Composite
Chipamps

Composite Chipamp Endstufen (Platinen verfügbar)

Composite_Single_05_web

Bezeichnung

Stückpreis

Single Amp (neu: rev. 0.5)

19€

Parallel Amp

nicht mehr verfügbar

Ungeregeltes Netzteil

14€

Geregeltes Netzteil (nicht optional)

gerade ausverkauft (14€)

Soft-Start-Modul (neu: rev. 0.8)

22€

LME49740

nicht mehr verfügbar

LM4780

nicht mehr verfügbar

Versand innerhalb D

 Päckchen 7€

Teilesätze Mouser (optional)

Stückpreis

Single Amp

9€

Ungeregeltes Netzteil

15€

Aktuelle Version Aufbauanleitung: 1.10, Feb 2019

Diese Versionen von Endstufen mit den bekannten und geschätzten Chipamps LM3886 und LM4780 bedienen sich eines besonderen Tricks: Die Chipamps werden durch die Gegenkopplung des für Audio-Anwendungen hervorragend geeigneten Operationsverstärkers LME49740 bzw. LM4562A (single rev. 0.5), welche eine überdurchschnittliche Linearität aufweisen, weiter korrigiert.

Diese Maßnahme liniearisiert somit das bereits sehr gute Verhalten der Chipamps nochmals deutlich, da die open loop gains beider Verstärker voll zum Tragen kommen. So kommt es, daß ein Composite Verstärker laut Simulation noch fast 20dB mehr loop gain bei 20KHz übrig hat als ein einfach beschalteter mit dem selben Verstärkungsfaktor. Im Tiefton ist es sogar deutlich mehr. Also werden Verzerrungen noch geringer, der Dämpfungsfaktor steigt und die Einflüsse des Netzteils werden stärker unterdrückt.

Auf diese Weise lässt sich ein sehr einfacher und sehr günstiger Verstärker mit nahezu perfekten Eigenschaften realisieren (siehe Messungen), denn auch alle positiven Eigenschaften des Chipamps bleiben erhalten. Da wären hauptsächlich die thermische Kopplung der Transisitoren zu nennen, welche die Übernahmeverzerrungen bei Class A/B senkt. Dazu kommen Überlastschutz bzw. Kurzschlussfestigkeit, was bei Texas Instruments SPiKe Protection genannt wird. Somit benötigt man nicht auch noch allerhand Schutzschaltungen, welche bei diskret aufgebauten Verstärkern angeflascht werden müssen.

Das Eigenrauschen ist ebenfalls extrem niedrig und wird selbst bei Chassis mit hoher Empfindlichkeit am Hörplatz auch ohne Musik nicht hörbar sein.

Der Eingang der Verstärker ist balanced, um Störungen nachhaltig zu unterdrücken. Man könnte mit entsprechendem Adapterkabel unbalanced Quellen direkt anschließen. Die typische CMRR liegt bei ca. 70dB, was für Audio-Anwendungen im Heimbereich einen hervorragenden Wert darstellt. Es wird jedoch empfohlen, einen balanced Vorverstärker zu verwenden.

Es gibt zwei Versionen der Endstufen:

- Einen einfachen Verstärker mit LM3886
(ca. 30W an 8 Ohm und ca. 50W an 4 Ohm mit 18V Trafo oder
ca. 38W an 8 Ohm und ca. 68W an 4 Ohm mit 21V Trafo).

- Einen Parallel-Verstärker mit LM4780 für höheren Ausgangsstrom (ca. 60W an 4 Ohm und ca. 100W an 2 Ohm mit 18V Trafo). Wie man sieht, kann diese Version mit 18V...21V Trafos und entsprechender Kühlung auch 2 Ohm Lasten treiben.

Man könnte zwei der jeweiligen Version brücken, um die Ausgangsspannung weiter zu erhöhen. Aber diese Maßnahme ist höchstens für Subwoofer hilfreich, da die benötigte Ausgangsspannung für “normale” Lautsprecher typischerweise bei wenigen Volt liegt.

Beide Versionen haben im Ausgang ein Zobel Netzwerk für HF-Stabilität und ein Thiele Glied, um kapazitive Lasten zu entkoppeln.

Die Verstärkung beträgt 10-fach (20dB) für eine ausgewogenere gain-structure. Endstufen haben normalerweise eine viel zu hohe Verstärkung, welche im Vorverstärker mit Abschwächung kompensiert wird; auf Kosten des Signal-Rauschspannungs-Abstands.
Falls erforderlich, kann man die Verstärkung einfach auf 26dB anheben (20-fach). Bei der Single Version geschieht das einfach per Jumper. Informationen dazu gibt es in der Aufbauanleitung.

Die Leistung von Transformatoren und die Größe für benötigte Kühlkörper kann anhand dieser Berechnungshilfe ermittelt werden.

Prinzip Schaltbild des einfachen Verstärkers:

Comp_single_sch_05

Layout des einfachen Verstärkers:

Composite_Single_05

Prinzip Schaltbild des parallelen Verstärkers:

Comp_parallel_sch_03

Layout des parallelen Verstärkers:

comp_parallel_brd

Zu den Verstärkern gibt es zwei Netzteile. Ein reguliertes für die OPs und eine optionale aktive Frequenzweiche (auch DSP). Das zweite Netzteil ist nicht reguliert und versorgt nur die Chipamps.
Beide haben Anschlüsse für bis zu vier Verstärker. Allerdings kann das ungeregelte nur bis zu 4 einfache Verstärker versorgen, wenn diese aktive Lautsprecher treiben und sich die Leistung entsprechend verteilt. Ansonsten sind 2 Verstärker das Maximum.

2 gebrückte Verstärker müssten am selben ungeregelten Netzteil hängen.

Das geregelte Netzteil steuert auch die Mutefunktion der Chipamps, sodaß gewärleistet ist, daß man alle Komponenten inklusive einer aktiven Frequenzweiche gemeinsam ohne Störgeräusche ein- und ausschalten kann. Die Mutefunktion kann auch manuell betätigt werden. Dieses Netzteil wird immer benötigt.

Beide Netzteile werden idealerweise von einem einzigen 2 x 18V...21V Trafo gespeist. 2 x 18V sind häufig völlig ausreichend.

Schaltplan geregeltes Netzteil +-17V, 2x1,4A:

PWS_reg_sch

Layout geregeltes Netzteil:

PWS_reg_brd

Schaltplan ungeregeltes Netzteil:

PWS_unreg_sch

Layout ungeregeltes Netzteil, Siebkapazität 2 x 22.000 uF:

PWS_unreg_brd

In Ringkern-Trafos fließt bis zur Magnetisierung ein sehr hoher Strom beim Einschalten, welcher ab einer gewissen Größe des Trafos (ca. 300VA) gerne die Netzsicherung ausslöst. Für solche Fälle wird ein potentes und sicheres Soft-Start-Modul angeboten, welches sich manuell oder per Remote-Spannung von einem Vorverstärker aktivieren lässt.

Das Modul bietet Anschlüsse für bis zu 3 Trafos und kann insgesamt 1200VA schalten. Der initiale Strom ist durch einen robusten NTC auf ca. 3A begrenzt.
Phase und Nulleiter werden getrennt geschaltet. Somit sind die zu schaltenden Trafos im ausgeschalteten Zustand sicher netzspannungsfrei.
Das Layout sollte bezüglich Spannungsfestigkeit und Stromverträglichkeit ebenfalls sicher sein.

Das Modul wird von einem Öko-Trafo versorgt, um die Standby-Leistung zu minimieren und während des Betriebs sind nur 2 Relais aktiv.

Schaltplan Soft-Start-Modul rev. 0.8:

AutoStart_08_sch

Layout Soft-Start-Modul rev. 0.8:

AutoStart_08_brd

Warenkörbe bei Reichelt:

Single Verstärker (rev. 0.4)

Single Verstärker (rev. 0.5)

Parallel Verstärker

Geregeltes Netzteil

Ungeregeltes Netzteil

Soft-Start-Modul (rev. 0.6)

Soft-Start-Modul (rev. 0.8, neu)

Die Warenkörbe sind für je eine Platine. Weitere empfohlene Materialien sind ebenfalls enthalten. Der Preis spiegelt also nicht die tatsächlichen Bauteilkosten wider und man muss sich aussuchen, was man gerne hätte bzw. was man benötigt ! Das sollte anhand der Bilder und den Beschreibungen in der Aufbauanleitung kein Problem sein.

Warenkörbe bei Mouser (Sprache kann man oben rechts auf Deutsch umstellen):

Single Verstärker (rev. 0.4 und 0.5)

Parallel Verstärker

Ungeregeltes Netzteil

Soft-Start-Modul (rev. 0.8, neu)

Es wird Material von beiden Lieferanten benötigt (nicht Reichelt oder Mouser).

Empfohlene Teile Bürklin:

  • Fischer Elektronik Kapton KAP 218 Folie für LM3886: 61 B 5872
  • 0,1Ohm/5W Metallbandwiderstand Parallel-Amp (2 pro Amp benötigt): 36 E 450
  • Fischer Elektronik Kühlkörper

Eine Stereo-Endstufe kann mit der Single-Version ab ca. 175€ gebaut werden, Netzteile, Trafo und Kühlung inklusive (ohne Gehäuse).
Eine Stereo-Endstufe kann mit der Parallel-Version ab ca. 230€ gebaut werden, Netzteile, Trafo und Kühlung inklusive (ohne Gehäuse).
Der Preis pro Kanal bei Multi-Amp-Setups für aktive Lautsprecher ist noch geringer, da die Anzahl der Netzteile, Trafos und Kühlkörper gleich bleibt.

Class-D Verstärker bieten gegenüber diesen "Über-Chipamps" lediglich den Vorteil der höheren Effizienz und der damit einhergehenden verringerten Abwärme. Die Leistung der Schaltverstärker wird in den allerwenigsten Fällen tatsächlich benötigt bzw. abgerufen.
Zum Vergleich: Hintergrundmusik benötigt typischerweise Leitungen im mW Bereich ! Für lautes Hören sind wenige Watt erforderlich, selbst bei wirkungsgradschwachen Lautsprechern.
Nur größere Tieftöner bzw. Subwoofer benötigen je nach Treiber und Gehäuse mehr Leistung. Wie gesagt könnte man diese Amps aber leicht brücken.

Technische Fragen werden, so weit möglich, im Thread Balanced Endstufen mit Chipamp beantwortet. Dort soll man auch die Bilder der fertigen Geräte posten. Natürlich sollen sich die Leute hier auch gegenseitig helfen und Tips posten, ganz normaler Forumsalltag halt.

Updates zum Projekt gibt es ebenfalls auf der News Seite. Also regelmäßig vorbeischauen.

Last updated 28-Mai-2019