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16 | September 2013 | www.elektor-magazine.de

Audio-Endverstärker haben bei Elektor eine Jahr-

zehnte alte Tradition. Erinnert sei nur an den

legendären „Edwin“ aus den siebziger Jahren,

mit dem unzählige Audio-Enthusiasten erste

Gehversuche unternahmen. In den vergangenen

Jahren ist es auf diesem Terrain ruhiger gewor

den, was aber nicht bedeutet, dass das Inter-

esse geschwunden wäre. Im Gegenteil, wir wis-

sen, dass viele Leser auch heute ins Schwärmen

geraten, wenn der in eigener Regie entstandene

Audio-Verstärker seine Qualitäten entfaltet.

Da in der Sparte der diskret aufgebauten

Audio-Endstufen kaum noch Neues zu erwarten

ist, haben wir uns für ein halb-diskretes Konzept

entschieden. Dieser Ansatz kann zwei schlagkräf

Von Ton Giesberts

(Elektor-Labor)

Für alle Audio-Freunde präsentiert das Elektor-Labor einen neuen analogen

Endverstärker, er wurde vollständig im eigenen Haus entwickelt. Mit übersicht-

licher Schaltungstechnik und kompaktem Aufbau leistet die Endstufe mehr als

200 W an 4 Ω. Die äußerst niedrigen Verzerrungen sind dem Einsatz eines speziel-

len Treiberbausteins von Texas Instruments zuzuschreiben.

Messwerte

(Stromversorgung mit Netztrafo 2 ∙ 40 V~/500 VA (Nuvotem 0500P1-2-040) und Netzteil-Elkos 4 ∙ 10 000 μF/100 V

• Eingangsempﬁndlichkeit: 0,88 V (137 W/8 Ω, THD+N = 0,1 %)

0,91 V (145 W/8 Ω, THD+N = 1 %)

• Eingangsimpedanz: 15 kΩ

• Dauerausgangsleistung: 137 W an 8 Ω (THD+N = 0,1 %)

145 W an 8 Ω (THD+N = 1 %)

220 W an 4 Ω (THD+N = 0,1 %)

233 W an 4 Ω (THD+N = 1 %)

• Spitzen- und Musikleistung: 218 W an 8 Ω (THD+N = 10 %)

(DC-Stromversorgung ±56,8 V) 175 W (8 Ω, THD + N = 1 %)

165 W (8 Ω, THD + N = 0,1 %)

395 W (4 Ω, THD + N = 10 %)

316 W (4 Ω, THD + N = 1 %)

299 W (4 Ω, THD + N = 0,1 %)

• Leistungsbandbreite: 2,1 Hz...125 kHz (50 W/8 Ω)

• Slew-Rate: 26,7 V/µs

• Anstiegszeit: 2,4 µs

• Signal-Rausch-Verhältnis: > 94 dB (linear, B = 22 Hz...22 kHz)

(Referenzwert 1 W/8 Ω) > 97 dBA

• Harmonische Verzerrungen 0,0033 % (1 kHz, 1 W/8 Ω)

+ Rauschen: 0,0006 % (1 kHz, 50 W/8 Ω)

(B = 80 kHz) 0,006 % (20 kHz, 50 W/8 Ω)

Kompakte

Audio-Endstufe

Satte Leistung, ultraniedrige Verzerrungen

Summary of content (10 pages)

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•Projects Kompakte Audio-Endstufe Satte Leistung, ultraniedrige Verzerrungen Für alle Audio-Freunde präsentiert das Elektor-Labor einen neuen analogen Endverstärker, er wurde vollständig im eigenen Haus entwickelt. Mit übersichtlicher Schaltungstechnik und kompaktem Aufbau leistet die Endstufe mehr als 200 W an 4 Ω. Die äußerst niedrigen Verzerrungen sind dem Einsatz eines speziellen Treiberbausteins von Texas Instruments zuzuschreiben.
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Audio-Endstufe 0,0047 % (1 kHz, 1 W/4 Ω) 0,0009 % (1 kHz, 100 W/4 Ω) 0,009 % (20 kHz, 100 W/4 Ω) • Intermodulationsverzerrungen: 0,002 % (1 W/8 Ω) (50 Hz : 7 kHz = 4 : 1) 0,0009 % (50 W/8 Ω) 0,003 % (1 W/4 Ω) 0,0026 % (100 W/4 Ω) • Dynamische IM-Verzerrungen: 0,0033 % (1 W/8 Ω) (Rechteck 3,15 kHz 0,0022 % (50 W/8 Ω) + Sinus 15 kHz) 0,0045 % (1 W/4 Ω) 0,0027 % (100 W/4 Ω) • Dämpfungsfaktor 560 (1 kHz/8 Ω) 311 (20 kHz/8 Ω) • Wirkungsgrad: (DC-Stromve
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•Projects Vorgeschichte tige Pluspunkte für sich verbuchen: Die Schaltung ist überschaubar und der Aufbau ist kompakt. Sorgfältige Auswahl der Komponenten vorausgesetzt, lassen sich Audio-Endverstärker mit überragenden Qualitäten realisieren. Es begann mit dem Messfilter für Klasse-D-Verstärker, das Elektor in der Juli/August-Ausgabe 2011 veröffentlichte.
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Audio-Endstufe stärkern hohe Ausgangsspannungen bis 70 Veff messen zu können. Damals konnte das Filter nicht umfassend getestet werden, da ein geeigneter Klasse-D-Verstärker fehlte. Für die Elektor-Entwickler war diese Situation wenig befriedigend. Wir begannen, einen durchgängig diskret aufgebauten Endverstärker zu entwickeln, der an der hohen symmetrischen Betriebsspannung ±110 V arbeitete. Bestückt war dieser Endverstärker mit 23 Transistoren der Typen MJE340, MJE350, MPSA42 und MPSA92.
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•Projects Die Bandbreite des Eingangssignals hängt an der unteren Grenze von Koppelkondensator C1 ab, die Eckfrequenz liegt hier rechnerisch bei 2,2 Hz. An der oberen Bereichsgrenze bestimmt Kondensator C2 die Eckfrequenz. C1 und C2 bewirken auch eine Begrenzung der Slew-Rate, so dass Problemen des Endverstärkers bei extrem schnellen Eingangssignalen vorgebeugt wird. Außerdem dämpfen diese Maßnahmen eventuelles hochfrequentes Rauschen.
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Audio-Endstufe Wechselspannung 2 ∙ 40 V~ bereit. Für den Musteraufbau des Endverstärkers kam ein preisgünstiger 500-VA-Trafo zum Einsatz, dessen Ausgangsspannung bei hoher Belastung relativ stark einbrach. Mit einem Netztrafo, der sich stabiler verhält, sind Ausgangsleistungen höher als angegeben erreichbar. Schutzmaßnahmen Zwar ist zu hoffen, dass der Endverstärker stets problemlos seinen Zweck erfüllt. Doch leider lehrt die Erfahrung, dass jedes elektronische System (auch eine Audio-Endstufe...
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•Projects Stückliste Widerstände: (0,25 W/5 %, wenn nicht anders angegeben) R1,R3 = 390 Ω R2,R4,R17,R18,R22,R23,R30 = 15 k R5 = 8k2 R6,R20,R28 = 1k2 R7 = 220 Ω R8,R9 = 100 Ω R10,R11 = 0Ω2, 1 %, 5 W, induktionsarm (Vishay Dale LVR05R2000FE73) R12,R13 = 3Ω9, 5 %, 5 W R14 = 220 k R15,R16 = 10 M R19 = 27 k R21 = 470 k R24 = 1 M R25,R26 = 820 k R27 = 68 k R29 = 1 k P1 = 470 Ω Trimmpoti, liegend Kondensatoren: C1 = 4μ7/63 V, MKT, Raster 5/7,5 mm C2 = 1 n/400 V, MKT, Raster 5/7,5 mm C3 = Trimmer 5...
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Audio-Endstufe 2,2 kΩ/1 W erhalten. Die Schutzschaltung ist für die Betriebsspannung ±56 V dimensioniert. Beim Betrieb an einer niedrigeren Spannung müssen mehrere Widerstände angepasst werden. Dies gilt auch für die Widerstände im Gegenkoppelzweig, wenn die Eingangsempfindlichkeit 1 Veff beibehalten werden soll. Außerdem ist zu berücksichtigen, dass die Verstärkung des LME49811 mindestens 20 (= 26 dB) betragen muss.
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•Projects Bild 5. Auf der Platine wurde Raum reserviert, in den das Treiber-IC mit der Kühlplatte hineinpasst. Das nächste zu montierende Bauelement ist IC1. Zuerst schrauben Sie das IC gegen eine 2,5 ∙ 8 cm große und 2 mm starke Kühlplatte aus Aluminium. Bringen Sie die Platte so an, dass sie nach der Montage von IC1 nicht auf der Platine aufliegt, sie darf auch R1, R4 oder R5 nicht berühren.
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Audio-Endstufe Messkurven Messgerät: Precision System Two Cascade Plus 2722 Dual Domain Kurve A THD+N bei den Ausgangsleistungen 1 W/8 Ω und 50 W/8 Ω, B = 80 kHz. Die zur Leistung 1 W gehörende Kurve zeigt hauptsächlich Rauschen (THD+N = 0,0034%). Erst kurz vor der Frequenz 20 kHz übersteigen die Verzerrungen geringfügig das Rauschen (THD+N = 0,0052%).