[Benno]

Verminderte Switching distortions bei analog Klasse AB oder B Endstufen mittels Schottky Dioden und Minimalstrom.

Ich quäle mich schon seit Jahren mit dem Ziel eine Lösung zu finden, mit der die switching Distortions beim Ein- und Ausschalten der Endstufen Halbleiter im Klasse AB oder Klasse B Endverstärker vermindert oder gänzlich vermieden werden können. Eine Möglichkeit, die mich seiner Zeit fasziniert hatte, ist der Novel Amplifier von Dr. Meusburger (siehe PDF in der Möhrenbude).
Nun habe ich in den letzten Jahren mehrmals theoretisch und praktisch versucht, das für den Klasse AB/B Betreib zwingend notwendige Ein- und Ausschalten des pos. und des neg. Endstufenzweiges in schnelle Schottky Dioden zu verlagern und in allen Transistoren immer einen definierten Minimalstrom fließen zu lassen, so das diese nie sperren müssen und immer im leitenden Zustand sind. Anfangs hatte ich den ersten praktischen Erfolg mit dieser Schaltung:

[Bild: Hybridendstufe_mk5.GIF]

...das klang schon recht gut, Ruhestrom und Minimalstrom waren aber sehr temperatur empfindlich.

Danach habe ich diese Schaltung aufgebaut:
[Bild: new_hybrid.jpg]

Diese Schaltung war sehr HF schwingfreudig und nur mit viel Mühe abzugleichen. Die Minimalstrom Symetrie konnte nur mit den Offset Abgleichreglern der beiden OPV's erreicht werden und war auch nicht wirklich temperaturstabil.

Nun habe ich in den letzten Wochen (deswegen so wenig Postings von mir in der letzten Zeit) ein völlig neues, wesentlich einfacheres und temperaturstabileres Design zum vermeinden der Schaltverzerrungen entwickelt bzw. simuliert und möchte Eure Meinung dazu wissen:

Die simulierten Klirrfaktor Werte für diese neue Schaltung mit Schottky Dioden und Konstantstromquellen in der Endstufe bleiben rund 50% bis 70 % unter den Werten der gleichen Power OPV Schaltung ohne Schottky Dioden im herkömmlichen Design.

Bild: Klirrspektrum bei Betrieb als Einsverstärker (0,00055%)
Ich erreiche in der Simu. bei etwas mehr als 1 Watt an 8 Ohm einen Klirrfaktor von 0.0055 % für die Schaltung als OPV mit einer Verstärkung von ca. 20-fach. Ich möchte diese Schaltung aber als Einsverstärker verwenden (für meinen Amperella-Hybridverstärker) und als Einsverstärker (Minus E an A) erreicht diese Simulation 0,0005% % Klirr bei der gleichen Ausgangsleistung (siehe Bild Klirrspektrum).

Im Zipfile sind zwei Simulationen zu finden: einmal mit Schottky Dioden und Konstantstromquellen und ohne Switching Distortions und einmal die gleiche Schaltung ohne meinen Schottky Dioden Trick zum Vergleich. Da LTSpice kein 10A PNP Leistungstransistor Model liefert, nur den NPN 2N3055, habe ich mir erlaubt, in der Datei standard.bjt ein komplementäres pnp Model "2N3055P" einzufügen:

Original NPN 2N3055:
.model 2N3055 NPN(Bf=73 Br=2.66 Rb=.81 Rc=.0856 Re=.000856 CJC=1000P PC=.75 MC=.33 Tr=.5703U Is=2.37E-8 CJE=415P PE=.75 ME=.5 TF=99.52N NE=1.26 IK=1 Vceo=60 Icrating=10 mfg=STMicro)

Zusätzliches komplementäres 2N3055P - PNP Model eingefügt:
.model 2N3055P PNP(Bf=73 Br=2.66 Rb=.81 Rc=.0856 Re=.000856 CJC=1000P PC=.75 MC=.33 Tr=.5703U Is=2.37E-8 CJE=415P PE=.75 ME=.5 TF=99.52N NE=1.26 IK=1 Vceo=60 Icrating=10 mfg=STMicro)

Schaltungs- Funktionsbeschreibung:

Vom Eingang bis zu den Transistoren Q13/Q14 weist diese Schaltung keine Besonderheiten auf. Es wurden jedoch die beiden Schottky Dioden in Reihe zu den 0,1 Ohm Widerständen am Ausgang eingefügt und mit Q9 -Q12 zwei Konstant Stromquellen an die Endtransistor Kombination gelegt. Diese liefern jeweils einen temperaturunabhängigen Minimalstrom in den Endtransis, der nicht abgeglichen werden muss.
Die Schottky Dioden sorgen dafür, das der Minimalstrom auch in der jeweils inaktiven Phase des Endstufenzweigs konstant weiter durch die Endtransistor Kombination fließt. Die Schottky Dioden sind mit einem Strom von ca. 20mA in Klasse AB vorgespannt, der mit R24 eingestellt werden kann, die Konstantstromquellen sind auch jeweils auf 20mA eingestellt. Somit haben wir einen Gesamt Ruhestrom von ca. 40mA in der Endstufe. Bei herkömmlichen Power OPV Schaltungen sind kaum unter 80mA Ruhestrom möglich, wenn es HiFi werden soll.

Bild: Endtransistorströme mit jeweils 20mA Minimalstrom.

Hier noch die notwendigen *asc Files im Zip:
https://stromrichter.org/d-amp/content/i...erfree.zip

euer Mario