[Selbstbauprojekt] Kleines Basstopteil für zuhause

kaf
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Einen wunderschönen Guten Morgen ;)

in diesen Tagen entsteht mein wohl erste Basstopteil :cool:
Das Ganze versuch hier hier als kleinen Selbstbaubericht für die Nachwelt zu erhalten...es wird kein zum-1:1-nachbauen-gedacht-Projekt, aber ich hoffe, man kann hier ein paar Anregungen finden...

Die Vorgeschichte

Audioelektronik beschäftigt mich schon seit einiger Zeit, mein erstes wirklich funktionierendes Projekt war eine kleine Stereoendstufe, welche meinen "HiFi-Verstärker" (wobei der klanglich eher arm bestückt war, aber ich darf nicht meckern, hab ihn geschenkt bekommen
:D) ersetzen sollte. Zum Warm werdem ein kleines Bild des geöffneten Schmuckstücks:

ms_customtop_miniamp.jpg

So sieht es also aus. wenn ich mich um saubere Verkabelung bemühe...;)

Der "HiFi-Verstärker" wurde danach ausgeschlachtet und plötzlich lag der hier auf dem Tisch:

ms_customtop_trafo.jpg

Ein kleines süßer Ringkerntrafo mit 2x 18V (1A), 1x 23V (0,3A) und 1x 6V (0,3A)...der muss doch irgendwo verbaut werden. Hinzu kam mein Frust, dass kleine Basscombos schlecht klingen und nicht mal nen Boxenausgang haben, während große Combos für die Wohnung viel zu laut sind. Außerdem hatte ich noch ne Menge Bauteile aus dem Endstufenselbstbau....daraus entwickelte sich rasch die eigentlich ganz einfache Idee: ein kleines Basstopteil mit nachbarnfreundlicher Leistung wird es werden!

Das Konzept

Die Freatureliste wurde dann erstaunlich kurz:


  • Volume-Regler
  • Tone-Regler
  • Line-out

Der entstandene Schaltplan ist daher auch erstaunlich kompakt:


ms_customtop_schaltplan.jpg

Ich erläuter ihn mal kurz:

Die Vorstufe:

Nach einem normalen Impendanzwandler mit Gleichspannungsentkopplung und Überspannungsschutz folgt ein Tiefpass erster Ordnung mit einstellbarer Grenzfrequenz. Hiermit möchte ich die Höhenblende eines passiven Basses simulieren, die ich bei meinen aktiven Instrumenten so sehr vermisse. Je nach "Tone"-Potistellung liegt die Grenzfrequenz bei 16 kHz - 690 Hz, ob das sinnvolle Werte sind, wird die Praxis zeigen.
Der Line-Out kommt noch vor der Lautstärkeregelung, ist so gewollt.
Im Zweig zur Endstufe folgt ein invertierender Verstärker, mit dem sich das Signal bis auf 0 abdämpfen lässt. Die eigentliche Verstärkung übernimmt der Endstufenbaustein. Das ist zwar eigentlich unnötige Abdämpfung und Verstärkung, geht aber nicht anders.
Als Operationsverstärker kommt übrigend der NJM4580D zum Einsatz, den auch Behringer in praktisch all seinen Geräten einsetzt.

Die Endstufe

Herzstück bildet hier ein TDA2050V, der mit 24 W RMS-Leistung bei 0,5% THD völlig überdimensioniert ist, aber schon in meiner Stereoendstufe einen hervorragenden Job macht, außerdem hatte ich noch einen übrig :D
Gemäß Datenblatt muss die Verstärkung des Baustein größer als 24 dB sein, hier sind es ca. 30 dB, passt :)
Es folgt ein Anschluss für einen Schalter Schalter und ein Boucherot-Glied. Der Schalter hat gleich zwei Aufgaben: einerseits kann man so die Endstufe muten, zum anderen weiß ich nicht, ob der Amp beim Einschalten kracht...

Spannungsversorgung der Vorstufe

Die beiden Operationsverstärker haben ihre eigene Spannungsregelung aus eine uA7812, dem negativen Brude uA7912 und paar Kondensatoren erhalten. Für eine gewisse Grundlast sorgen LEDs, die werden am Ende auch eine optische Funktion haben werden :D

Spannungsversorgung der Endstufe

Eigentlich recht simpel: nach dem Gleichrichten sorgen ordentlich Kondensatoren für eine hohe kurzzeitige Belastbarkeit, der Endstufenbaustein verkraftet ja höhere Ströme, als der Trafo liefern kann. Die vielen 1uF-Kondensatoren haben übrigens keinen echten Sinn, sie lagen bisher einfach nur rum :D:D. Was als "C-FOKO1" bzw. C-FOKO2" bezeichnet wird, sind 100nF Folienkndensatoren aus DDR-Produktion, die müssen auch verarbeitet werden...

Und schon gibts das erste Problem: wir haben es hier bei der Endstufe nicht mit Dauerlast zu tun, dadurch laden sich die Kondensatoren erfahrungsgemäß auf USpitze auf, das wären 18V * SQRT(2) = 25,45V! Und das ist nur ein theoretischer Wert, im Leerlauf lieffert der Ringkerntrafo 18,5V, wir reden hier demzufolge von ca. 26,1V! Der TDA2050V verträgt aber nur max +- 25V, dumm gelaufen :mad: ich werde direkt hinter den Trafo demzufolge noch eine Schaltung hängen müssen, die alles über ca. 23V oder so abschneidet....

An der Stelle gleich noch eine Warnung an alle, die sowas ähnliches bauen wollen: es entstehen hier zwischen manchen Punkten der Platine Spannungen von über 50V, das hat mit Schutzkleinspannung schon längst nix mehr zu tun, 50V können richtig heftig kribbeln! Dann gibts noch solche Idioten wie mich, die ähnliche Schaltungen im Sonner mit den Leiterbahnen nach unten auf den blanken Oberschenkel liegend testen...nie wieder!

Der Kram darunter

Ringkerntrafos kann man nicht einfach mit einem Schalter schalten, da je nach Größe die sehr hohen Startströme die Sicherung kommen lassen. Aus diesem Grund werden Ringerntrafos per seriell geschaltetem Heißleiter gestartet, der später von einem Relay gebrückt wird (die Platine dafür sieht man auch auf dem Bild mit dem Ringkerntrafo). Um das Schalten des Relays kümmert sich die Schaltung unten: erst wenn die 23V-Schiene die 7,5V der Z-Diode und die Mindestspannung des Relays erreicht hat, wird der Heißleiter gebrückt. Der uA7812 stellt dem Relay stabile 12V zur Verfügung.
Ob das so sinnvoll funktioniert weiß ich nicht, wird die Praxis zeigen.
JP1 ist der Ausgang der 6V-Schiene, da kommen Glühlampen und Lüfter ran (der Teil folgt noch)...

Das Platinenlayout

Das Topteil soll recht kompakt werden, außerdem soll es ja Spaß machen, deshalb hab ich mich für ein Platinenlayout entschieden, bei dem es praktisch nicht mehr kompakter geht:
:D

Cusomtop_Platine.png

Kabelbrücken sind natürlich ausgeblendet :D
Der ganze Spaß hat ohne Kühlkörper ne Größe von 100x80 mm.

Wie viel Leistung wird das Vieh denn nun haben?

Das ist der Punkt, auf den ich sehr gespannt bin, lt. Trafo gibts max. 1A, d.h. man hätte 4W an 4 Ohm und 8W an 8 Ohm. Das hat jedoch mit der Praxis nix zu tun, weil die Spannung von 18V noch ganz schön einbrechen kann, bis die Endstufe zu zerren beginnt und daher auch Ströme jenseits der 1A möglich sein sollten. Wenn man dann aber noch bedenkt, dass man beim Bass sehr viel Spitzenleistung bei eher mäßiger Dauerleistung hat....ein Blick in die Praxis wird hier das einzig Vernünftiger sein.

Wie es weitergeht..

Wenn morgen kein Paket von Reichelt vor meiner Tür steht, bekomm ich ernsthafte Depressionen
:D.
Ansonsten werden die Woche hoffentlich Platinen geätzt und das Gehäuse vorgefertigt...
 
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Hi,

das klingt sehr interessant, aber leider kann ich die ersten drei Bilder (Anhang 222223, Anhang 222224, Anhang 222228) nicht sehen :(

Edit: Ja, geht wieder :)
 
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ups, hätte nicht passieren sollen...müssten aber wieder da sein...

btt:

Die Sache mit der Überspannung

Um den Endstufenbaustein vor Spannungen jenseits der 25V zu schützen und gleichzeitig die Spannungsversorgung nicht hochohmiger zu machen oder den Trafo zu quälen, habe ich mich für in Reihe geschaltete Dioden entschieden. Das sind bei 2x Wechselspannung nicht ganz wenige: :D

ms_customtop_dioden.jpg

Und siehe da, selbst im Leerlauf wird nie eine Spannung von 25V überschritten (gemessen und berechnet mittels Oszilloskop und Multimeter). Unter Last dürfte es noch weniger sein, da dann die Durchlassspannung der Dioden steigt, außerdem gibt es noch den Spannungsabfall an den Brückengleichrichtern. Problem gelöst :)
 
nach einer kurzen Wartepause ging es dann weiter:

Platinenproduktion

Die Platine wurde bei einem Freund geätzt und anschließend gebohrt, bestückt und gelötet, alles keine sonderlich spannenden Arbeiten. Der TDA2050V und die Operationsverstärker mussten jedoch erstmal draußen bleiben, erstmal Spannungen überprüfen...

Die ersten Gehversuche

fix die notwendigen Kabel angelötet, angesteckt und es passierte......gar nix. Kruzer Griff zum Multimeter und schon stand fest: die Platine am Ringkerntrafo ist offenbar doch keine Softstartschaltung, jedenfalls ist das eine Bauteil kein Heißleiter. Also flog die Platine raus :D

Danach angesteckt, es gingen die roten LEDs der Spannungsregler an, die Welt schien in Ordnung...bis ich den Trafo berührte: das Teil war HEIß! Schnell Stecker ab, erste Vermutung: Kurzschluss auf der Platine. Also ganze Platine durchgecheckt, kein Fehler. Schritt zwei: nohmal anstecken, weitere warme Bauteile suchen. die Dioden der Zusatzplatine wurden auch heiß, die Gleichrichter auf der Platine nur leicht. Offenbahr fließen hohe Ströme zur Platine, aber dort funktioniert ja alles ganz normal. Einzige mögliche Fehlerquelle: die Gleichrichter. Also fix mal im Detail aufgemalt und dumm aus der Wäsche geschaut:

Foto0372.jpg

Die eingemalten Pfeile zeigen das Problem: bei bestimmter Polung der ankommenden Spannung sind beide Wicklungen des Trafos über Dioden miteinander verbunden, und der Trafo dann praktisch kurzgeschlossen. Seeehr peinlicher Fehler...:redface:
Ich habe dann alles fix umgelötet, eigentlich braucht man nur einen Gleichrichter, keine Ahnung, was ich mit beim Schaltplanentwurf damals gedacht hatte.

Wieder angeschlossen, funktioniert:

Foto0365.jpg

Und hier nochmal die korrigierte Platine:

Foto0368.jpg



dann kann das Gehäuse ja kommen :)
 
Das Ende vom Lied

Um es nicht gar so spannend zu machen: es hat nicht funktioniert ._.

Beim ersten Praxistest hat der Endstufenbaustein aus heiterem Himmer 5V DC-Offset erzeugt, was er selbst nicht überstanden hat, selbst mit großem Kühlkörper wurde er dabei zu warm. Die Ursache konnte ich auch nicht finden, davor hängt ein Hochpass, wo soll da das Offset herkommen?

Alles in allem war es ein Fehler, alles auf eine Platine zu packen, es ist einfach nur unhandlich und macht die Fehlersuche viel schwerer.

Wie gehts es weiter?

Gar so schnell geb ich natürlich nicht auf. Es wird eine Neuauflage geben, allerdings mit ziemlichen Änderungen:
- den Saft werden zwei 15V/4A Schaltnetzteile liefern
- die Schaltung wird auf 4 Platinen aufgeteilt: Spannungsregler/Netzteil, Vorstufe, Klangregelung, Endstufe
- die Endstufe wird stereo, weil identisch der von meinem Selbstbau-Verstärker (siehe ganz oben)

Aber bis dahin muss ich noch ein klein wenig sparen :mad:
 
Warum denn so ein Quark mit den Dioden?
Weshalb nicht Vorwiderstand + Zener-Diode als Referenz für einen Längstransistor?

Grüße,
Schinkn
 
Erstmal ein : Klasse !

Mein erster Verstärker war auch selbstgebaut und hatte satte 15 Watt .

Was mir so einfällt :

Wenn ein Verstärker warm oder heiß wird und man keinen Ton hört , kann es auch sein , das er hochfrequent schwingt . Er macht dann Leistung , die man aber nicht hört .

Bei Schaltnetzteilen wäre ich vorsichtig , da hat man früher immer ganz schnell " Töne " im Lautsprecher gehabt , die man eigentlich gar nicht haben wollte .

Ich würde ( sind ja nicht ganz soviele Bauteile ) nur das Netzteil extra machen . Versuch aber nicht wieder , alles so eng zu quetschen , Du machst Dir dabei das Leben nur schwer . Es ist nicht verkehrt , wenn man Platz für eine ordentliche Masseführung hat .

Achte auch drauf , wo Du welches Teil mit Masse verbindest . Die Masse der Eingangsbuchse sollte zum Beispiel nahe am ersten Verstärker sitzen . Die Leitung darf keinen Strom für andere aktive Bauelemente führen . Das gilt auch andersrum für die Ankopplung der Stromversorgung ans Leistungs IC .

Schau Dir den alten Trafo mal genau an , wenn Du Glück hast , kannst Du durch Abwickeln auch die Spannung reduzieren .

... mehr fällt mir grad nicht ein .

Viel Glück !
 
Bierschinken schrieb:
Warum denn so ein Quark mit den Dioden?
Weils die einfachste Lösung war. Mit Längstransistor hab ich noch nie gearbeitetk, drum wollte ich da nix riskieren...

@Bass_Achim: das hochfrequente Schwingen kam, sobald man das Boucherot-Glied weggeschaltet hat, kein Wunder, ist im Datenblatte explizit gefordert. Im "Normalbetrieb" gabs wirklich nur das DC-Offset :(

Schaltnetzteil sollte kein Problem sein, ich hatte den Typ in meinem allerersten Selbstbauprojekt eingesetzt, das Netzteil war da das geringste problem ;)

Im neuen Entwurf arbeiten zwei TDA2050V bridged, da ist alles bissl aufwendiger, weil jetzt noch Softstart und und so dazugekommen ist. Es werden drei Platinen: Endstufe (bin grad mit dem Plan fertig geworden), Vorstufe und "Netzteil" (eig. Kondensatorenpark, Spannungsregler für die Vorstufe und Softstart-Schaltungen), da haben Vor- und Endstufe auch getrennte Massewege :)

Es bleibt spannend ;)
 
Hallo und Kompliment, daß Du Dich inn der heutigen zeit noch hinsetzt und einen Amp "zu Fuß" aufbaust.
Vor 30J, als ich studiert habe, hatte ich auch noch zeit dazu - und meine Amps laufen immer noch, ohne Defekte und geplatzte C's....., aber schon mit allen Schutzschaltungen

Ich verfolge Deinen Thread mit Interesse!

Aus heutiger Sicht finde ich es interessanter, einen fertigen Amp (Endstufe) zu nehmen und die Vorstufe selbst zu stricken - hab einsges. 5 Stück... . Angesteckt hat mich damals das Buch von Hellmuth Lemme und div. Beiträge in Funkschau, ELO und Elrad --- wer's noch kennt.
Übrigens: Dioden zur Ableitung der Rückwärtsspannung habe ich auch in meinen Röhrenamps und Bastel-Transitor-Amps eingebaut, das hilft einiges....

Gruß und viel Spaß

Norbert
 
Erstmal danke für das Lob :)

Ich plane inzwischen schon intensiv am Nachfolger...elektrisch ist das Teil eig schon baureif, nur bei der Vorstufe muss noch bissl was berechnet werden.

An sich schon, aus heutiger Sicht ist der Selbstbau von Class AB-Endstufen eh nicht mehr so sinnvoll....ich plane jetzt 50W RMS, mehr halte ich für sinnlos, da kann man ein fertiges ClassD-Endstufenmodul nehmen, mehr Wirkungsgrad und weniger Ärger. Ne Vorstufe würde mich auch sehr reizen, bis jetzt ist die immer sehr minimalistisch geblieben...
 
sehr interessanter thread... macht mut sowas auch mal zu probieren
 

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