Gegenkopplung – Segen oder Fluch?
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premiumhifi
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#1
19.11.2009, 14:45

hallo leute,

aus gegebenem anlass:

meistens findet man ja heute gegenkopplungsschaltungen in verstärkern. sie sollen z.b. signal-verzerrungen minimieren. einige behaupten nun, dass diese sowieso unter der hörschwelle liegen und deswegen auch gegenkopplungsschaltungen unnötig bis schädlich sind. die könnten nämlich dann das signal negativ beeinflussen und einen schlechteren klang verursachen.

und was stimmt nun Huh

ich meine ja, da die meisten verstärker gegenkopplungsschaltungen haben, sind sie auch sinnvoll.

was meint ihr ?

vielleicht kann ja ein wissender mit entsprechenden nachweisen helfen ?

danke euch im voraus.

marcus


edith sagt - "woanders" gibts 'nen interessanten beitrag dazu:

http://www.hifi-forum.de/viewthread-42-96.html
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richi44
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#2
22.11.2009, 16:19

Eigentlich hat Pelmazo in seiner einmaligen Art schon alles erwähnt, oder zumindest fast alles.
Tatsache ist, dass jedes Ding in einer Signalkette, welches nicht linear arbeitet, zu Vererrungen führt. Jetzt gibt es z.B. recht lineare Röhren, die in sich kaum verzerren und somit keine Gegenkopplung nötig hätten. Also baut man gelegentlich Röhrengeräte ohne Gegenkopplung. Nur werden diese Röhren mit anderen Bauteilen "verkoppelt", die nichtlineare Eigenschaften haben können und schon sind die Verzerrungen da. Es nützt also nichts, eine Röhrenschaltung mit linearen Röhren zu bauen, wenn damit Transistoren angesteuert werden (je nach Schaltung natürlich).

Und damit bin ich eigentlich beim hauptsächlichen Sündenbock: Der Transistor in sich ist unlinear. Man kann ihn zwar so ansteuern, dass er bei einem linearen Eingangssignal auch ein lineares Ausgangssignal liefert und damit nicht verzerrt. Aber er belastet so die Quelle unlinear, sodass diese nun verzerrt. Das ist das, was ich vorhin mit der linearen Röhre meinte. Man müsste also eine Schaltung entwickeln, welche die unlineare Last, die ein Transistor darstellt, "auskompensiert". Man müsste also den Teufel mit Beelzebub austreiben. Und ob das Sinn macht...

Man könnte auch einen Transistor über einen Transistor ansteuern, welcher die Unlinearität des einen durch seine eigene auskompensiert. Das würde etwa bedeuten, dass das Steuersignal eines dicken Endtransistors durch einen gleichen beeinflusst wird. Nur darf es dann keine Datenstreuungen geben und das ist schon mal Wunschdenken. Und es darf keine unterschiedliche Temperatur geben, denn die Dinger sind extrem wärmeabhängig. Es gäbe also ein Konstrukt, das man mit ausgesuchten Bauteilen und stündlich neuem Abgleich nahezu klirrfrei betreiben könnte. Es wäre aber nicht praxistauglich.

Die Quintessenz ist also: Es gibt zumindest mit Halbleitern keinen Verstärker, der tatsächlich verstärkt, dabei nicht verzerrt und erst noch ohne Gegenkopplung auskommt. Bei Röhren ist dies etwas anders, aber da gibt es dann so viele negative Einflüsse wie Ausgangstrafos, innere Kapazitäten und Lastabhängigkeiten, sodass auch da nicht wirklich etwas "Besonderes" machbar wäre.
Und solange wir uns mit MP3 berieseln lassen und die digitalen Geräte und Standarts sehr oft das Limit vorgeben, so lange brauchen wir uns über die Gegenkopplung nicht wirklich den Kopf zu zerbrechen. Eine gut berechnete Gegenkopplung hat noch nie geschadet. Und wer sowas verteufelt, ist meist nicht in der Lage, sowas zu berechnen und richtig zu bauen.
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Stones
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#3
22.11.2009, 16:24

Hallo Richi

Na, wie war Dein Urlaub?
Drauf gekommen ist Marcus, weil ich im Denon-Thread diese Endstufe
eingestellt hatte:

http://cgi.ebay.de/ws/eBayISAPI.dll?View...3DWatching

Er meinte dann, daß er sie sich wohl nicht kaufen würde, weil sie
keine Gegenkopplung hat.

Es gibt auch genügend "Glaubenskriege" über die Gegenkopplung.
Die einen sind Befürworter, die anderen Leute sind Gegner.

http://www.fairaudio.de/hifi-lexikon-beg...plung.html
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(Dieser Beitrag wurde zuletzt bearbeitet: 22.11.2009, 16:36 von Stones.)
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#4
22.11.2009, 17:21

für mich ist, mit den ausführungen von pelmazo und ritchi ( danke ), der krieg beendet ! Wink
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Stones
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#5
22.11.2009, 17:49

Mir ist es ehrlich gesagt wurscht, denn hörbar ist es zumindest bei einem
Transitorverstärker - äh nicht. Big Grin
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#6
23.11.2009, 10:15

woher weisst du das ?

schon mal eine transe ohne gegenkopplung gehört ?
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Stones
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#7
23.11.2009, 10:21

Selbstverständlich, denn ein Kumpel hat die versteigerte Denon
Endstufe. Prost
Da hörst Du absolut einen Unterschied in Bezug auf Amps mit Gegenkopplung.Big Grin
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#8
23.11.2009, 11:53

der klang "ohne gegenkopplung" kann und soll ja dem einzelnen eindeutig gefallen. aber technisch / wissenschaftlich besser ist er imho nicht. da ich eher techniker bin, sagt mir schon theoretisch "mit gegenkopplung" mehr zu. Prost
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Stones
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#9
23.11.2009, 12:04

Du meinst eher - Technikfan, Marcus. Big Grin
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#10
23.11.2009, 12:16

nö, denn ich habe einen technischen beruf --> maschinenbauzeichner, fachrichtungen elektrotechnik und maschinenbau Tongue
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Stones
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#11
23.11.2009, 12:17

Alles klar Marcus.Dann muß ich mal einen Verstärker bei Dir in Auftrag geben. Big Grin Prost Tongue
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richi44
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#12
23.11.2009, 12:20

Ein Transistor hat eine bestimmte Verstärkung, die schaltungsabhängig ist. Das bedeutet, dass entweder mehr Spannung raus kommt oder mehr Strom. Eine Spannungsverstärkung führt bei einem Transistor zwangsläufig zu einem Klirr in der Grössenordnung von 10%. Dies lässt sich nur durch eine Gegenkopplung oder die schon erwähnte Kompensation beseitigen.
Eine Stromverstärkung (Emitterfolger) führt zu einer geringen Verzerrung, je nach Einstellung des Arbeitspunktes. Nur brauchen wir bei einer 100W Endstufe normalerweise zusätzlich eine 20 fache Spannungsverstärkung, damit wir das Ding auch wirklich auf die 100W bringen. Und diese Spannungsverstärkung würde klirren.
Jetzt kann man den Ruhestrom eines Transistors sehr hoch machen, so, dass er 10 mal höher ist als der maxiale Nutzstrom. Das geht in einer Vorstufe und damit bekäme man bei einer Verstärkung von meinetwegen 20 fach einen Klirr von 0,1%. Und damit steuert man dann eine Enbdstufe in Klasse A, bei welcher der Klirr ebenfalls (keine Spannungsverstärkung) bei 0,1% liegen kann. Damit kommt total ein Klirr von maximal 0,14% zustande. Nur bedeutet Klasse A, dass der Endstufen-Ruhestrom IMMER GRÖSSER ist als der maximale Lautsprecherstrom. So ein Ding braucht bei 100W Nennleistung konstant mindestens 250W, die nur verheizt werden und sonst nichts. Da die Netzleistung konstant ist, kann ein Lämpchen nicht flackern. Aber die Stromrechnung treibt einem (neben der Heizerei der Endstufe) den Schweiss auf die Stirn. Und abgesehen davon ist eine Emitterfolgerschaltung (Stromverstärkung ohne Spannungsverstärkung mit geringem Klirr, also übliche Endstufe) vom Prinzip her schon in sich gegengekoppelt.

Es ist möglich, Endstufen "ohne" Gegenkopplung zubauen. Aber es ist Schwachsinn und zeugt eigentlich vom Unvermögen des Entwicklers. Und so ein Ding ist richtigerweise nur in Klasse A betreibbar. Und damit ist es in der Energie-Billanz ganz am Schluss, jenseits von gut und böse. Und ich bin mir ziemlich sicher, dass der Denon zwar möglicherweise auf eine Überalles-Gegenkopplung verzichtet, dass er aber lokale Gegenkopplungen einsetzt.

Und so ganz am Rande: Solange in Blindtests Verstärker beliebiger Preislage bei normaler Lautstärke nicht (oder zumindest nur ausnahmsweise) unterschieden werden können und in der Produktion von Musikkonserven Gegenkopplungen "tonnenweise" eingesetzt werden, solange ist doch jede Diskussion darüber müssig.
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premiumhifi
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#13
23.11.2009, 12:44

(23.11.2009, 12:17)Stones schrieb: Alles klar Marcus.Dann muß ich mal einen Verstärker bei Dir in Auftrag geben. Big Grin Prost Tongue

bitteschön: Big Grin

[Bild: 3426675544_95f983bb8f.jpg]
(23.11.2009, 12:20)richi44 schrieb: ....

Und so ganz am Rande: Solange in Blindtests Verstärker beliebiger Preislage bei normaler Lautstärke nicht (oder zumindest nur ausnahmsweise) unterschieden werden können und in der Produktion von Musikkonserven Gegenkopplungen "tonnenweise" eingesetzt werden, solange ist doch jede Diskussion darüber müssig.

stimmt auffallend Prost
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richi44
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#14
25.11.2009, 10:05

Hallo Marcus, ich will jetzt nicht pingelig sein, aber irgend etwas an Deiner Schaltung stimmt nicht.
Wenn Du die Basis mit 2,7k an die Speisung von 4,5V hängst, kann da im Maximum (4,5V - 0,6V Ube) 1,44mA Basisstrom fliessen. Dieser muss über den Emitterwiderstand nach Masse. Damit ergibt sich bereits eine Anhebung der Emitterspannung.
Und angenommen, der Transistor würde voll leiten, dann könnte von der Speisung über Rc und Re (total 4,5k) maximal 1mA fliessen. Wenn man das alles durchrechnet, so ergibt sich rund 1,8mA am Emitter, aus Ic und Ib. Dabei ist Ib rund 0,8mA. Bei einer Stromverstärkung von 100 (hfe ist tatsächlich grösser) wäre Ic demnach maximal 80mA, was aber durch Rc und Re verhindert wird. Also ist Ic und Ib annähernd gleich gross, was zur Sättigung des Transistors führt. Wir werden also kaum unterschiedliche Spannungen an Emitter und Kollektor bekommen und damit ergibt sich keine Verstärkung.

Weiter könnte selbst bei Vergrösserung von Rb auf 680k (ergibt einen Basisstrom von 5 Mikroampere) die Verstärkung nur dem Verhältnis von Rc : Re werden, also 3,5.

Deine Verstärkerschaltung funktioniert prinzipiell, wenn man die Werte anpasst. Aber sie wäre in Sachen Klirr noch weit vom Ideal entfernt, trotz maximal etwa 10dB Verstärkung. Und auch hier haben wir mit Re eine (Strom-)Gegenkopplung.

Und bei diesen Schaltungen wird üblicherweise Rb vom Kollektor abgenommen, um den Arbeitspunkt zu stabilisieren. Dies bedeutet aber wiederum eine Gegenkopplung, wobei dann die Vertärkung aus dem Widerstandsverhältnis Rb zu R(im Signalweg, 1k) liegt und hier folglich noch 2,7 beträgt, was rund 8,6dB Verstärkung entspricht.

Die folgende Schaltung     arbeitet mit einer Verstärkung in der Grössenordnung (open loop) von 70dB und ist dank der Diff-Stufe und der Konstantstromquellen einigermassen klirrarm. Aber selbst sowas würde man in der Praxis mit einer Gegenkopplung versehen.
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premiumhifi
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#15
25.11.2009, 10:42

ritchi, die schaltung ist einfach "blind" aus dem internet geklaut und war nur ein spass auf stefans aussage Cool

in jedem fall aber weiterhin danke für deine expertisen Hail
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Stones
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#16
25.11.2009, 10:45

Das war mir schon klar, Marcus - Du Schelm. Big Grin
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EL95
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Registriert seit: Jun 2009
#17
25.11.2009, 20:15

Hi!

Am besten man nehme einen beliebigen OPV, gibt ja heute genügend OPV ausreichend großer Leistung und betreibe den ohne Gegenkopplung, mal sehen was dabei rauskommt, alles nur nicht 0Volt im Leerlauf.
Mein erster "OPV" Verstärker war mit TDA2020, 25W Sinus (mit dieser Bauform baut heute keiner mehr), hatte einen ganz hervorragenden Klang, dank starker Gegenkopplung.
Vor 28 Jahren habe ich nicht mehr im Gegensatz zu heute mit Röhren gebaut.
Bei Röhren gehe ich mit Gegenkopplung sehr sparsam um, um den Röhrensound zu erreichen, was mit niedrigem Klirr nichts zu tun hat.

EL95
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9pn9ou
Neuling

Beiträge: 9
Registriert seit: Feb 2011
#18
02.04.2011, 13:00

Gegenkopplung ist unverzichtbar und kommt immer zum einsatz.
ich empfehle: in diesem Forum
Das problem ist, dass meist nicht, zwischen der gegenkopplung zum einstellen des Arbeitspunktes, und der Rückkopplung / Fehlerkorrektur zur Linearisierung, unterschieden wird.
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