. 50Hz Sinus erzeugt und messe am Ausgang des handys ca 200mV (AC). Am Ausgang des Verstärker waren es dann um die 400mV. Auf der Seite die du geschickt hast steht das der emitterkondensator, den ich, wie du vorgeschlagen hast, mal weggelassen habe, die Verstärkung erhöht. Hab also mal 47uF drangehängt, und die ausgangsspannung ist auf 1,5V gestiegen. Einen zweiten 47uF dazu, und es wurden 2,5V. Da bin ich schon mal zufrieden. Ich hab dann mal den Offset gemessen (multimeter einfach auf DC gestellt), waren etwa 4,8V. Ich weiß nicht ob mir das was ausmacht. Könnte ich den niedriger machen indem ich den Ausgangskondensator (zurzeit 22uF) verkleinere? Der Tranistor wird nicht spürbar warm, das ist gut.
So jetzt mal dein kommentar:
Mit einem Digitalen Multimeter für Volt DC und AC ( oft nur 50 Hz!!!) kann man kaum Audiosignal ordentlich messen. Die digitale Volt-Anzeige zeigt nur zufällige nutzlose Momentaufnahmen oder unrealistische Werte an.
Bei Musik ist das klar, da sich ja Frequenz und Amplitude dauernd ändern. Mein Billigmultimeter misst laut Beschreibung bis 1kHz. Hab ich auch einmal getestet, darüber sinkt die angezeigte Spannung mit steigender Frequenz.
Für das ordentliche Messen von Signalpegeln benötigst du einen Funktionsgenerator (als Signalquelle) und ein Oszilloskop (sind nicht billig) um die entsprechenden Signale in der Schaltung (z.B. am Ausgang) zu messen.
Du hast bestimmt kein Funktionsgenerator und auch kein Oszilloskop.
Überraschung, ich habe beides! :D Leider gerade nicht zur Verfügung, da meine Eltern getrennt leben. Bei meiner Mutter wohne ich immer unter der Woche (einfacherer schulweg), da hab ich aus Platzgründen nicht besonders viel, einige standardbauteile und alles was ich für aktuell laufende Projekte brauche. Ich hab da nicht mal ein labornetzteil, nur mein laptopnetzteil (19V 6,3A), einen kleinen 12V spannungsregler mit Z-Diode und 5V vom Laptop bzw handynetzteil. Ab Samstag oder Sonntag bin ich dann wieder bei meinem Vater, wo ich all das ganze andere Zeug lagere, inklusive FG und Oszi. Aber jetzt zurück zum Thema:
Der Funktionsgenerator ist ein gebrauchter für wenig Geld, 24MHz, 20Vpp, 2 Kanäle und 50Ohm Ausgang. Weiß jetzt gerade nicht wie der heißt. Das Oszi ist ein Rigol DS1054Z, meine Eltern wollten mir anfangs gar nicht erlauben das zu kaufen...aber ich bin echt froh dass ich es gekauft habe. Hat mir schon oft Sachen erleichtert/ermöglicht die ohne Oszilloskop gar nicht möglich gewesen wären.
Zum Rest habe ich glaub ich nichts zu sagen, steht teilweise schon weiter oben.
Manchmal ist ausprobieren eindeutig besser als fragen. Ich habe jetzt als Ausgangskondensator 1uF. Da gibt es praktisch keinen Offset mehr. Bei Belastung mit 2,7mA bricht die Spannung von 2,66V auf 1V zusammen. Hängt also die benötige Ausgangskapazität vom Ausgangsstrom ab?
Thema Emitter-Elko CE:
.... Auf der Seite die du geschickt hast steht das der emitterkondensator, den ich, wie du vorgeschlagen hast, mal weggelassen habe, die Verstärkung erhöht. ...
Ja, das habe ich gelesen und ist mir auch klar. Jedoch ich wollte die Verstärkung für dich nicht so hoch treiben, da du in deiner ursprüngliche Frage nur die Verstärkung von ca. 2,5 gewünscht hast.
.... von meinem Laptop (2Vpp) zu mindestens 5Vpp verstärken kann....
und es (vermutlich) mit wenig Bauteilen realisieren wolltest. Aber ist natürlich ok, du kannst die Wechselspannungsverstärkung ja jetzt großzügig hoch treiben (ein Lerneffekt!). Dann ist evtl. auch das Poti (für die Absenkung des Pegels) vor dem Eingang auch nicht mehr nötig. Kannst ja mit dem Smartphone oder Laptop den Pegel (Lautstärke) passend einstellen.
Thema DC Gleichspannung-Offset am Ausgang
.... Ich hab dann mal den Offset gemessen (multimeter einfach auf DC gestellt), waren etwa 4,8V. Ich weiß nicht ob mir das was ausmacht. ...
Der DC-Offset ist erforderlich. Es ist ein Merkmal für den Arbeitspunkt einer Emitterschaltung. Perfekt ist es wenn der Kollektor (ohne Eingangssignal) auf Ub/2 ist. Also bei 12V Betriebsspannung bei ca. 6V liegt (+/- 1V ist tolerierbar). Du kannst durch Veränderung von R1 den Arbeitspunkt anpassen!
Dieser Gleichspannung-Offset ist immer vorhanden, sonst funktioniert eine Emitterschaltung überhaupt nicht. Aus diesem Grund wird das Ausgangssignal über einen Kondensator C2 (Auskoppel-Kondensator) geführt. Dann hast du am Ausgang (also hinter dem Kondensator) eine sauberes "DC-freies" Ausgangssignal. Denn ein Kondensator blockiert Gleichspannung und läßt Wechselspannungssignale hindurch (Grundlagen der NF- unf HF-Filter-Technik).
Merkregel (AC Wechselspannung, DC Gleichspannung):
- Ein Kondensator blockiert DC und läßt AC hindurch.
- Ein Spule blockiert AC und läßt DC hindurch.
Auch der Koppel-Kondensator C1 am Eingang hat den selben Zweck, er block alle DC-Anteile damit diese nicht den Arbeitspunkt negativ/positiv verschieben, das wäre schlecht!
Koppelkondensatoren sind nahezu immer erforderlich in der Verarbeitung von Analogen Signalen. Das ist gut und vermeidet unerklärliches Fehlverhalten von mehreren Signalstufen die man typischerweise hintereinander schaltet. Es genügt 1 Kondensator je Stufenübergang, und nur in die Signalleitung (Seele) nicht in die Masseleitung, da unnötig!
Also der Signalweg ist dann:
Laptop -> Kondensator C1 -> Verstärker -> Kondensator C2 -> SchmittTrigger ...
Viel Erfolg!
(Ich beschreibe es in einer einfachen Formulierung, damit es verständlich bleibt!)
Ja, der Ausgangskondensator C2 bildet mit dem Eingangswiderstand der nächsten Stufe (dein Schmitt-Trigger) ein RC-Glied einen Hochpass.
Ein RC-Glied hat eine Genzfrequenz (f0).
Dieser RC Hochpass (wie der Name verspricht) läßt hohe Frequenz welche größer als die Grenzfrequenz f0 sind passieren und blockiert alle Frequenz die kleiner als f0 sind.
Man kann den geeigneten Kondensator berechnen aus Eingangswiderstand und gewünschte untere Frequenz die noch durchgeführt werden soll. Rechne bitte mit 30 Hz das reicht vollkommen aus (wir sind ja nicht bei der NASA ).
Wie bestimmt man den Eingangswiderstand?
Ganz einfach. Es sind alle Widerständen auf die das Signal in deinen Schmitt Trigger (ZERO CROSS DETECTOR) direkt trifft. Alle R's die gegen Plus und Alle R's die gegen Minus (Masse) führen werden gedanklich parallel zusammengerechnet. Ich sehe in deinen ZERO CROSS DETECTOR nur den R6 mit 100 Ohm. Fertig dein Eingangswiderstand ist 100 Ohm.
Grenzfrequenz 30Hz, für ein 100 Ohm Belastung ist ein C2 = 53uF
(hier der Rechenweg + online Rechner , beachte die US-Schreibweise (0.1 KOhm).
https://www.elektronik-labor.de/OnlineRechner/Grenzfrequenz.html#C
da ELKOs (+/-) 20% Toleranz haben benutze 47uF . Kannst auch viel größere benutzen dann geht der RC-Hochpass noch tiefer mit f0. Aber 30Hz reicht vollkommen aus.
Viel Erfolg!
Siehe neuen Kommentar von mir, Die Webseite hat diesen Kommentar nicht richtig als Antwort eingehängt. Ein Bug?
Jetzt erkennst du hoffentlich den Grund meiner anfänglichen Rückfrage
Also, welchen Ausgangswiderstand soll dein "Verstärker" haben?
4 Ohm, 8 Ohm, 240 Ohm ?
Ja, deine ZERO CROSS DETECTOR hat einen Eingangswiderstand von 100 Ohm, somit wäre ein Ausgangswiderstand (des Vorverstärkerstufe) von 100 Ohm eine perfekte Leistungsanpassung (Grundlagen der NF-Signalverarbeitung). Deine gebauter Vorverstärkern hat einen Ausgangswiderstand von 490 Ohm (es ist R3).
Brauchst du mehr Leistung am Ausgang, muss du eine Schaltung bauen die ein geringeres R3 (in deinem Vorverstärker) hat. Daher auch der Vorteil (Mein Vorschlag) von Komplementär-Endstufen mit PNP+NPN-Transistoren. Da ist der R3 auch ein komplementärer Transistor!!! Somit kann man auch einen Ausgangswiderstand von 8 Ohm oder 4 Ohm erreichen (vgl. typische Audioverstärker für Lautsprecher die haben oft 8 Ohm).
Aber keine Panik, du musst nicht alles nach den Goldenen Regeln der Signalverarbeitung und Leistungsanpassung realisieren. Sonst brennt dir noch der BC547C ab (Hitzeproblem wegen ohne Ruhestrom).
Dreh die Verstärkung höher (Pegel am Eingang und fertig!)
Mein Vorschlag TDA2003 hat 4 Ohm Ausgangswiderstand und würde alles mitmachen bis 10 Watt wenn erforderlich! Du musst verstehen, wenn du nur 1 Watt benötigst, dann würde der TDA2003 auch nur 1 Watt ziehen.
Das ist hier ja wie ein Privat-Unterrichtsstunde in "NF-Signalverarbeitung". Die HF-Signalverarbeitung möchte ich dir nicht erklären müssen, da bräuchten wir noch 3 Semester Mathematik!
Viel Erfolg!
Bitte beachte:
Mit einer 12 V Betriebsspannung kann man nur ein Sinussignal von 4,2V bilden:
- maximal 12 Vpp (Spitze, Spitze )
- das ist maximal 6 Vb (Spitze)
- das ist dann maximal 6 * 0,7 = 4,2 V (Effektiv AC - Wert 4,2 V)
Mehr wie 4,2 V AC kommt bei Ub (12V) nicht aus einer Signalverstärker heraus!
Das wird gerne übersehen oder vergessen!
Viel Erfolg!
Siehe neuen Kommentar von mir, Die Webseite hat diesen Kommentar nicht richtig als Antwort eingehängt. Ein Bug?
Kann sein. Gutefrage hat einige Bugs.
Das ist hier ja wie ein Privat-Unterrichtsstunde in "NF-Signalverarbeitung". Die HF-Signalverarbeitung möchte ich dir nicht erklären müssen, da bräuchten wir noch 3 Semester Mathematik!
XD jedenfalls danke für deine Hilfe, ich denke jetzt komme ich eh alleine klar ;)
Ich kann auch diesen IC empfehlen: https://www.reichelt.de/de/de/audio-ic-2-kanal-multiwatt-11-tda-7269a-p139113.html?PROVID=2788&gclid=Cj0KCQiA0eOPBhCGARIsAFIwTs6cuOBq5Zez5bw6S44dF35Toi6pnRiSUr4s7fAOKSteOySkyR_lzZYaAkvvEALw_wcB&&r=1
Damit kann man ohne großen Aufwand preiswert einen Stereo-Verstärker bauen. Im Datenblatt (herunterladbar) steht welche Bauteile man noch für die Beschaltung benötigt und der Schaltplan dazu. Es wird keine negative Spannung benötigt. Er wird mit 12V versorgt.
Dieser IC ist häufig in Autoradios verbaut. Deshalb ist er so preiswert. Er wird auf einen entsprechenden Kühlkörper mit Wärmeleitpaste montiert.
Das ganze kann man dann auf einer Loch- oder Streifenrasterplatine aufbauen.
Entsprechende Schaltungen findest du, fertig berechnet und getestet, in zahlreichen Verstärker und Receiverschaltplänen. Stichwort "service manual".
Du musst nur ein wenig suchen, und den Teil, den du benötigst, herauslesen.
Etwas leichter wird es, wenn du dir einen kleinen Trafo mit z.B. 2x12V holst, die meisten Schaltungen werden doch mit pos. und neg. Spannung betrieben.
Erstens - viel zu teuer. Zweitens - unnötig groß und hohe Leistung. Drittens - ich will den Verstärker mit den Bauteilen die ich zuhause habe aufbauen. Hast du meine Frage überhaupt gelesen?
Wieso muss es so viel verlustleistung geben wenn ich doch praktisch keine ausgangsleistung brauche?