v5000 Reglerplatte

[RudolfG]

Hallo Reinhard,

leider habe ich hierzu keine Daten - ich gebe bezüglich der Induktivität von Elkos nur wieder, was man in verschiedener Fachliteratur lesen konnte. Ich erinnere mich an einen Beitrag zu Kondensatoren in Endstufen, speziell dem Elko der im Rückkoppelnetzwerk gegen Masse liegt - hier werden üblicherweise Kapazitäten zwischen 100µ und 1000µ verwendet. Wenn ich allerdings Schaltpläne verschiedener Hersteller anschaue, schaltet heutzutage niemand mehr Folienkondensatoren parallel zu Koppelkondensatoren, auch nicht bei Geräten in Preislagen jenseits der 5000 €.

Beim Klirrfaktor und beim Abstand zum Rauschen gebe ich dir Recht, dass der Koppelkondensator an den Innenwiderstand der Verstärkerstufe angepasst werden muss. Da der Scheinwiderstand XC von Kondensatoren von der Frequenz abhängt, macht das bei niedrigen Frequenzen starken Einfluss. Nachfolgend habe ich den Vorverstärker im A903 mit verschiedenen Koppelkondensatoren simuliert:

Gün: 1µF
Blau: 10µF
Rot: 47 µF

Hier sieht man, dass bei Frequenzen <= 100Hz signifikante Unterschiede sind, welche aber weit außerhalb des Hörbereichs sind.
Was ich noch nicht nachlesen, bzw. ermitteln konnte ist: Wie wirkt sich die Ladezeit auf den Verstärker aus?
Die Vorverstärkerstufen in ehemaligen Grundig-Geräten haben alle große Eingangswiderstände. Hier würde ein C mit 47µF etliche Sekunden benötigen bis er vollständig geladen ist.

Gruß, Rudolf

[MaxG]

Das Problem mit dem Aufladen hat man doch nur, wenn größere DC-Werte anliegen. Oder?

[MGL_IR3]

Ich stelle mir das bei den älteren Grundig-NF-Verstärkern ungefähr so vor:
Die Vorverstärkerstufen haben teilweise recht hohe Eingangswiderstände. Daher könnte man zunächst vermuten, dass ein größerer Koppelkondensator, z. B. 47 µF, zusammen mit diesem hohen Widerstand eine sehr große Zeitkonstante und damit eine Ladezeit von mehreren Sekunden ergibt.

So würde ich das allerdings nicht betrachten. Nach meinem Verständnis ist für die Ladezeit des Koppelkondensators der Widerstand maßgebend, den der Kondensator im jeweiligen DC-Ersatzschaltbild tatsächlich sieht. Das ist der wirksame Thevenin-Widerstand der beiden angeschlossenen Schaltungen und nicht einfach nur der Eingangswiderstand der folgenden Stufe.

Der Koppelkondensator trennt außerdem die DC-Arbeitspunkte der beiden Verstärkerstufen. Er muss sich daher nicht auf irgendeinen festen Wert wie UB/2 aufladen, sondern auf die Differenz der DC-Spannungen an seinen beiden Anschlüssen. Wenn beispielsweise auf einer Seite 2,7 V und auf der anderen 2,3 V anliegen, wären das im eingeschwungenen Zustand etwa 0,4 V DC am Kondensator.

Die Gleichstromgegenkopplung dient dabei dazu, die Arbeitspunkte der Transistorstufen zu stabilisieren bzw. auf definierte Werte einzustellen.

Für das NF-Signal sieht die Sache wieder anders aus: Der Koppelkondensator stellt bei den NF-Frequenzen einen relativ kleinen Wechselstromwiderstand dar und bildet zusammen mit den wirksamen Widerständen einen Hochpass.

Bei einer niederohmigen Ausgangsstufe, beispielsweise einem Emitterfolger bzw. Impedanzwandler (Endstufe), ist der Ausgangswiderstand vergleichsweise klein. Dadurch kann auch der vom Koppelkondensator aus gesehene wirksame Widerstand relativ klein werden. Die Zeitkonstante

τ=R⋅C

fällt dann entsprechend kleiner aus.
Aus hohen Eingangswiderstand allein würde ich nicht darauf schließen, dass ein 47-µF-Koppelkondensator zwangsläufig mehrere Sekunden zum Aufladen braucht. Man müsste dafür die konkrete Schaltung und insbesondere die DC-Widerstandsverhältnisse an beiden Seiten des Kondensators betrachten.

Vielleicht übersehe ich bei der konkreten Grundig-Schaltung noch einen relevanten Pfad.....

[oldiefan]

Die "Ladezeit"-Frage - oder ist es eine Besorgnis ? - bei Koppelkondensatoren verstehe ich nicht.

Soll damit gemeint sein, dass große Koppel-Kapazität die Anstiegszeit (slew-rate) verlangsamt? Kann ich nicht nachvollziehen. denn ein verlangsamter Anstieg hat zur Folge, dass sich der Hochtonabfall im Amplitudenfrequenzgang früher einsetzt. Das würde man im Amplitudenfrequenzgang sehen. Vergrössert man die Koppelkapazität zwischen zwei Stufen, ist die Signalübertragung dadurch aber nicht "langsamer", der Hochtonabfall vergrössert sich dadurch nicht. Also gibt es auch keine grössere Ladezeit.

1. Ein Elko ist DC-vorgespannt. Dafür braucht es beim Einschalten des Netzteils einmalig eine Ladezeit. Danach nicht mehr.
2. Der Scheitelwert der NF-Amplitude bleibt üblicherweise unterhalb der Vorspannung. So ist die Vorspannung regelgerecht gewählt..

In Ausnahmefällen (dazu gehört auch der Fußpunktelko der Gegenkopplung nach GND) kann keine Vorspannung verwendet werden. In dem Fall wird die NF-Amplitude aber durch einen Vorwiderstand auf einem kleinen Wert gehalten, der noch (weitgehend) unschädlich bezüglich der Schädigung der Anodisierungsschicht ist. Die Umpolung durch die NF-Amplitude muss < 2 V (Spitzenwert) betragen.
Auch bei diesem Elko (RC-Hochpass) gibt es bei vergrösserter Kapazität keine Verlangsamung von "schnellen" Amplitudenänderungen (= hohe Frequenzen), denn die Frequenzgang wird bei hohen Frequenzen dadurch ebenfalls nicht geändert, nur der Eckpunkt des Frequenzabfalls bei niedriger Frequenz verschiebt sich, aber Frequenzen darüber bleiben unbeeinflusst.

Man kann es auch so betrachten:
Der Blindwiderstand eines Kondensators nimmt mit zunehmender Kapazität und Frequenz ab (im Bereich unterhalb der Resonanzfrequenz, wo Induktivität noch keine Rolle spielt). Insofern kann also eine grössere Kapazität eines Koppelkondensators die Anstiegszeit ("Ladezeit") nicht verlängern, denn das würde die Amplitude bei hoher Frequenz verringern und im Umkehrschluss heissen, dass mit zunehmender Kapazität der Blindwiderstand nicht kleiner sondern grösser werden müsste.

Die Denkweise, dass ein (Koppel-)Kondensator durch NF (Wechselspannung) erst umgeladen werden muß, damit er durchlässig wird, ist also irreführend. Er ist automatisch für Wechselspannung durchlässig und wird es umso mehr, je grösser dessen Kapazität ist. Das besagt seine Formel für den kapazitiven Blindwiderstand.


Die ursprüngliche Frage von RudolfG war:
"... Vorverstärker haben einen großen Eingangswiderstand, wird mit großen Eingangskoppelelkos dadurch nicht die Ladezeit vergrössert?"

Antwort in Kurzform also:
Die Ladezeit beim Einschalten des Geräts, bis die Vorspannung (falls Elko oder Tantal mit Vorspannung) anliegt, ja, ist aber unerheblich.
Der Amplitudenfrequenzgang wird dadurch nur am unteren Bandende nach tieferen Frequenzen hin erweitert, weil die Schaltung einen Hochpass darstellt.
Der Verstärker wird dadurch aber nicht "langsamer" im Sinne längerer (Um-)Ladezeit. Der Amplitudenfrequenzgang am oberen Bandende wird dadurch nicht verändert.

Gruß
Reinhard

[timundstruppi]

Schaut mal nach Kleinsignalersatzschaltbild.
Koppel-Kondensatoren und Spannungsquellen werden kurzgeschlossen und die aktiven Elekmente werden zu gesteuerten Strom- oder Spannungsquellen. wo man dann noch ggf. die Modelle realer machen kann, was den Rechenaufwand (In der Klausur ) erhöht.

Koppel-Cs werden da idealisiert. Hier in dne Beiträgen geht es aber um reale Elemente. Aber die o.g. Vereinfachungen sind zum besseren Verständnis. Es muss aber klick machen, um es zu verstehen.
Schön Reinhard, dass du es erklärst...

[oldiefan]

Wir sind ja visuell leichter anzusprechen als mit physikalischen Formeln.

Deshalb hier nochmal anschaulich, zur Verdeutlichung, was ich oben etwas abstrakter geschrieben hatte.

Es sei diese Schaltung gegeben:

1. NF-Generator V1 mit 4,7 kOhm Ausgangswiderstand, Frequenz 100 kHz NF
2. Koppelkondensator C1 mit Kapazität 0,1 µF (blau), 1 µF (rot), 100 µF (gelb)
3. Vorspannungsquelle V2 mit +5 V DC und Ausgangswiderstand 1 Ohm und in Reihe dazu 47 kOhm zur Vorspannung von C1
4. Der Lastwiderstand, der von C1 "gesehen" wird, ist demzufolge 47001 Ohm.

Dafür ist ab Einschaltzeitpunkt t=0 der Spannungsverlauf an Punkt "OUT" wie nachstehend:

Die breiten Bänder entstehen dadurch, dass aufgrund der großen Zeiteinheit der Wellenzug der 100 kHz Schwingung nicht mehr aufgelöst dargestellt wird, sondern zum Band verschmilzt.

- Die NF-Amplituden sind für alle drei Kapazitäten dieselben. Es gibt auf die Amplitude bei der hohen Frequenz von 100 kHz bei diesem Hochpass keinen "Ladezeit-Einfluß".
- Die Ladezeit betrifft lediglich die Zeit, die die DC-Vorpannung benötigt, um den Kondensator aufzuladen. Und das kann bei großer Kapazität (z.B. 47 µF oder 100 µF) auch mehr als 10 Sekunden dauern.

Es ändert sich die Eckfrequenz dieses Hochpasses:

Gruß
Reinhard

[timundstruppi]

Mal ein Beispiel aus der Praxis:
Der MXV100 hat über 10 s Ladezeit im Klangregelnetzwerk. Dreht man nach dem Einschalten den Bassregler von links nach recht, dann bewegt sich die Ausgangspannung der Drehbewegung folgend heftig und damit die Membranen des TT.

[MaxG]

Die Grafik mit der Eckfrequent beantwortet eigentlich alles. Fazit: C möglichst groß wählen.