CC4/R4: Offsetspannung +/-15V

[Uli]

Hi!

Nachdem ich nun bei meinem CC4 die neuen OPV´s eingesetzt hatte gab es ein kleines Problem, die -15V der Spannungsversorgung war auf einmal weg. Einer der Minibestückten SMD Adapter hatte wohl einen Kurzschluss nach Masse der mir nicht aufgefallen ist. Nach Rücksprache mit Andreas war die Ursache der plötzlich fehlnden -15V schnell gefunden, der 22Ohm Widerstand (R715) war durchgebrannt:

Man erkennt Ihn leicht, er wird immer sehr warm und verdunkelt an seinem Standort schnell die Platine.

Im vielen Foren wird die Offsetspannung an OPV´s diskutiert. Als ich mir den Schaltplan an dieser Stelle angeschaut habe viel mir auf das die +15V über einen Spannungsregler (7815) kommen, die negative Spannung über T705 & T704 produziert werden.
Dadurch das eine Differenz der Offsetspannungen maßgeblich mit Klangeinbußen einhergeht würde ich gerne die ganze originale SV an dieser Stelle rausschmeißen und separat neu aufbauen, zB mit einem regelbaren Spannungswandler wie den LM317. Hier könnte man über ein Poti auv 0Volt Differenz kommen.
Platz in der Ecke der Trafos wäre genug für eine neue Platine, auch macht es Sinn die SV der Klangregelung von der Vorverstärkerplatine zu trennen.

Ein Rätsel ist mir die Spannungsversorgung die über LV2/68 zum Tuner geht, hier soll man -14V messen welches allerdings nicht stimmt, es sind -15,irgendwas Volt. Scheint ein Druckfehler zu sein oder gibt es da eine Erklärung für?

Gibt es Schaltungsvorschläge oder andere Ideen über eine Verbesserung von Euch?

Gruß... Uli

[bernie]

Einzuräumen ist, dass Z-Dioden allein zum Symmetrieren der Komplementärspannung gegen einen 78xy in dem von dir vorgestellten Toleranzbereich einfach ungeeignet sind. Als symmetrische Spannungsversorgung kann man das Vorhandene dann kaum bezeichnen, egal ob deine "0V" 0,5V oder 0,1V oder 0,01V sein sollen. Dann dürfte auch ein 7915 nicht reichen. Fairchild z.B. gibt für seinen KA7815 eine Toleranz von 14,4V-15,6V an. Für die negativen Spannungsregler-ICs dürfte ähnliches gelten.

Wo willst du den LM319 hinsetzen? Statt T704? Für negative Spannungen müsste es ein LM339 sein. (p.s. LM317 und LM337(T) natürlich)

Ich persönlich fände es schicker, zwischen der Z-Diode D740 und T705 einen OPV nach der Prinzipschaltung auf Wikipedia¹ einzubauen. Das wahrt noch einigermaßen den Charakter und das tatsächliche Aussehen der bisherigen Schaltung. Die Transistorschaltung der Regelung ist ja nicht ungeeignet. Außerdem passt die Ergänzungsschaltung vielleicht sogar augenfreundlich unter die Platine; keine Ahnung, wie viel Platz da in einem Ateliergerät noch ist.

Ich würde es mit einem OPV versuchen und mir die Drift beider Spannungen im Betriebstemperaturbereich ansehen. Danach kannst du die Schaltung immer noch verhunzen², wenn dir das Ergebnis nicht reicht und die Temperaturkompensation nicht gelingt.

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¹) http://de.wikipedia.org/wiki/Spannungsregler
²) z.B. so: http://www.elektronik-kompendium.de/pub ... eg3pin.htm (unten, Bild 6)

[bernie]

Ich habe das Ganze heute Morgen noch nicht zu Ende gedacht. Wenn schon OPV zur Spannungsregelung, dann richtig! Idee: Einen einfachen symmetrischen Spannungsteiler an die Ausgänge zwischen +-15V, z.B. mit 2 x 10k. Zwischen den Widerständen wäre immer genau U(ges)/2, nennen wir es die SOLL-Masse. Diese und die Masse (IST-Masse) an die Eingänge eines OPV. Dessen Ausgang geht in einen weiteren OPV, dessen anderer Eingang an der Z-Diode liegt; Ausgang geht wieder an T705. Vorgestgellte Funktion: Die SOLL-Masse ist immer die Hälfte der tatsächlichen Gesamtspannung beider Regler, egal ob das 29V oder 31V sind. Weicht die IST-Masse davon ab, produzieren beide Regler unterschiedliche Spannungen. In dem Fall liegt zwischen den Eingängen und damit auch am Ausgang des ersten OPV eine Spannung. Über den zweiten OPV wird der Regler für die negative Spannung nachgeführt, bis SOLL-Masse und IST-Masse übereinstimmen und damit am Ausgang des ersten OPV bzw. Eingang des zweiten OPV 0V anliegen.

Den zweiten OPV muss man erst mal so hintrimmen, dass der negative Regler ziemlich genau die Spannung produziert, die er soll. Auch das Regelverhalten sollte stimmen, bevor der erste OPV dazu kommt. Ich würde außerdem die Spannungsregelung für Versuchszwecke nachbauen, denn wahrscheinlich wird diese Regelung bei den ersten Versuchen eher wild schwingen und die Regler zerstören, je nach Erfahrung des Entwicklers. Die Originalplatine ist als Testbrett zu schade, insbesondere solange die Machbarkeit nicht endgültig geklärt ist. Spannungsregelung dann, wie im Verstärker, immer mit gleichartiger ohmscher Last testen. Ein Oszi halte ich für notwendig. Sinnvoll auch: Schutzdioden über T704 und IC 7815, Keramikkondensatoren nach Datenblatt direkt an den IC 7815, je eine Diode in Sperrichtung zwischen Masse und +-15V hinterm Regler.

[Uli]

Hallo Bernie,

Danke für Deine Idee mit dem geregelten OPV in der Stromversorgung.
Ich grübele gerade noch über den ersten Wikivorschlag von Dir mit der OPV Regelung.
Am Wochenende will ich mal genauere Offsetwerte messen, das klappt immoment aber leider nur am WE... Abends habe ich da nicht die nötige Ruhe für aber ich denke das eine genauerer Offset sich hörbar positiv auswirken müsste.

Deine Ansätze hören sich schonmal gut an, wäre es möglich das Du mal einen handschriftlichen SP dazu machst und mal online stellst?

Eine geschlachtete R4 VV Platine hätte ich noch, aber ein Testbrett wäre sicher auch sinnvoll. Mit einer alten VV Platine sollte ein Test möglich sein, so wie ich das sehe bräuchte man die auch nur mit +/-15V anzulegen, sie muss ja nur zum messen herhalten.
Scope wäre vorhanden, so könnte man bis in den mV Bereich runter messen.

Zu Deiner ersten Frage: ich würde bei Machbarkeit eine neue Platine herstellen und auf die Trafoseite setzen, da ist genug Platz und die SV wäre vom VV getrennt.
Eine andere Position wäre beim CC4 noch unter dem Prozessorboard, hier ist auch noch genügend Luft und Abschirmung.

Danke für Deine interesannte Idee, hast Du schon etwas ähnliches gesehen oder gebaut?

Gruß... Uli

[bernie]

Ich hab diese Idee mit meinem 2. Beitrag wieder verworfen. Das ergibt nur eine starre Einstellung, ist quasi ein elektronischer Trimmer. Ein Poti an der Stelle würde für eine Korrektur der Festwerteinstellung auch genügen. Das Ergebnis wird dir möglicherweise nicht reichen. Die beiden Regler sind möglicherweise zu unterschiedlich, als dass die Abweichung mit dieser Schaltung im Betrieb um 0V, jedenfalls unter 0,1V, bleibt. Warum? Weil sich der Arbeitspunkt bei Halbleitern immer temperaturabhängig verschiebt. Temperatursensibel im negativen Regler sind die Z-Diode (mehr) und die beiden Transistoren (weniger). Entweder sorgt die Strombelastung für eine Eigenerwärmung der Bauteile oder aber die Abwärme anderer Bauteile (Gehäuseinnentemperatur). Die Halbleiter im 7815 ändern unter Wärme auch ihre Arbeitspunkte, aber mit Sicherheit anders als die diskreten Bauelemente. Das Halbleitermaterial ist anders, alle Halbleiter im IC sind thermisch direkt gekoppelt und die Spannungsreferenz im 7815 ist keine der D740 vergleichbare Z-Diode mit schon beachtlichem positivem Temperaturkoeffizienten. Ich habe kürzlich einen 7806 in einer kleinen Schaltung verbaut und im Betrieb ein paar Mal nachgemessen. Die Spannung lag zwischen 6,1V (kalt, bei ca. 20°C) und 6,4V (handwarm, geschätzte 30°-35°C). Beide Regler führen also bei Erwärmung ihr unterschiedliches Eigenleben, das man bei deiner Zielvorstellung dauernd überwachen und ausregeln sollte. Für eine ständig gleichmäßige Umgebungstemperatur mag die Festeinstellung reichen. Aber die Bedingung ist lebensfremd. Im Juli/August hast du 10°C mehr in der Bude und damit auch im Gerät.

Soweit ist das aber alles nur Theorie bzw. nur ein Vermutung meinerseits; der Beweis für meine Bedenken steht noch aus. Die Spannungsregelung im CEV 500 ist dem negativen Regler sehr ähnlich (http://wegavision.pytalhost.com/braun50 ... -TI-17.jpg, Plus an Masse), und die Spannung dort wackelt auch so um 0,4V zwischen kalt und betriebswarm (allerdings bei -28V, hab aber nur bei offenem Deckel gemessen). Willst du mal messen, wie sich die Spannungen wirklich verhalten? Drei Litzen anlöten, Deckel zu und bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen messen. Das mit den unterschiedlichen Raumtemperaturen dauert vielleicht so seine Zeit.

Noch mal nachgefragt: Du willst +-15V, nicht +15,0V und -14,0V wg. evtl. Dokumentationsfehler? Gibt es vergleichbar aufgebaute Geräte mit korrekter Doku? R4? Ich habe keinen Schimmer von Atelier-Geräten, aber das hier wirkt im Vergelich zum CEV 500 von 1968 doch ziemlich altbacken.

Also, einen Schaltplan hierfür schüttelt dir allenfalls ein wiss. Assistent (Dipl.-Ing. E-Technik), der an der Uni die praktischen Übungen für OPV leitet, so aus dem Ärmel. Andere brauchen schon etwas Zeit für den Entwurf. Ich habe schon ein paar Schaltungen mit selbst angepasstem OPV gebastelt. In meinem alten, selbst gebauten Labornetzteil sind auch zwei, allerdings ist das nach Schaltplan nur nachgebaut. Regelbare Labornetzteile mit Trafo haben eigentlich alle OPV für Strombegrenzung und Spannungsregelung. Dein negativer Spannungsregler wird zum einfachen reglbaren NT, wenn du R714 und D740 durch ein Poti ersetzt. Insofern ist die gegebene Schaltung ein ganz typischer Anwendungsfall für OPV. Ich versuch mich mal an einem Entwurf, kann aber dauern. Diese Wochenende geht nicht. Ich muss morgen mit zwei Kollegen einige Server auf das neue Ubuntu umstellen. Wozu ist der Samstag sonst da? Der laufende Geschäftsbetrieb darf unter der Woche schließlich nicht gestört werden.

[raimund54]

Hallo Uli,

was wird denn in Foren bzgl. der Offsetspannung der OPVs diskutiert? Evtl. Klangverschlechterung durch die minimale Offsetspannung (meist im kleinen mV oder sogar µV Bereich) eines OPVs? Wenn das so wäre, dann dürfte der sich nicht OPV (oder Opamp) schimpfen.

Wenn man die Offsetspannung am Ausgang eines OPVs wirklich auf Null drücken will, dann muß man die meist am OPV vorgesehene Einstellmöglichkeit nutzen, alles andere ist nix genaues. Die Spannungsversorgung ist in weiten Bereichen da egal, denn der OPV soll ja gerade unabhängig von evtl. Unterschieden in der +-Spannungsversorgung richtig arbeiten. Erst wenn man mit den Ausgangsspanungen des OPVs in die Nähe der Versorgungsspannungen kommt, wird es kritisch. Hier sind JFET-OPVs o.ä. den klassischen bipolaren OPVs vorzuziehen.

Wenn Du die Spannungen etwas moderner und besser generieren möchtest, dann nimmt entweder auch entsprechende Festspannungsregler für die negative Spannung oder baue alles neu mit LM317 (+) bzw. LM337 (-) auf.

Grüße,

Raimund

[v/d/b]

Hallo Uli,
ich habe mir, als ich mit der slimline Weiche angefangen habe, auch einige OPA Schaltungen angesehen und natürlich auch deren Spannungsversorgung.
Praktisch überall werden ganz konventionelle Schaltungen mit Festspannungsreglern, oder den von Raimund genannten variablen Reglern verwendet.
Die Gründe hat Raimund ja auch schon dargelegt.

Die einzige Ausnahme, die mir gerade einfällt ist Funk Tonstudiotechnik, die einen größeren Aufwand treiben.

Warum man im CC4 eine symmetrische Spannung mit einer asymmetrischen Schaltung erzeugt erschließt sich mir allerdings nicht. Waren negative Regler seinerzeit nicht verfügbar / zu teuer?

Hatte ich Dir mit den Platinen aus Down-Under nicht auch eine Netzteilplatine geschickt?
Die könntest Du ja testweise mal aufbauen und im CC4 anschließen um zu hören, ob eine Spannungsversorgung mit LM317 / LM337 etwas bringt.

Viele Grüße
Thomas

[Uli]

Moin!

Ja, es stimmt schon, die Ausgangsspannung am OPV ist relevant, aber wenn die SV als solches schon schwächen aufzeigt kann man sie verbessern.
In meinem ersten Posting schlug ich ja schon die Verwendeung des regelbaren Spannungsregler vor, so wäre schonmal Spannungsunterschiede weitesgehend eingegrenzt. Die +/- 15 V wird für die ganze Vorverstärkung gebraucht, Prozessor, IR Empfänger, Display PCB, Relaisesteuerung und Tuner werden separat mit eigener SV versorgt, hier findet man übrigens auch einen 7915 (IC704).

Die Versorgung würde ich ändern, Schaltungsideen für Labornetzteile mit LM317/337 finden sich genug im Netz.

Nun zur Offsetspannung am Ausgang des OPV, hier müsste jeder Ausgang durch einen zusätzlichen Spindeltrimmer wenigstens in die Nähe des 0V Offsets gedreht werden, Studien besagen natürlich auch das das nie zu 100% ereicht werden kann.
Leider ist der Platz der Eingänge im CC4/R4 sehr begrenzt und mann müsste alle originalverbauten passiven Bauteile entfernen und auf einen Adapter zusammen mit neuen den neuen Bauteilen bringen. Pro Eingang stehen nur ca.15mm (x50mm) an Platz zur Verfügung und so müssten SMD Bauteile Verwendung finden.
Technisch sicher möglich, sehr aufwendig aber machbar da die passiven Bauteile fast alle die gleichen Lötpositionen haben. Man könnte auch einen Adapter über die ganze Breite der Cinchbuchsen neu gestallten und das Eingangssignal direkt auf die neue Platine leiten, aufpassen müsste man nur bei der Bauhöhe da die Tunerplatine noch darüber muss.
Alles in allem fehlen dann noch die je 2 OPVs der vorgeschalteten zwei Sony IC die den Vorverstärker komplett regeln, hier steht zum Glück etwas mehr Platz zur Verfügung.

Mir ist klar das sich das gesamte Schaltungskonzept ändern würde, Vorteil wäre das die komplette Stromversorgung von der Vorverstärkerplatine verschwinden würde, diese Umfasst (mit den ganzen anderen Versorgungen) immerhin über 1/3tel der VV Platine!

Ein Megaprojekt wäre eine komplett neue VV Platine zu entwerfen und nur die Sonyprozessoren (Aufgrund der µC Steuerung) beizubehalten, aber ist das im Zeitalter von Atmel µC´s & Co ziemlich sinnfrei und man könnte das einfacher rausschmeißen und alles neu (inkl. moderneren Eingängen) Steuern lassen... also praktisch einen CC5 bauen. In den letzten Elektorausgaben findet man momentan eine geignete VV Steuerung die auch Wünsche wie einen MM/MC Phono VV nicht ausspart. Leider wird die Klangregelung über Potis (und nicht digital) gesteuert, hier müsste eine Anpassung her.

Upps... der letzte Abschnitt war ein wenig OT, also zurück zum Offset.

Eine Anpassung über Poti an jedem OPV Ausgang könnte man nachrüsten, hier wird es natürlich mal richtig Eng und mann müsste die Spindeltrimmer an die Abschirmbleche kleben und mit sehr kurzen Leitungen mit dem jenigen OPV Adapter verbinden, das ganze natürlich 2x, da der OPV ein Doppel OP ist.
Hier ist das Grundprinzip gut erklärt.
Würde ein Spindeltrimmer zwischen Pin2 & Pin1 (sowie Pin6 & Pin7) zur Regelung nicht genügen?
Hier noch der Auszug der Originalschaltung:

Bei meiner schon vorhandenen Adapterplatine habe ich übrigens die +/-15V schon mit 10µF & 100nF (keramisch) nach Masse entkoppelt, als OPV kam ein OPA2134 zum Einsatz. Auch hier habe ich ganz schön fummeln müssen bis ich das Platzproblem (nun mit SMD Bauteilen) im Griff hatte:


Aber es funktioniert! Geändert wurden so die 4 originalen OPVs hinter den Sony ICs sowie 3 Eingänge (CD, TV und Tape1)

Eine hörbare Änderung konnte ich leider noch nicht an PA4 & M15 testen, da ich noch ein Problem mit dem Standby-Trafo im CC4 habe, er brummt seit neuestem , da muss ich nun nochmals ran. Nach Trennung der 3 sekundären Ausgänge des Trafos brummt er leider immernoch & ich nun muss erstmal für Ersatz sorgen. Hörergebnisse stelle ich natürlich nach Fertigstellung online!

Gruß... Uli

[bernie]

Uli, ich habe gestern Abend noch mal hier kurz reingeguckt. Was ich beim Schreiben meines zweiten Postings im Kopf hatte, kann ich natürlich mal eben schnell aufzeichnen, falls du das mit Schaltplan meintest. Kann schon sein, dass mein Text lange nicht so anschaulich rüberkommt wie eine Skizze.



Es ist natürlich nur eine erste Skizze einer Schaltungsidee. Ein Schaltplan ist was anderes. Ich hoffe mal, dass es gelingt, die Regelung gutmütig und trotzdem nicht zu lahm hinzukriegen. C721/C725 sorgen für eine weitere Stabilisierung der Ausgangsspannung und wirken der OPV-Regelung prinzipiell entgegen, was sich auf die Regelungsgeschwindigkeit auswirkt. Da das Vorvertärkernetzteil aber nie ohne Last läuft, mache ich mir darüber keine großen Sorgen.

Ich hoffe, es nimmt niemand Anstoß daran, dass ich nur deinen Schaltplanausschnitt ausgedruckt, darin mit Tipp-Ex "radiert" und mit Filzstift ergänzt habe. Alles andere wäre in echte Arbeit ausgeartet, auch die Entfärbung des bunten Hintergrundes, die mein Scanner(programm) zugelassen hat. Ich sollte mich wohl mal mit dem Weißabgleich beschäftigen.

[raimund54]

Hallo Uli,

bei dem von Dir gezeigten Schaltplanauszug ist eine Offsetkompensation nicht sinnvoll, da die nächste Stufe ja über einen Elko angesteuert wird, also eine Gleichspannungsentkopplung stattfindet. Außerdem ist der Opamp bzw. OPV als Spannungsfolger geschaltet, sodaß es eh nur minimalste Offsetspannungen geben kann.

Ein Trimmer/Widerstand zwischen den Pins 1 und 2 bzw. 6 und 7 bringt bzgl. Offset nichts. Dieser Trimmer würde im Zweifelsfall auf Grund des nicht idealen Opamps höchstens eine Verstärkungsänderung bewirken.

Grüße,

Raimund

[v/d/b]

Moin Uli,

... also praktisch einen CC5 bauen.

darüber solltest Du ernsthaft nachdenken.
Erstens finde zumindest ich es immer einfacher, sich ein neues Konzept komplett zu erarbeiten, als ein bestehendes zu modifizieren und zweitens kannst Du dann noch weitere, zeitgemäße Ansätze realisieren.
Bei Deinem jetzigen Vorhaben bleibt im Zweifel am Ende nur ein "verbastelter" CC4 zurück.

Viele Grüße
Thomas