Operationsverstärker für hohe Ausgangsströme aufrüsten Drucken
Freitag, den 20. Februar 2015 um 18:54 Uhr

Operationsverstärker für hohe Ausgangsströme mit einer nachgerüsteten Komplementärendstufe aus zwei Transistoren

Für den geplanten Bau eines Transistor Curve Tracers zu Darstellung von Transistorkennlinien war ein Operationsverstärker mit einem hohen  Ausgangsstrom notwendig, der allerdings schwer zu beschaffen war und zudem nicht billig ist. Es gibt aber eine  Lösung aus der Bastelkiste.

Problem: Auf http://www.proaudiodesignforum.com ... ist die Schaltung eines Transistor Curve Tracers aus dem Jahr 1978 beschrieben. Bis auf den Leistungs-Operationsverstärker µA759 sind alle Bauteile zur geringen Kosten leicht beschaffbar. In der Bucht wurde der µA759 für über 100 € angeboten. Es geht aber für den geplanten Einsatz auch für ein paar Cent. Dazu habe ich ein paar  Vorversuche angestellt.

Als Grundlage nahm ich folgende Schaltung:


Nichtinvertierender Verstärker mit Gegentaktendstufe ohne Ruhestrom.

Im Gegensatz zur abgebildeten Schaltung wählte ich als OpAmp einen TL071. Transistor Q2 ist ein BD139. Die Typenbezeichnung des Komplementärtyps (Q1) war nicht mehr lesbar. Beide Transistoren hatten ein B von etwa 200. Als Last (R1) setzte ich 100 Ohm ein. R3 hatte bei meinem Versuchen 10 kOhm. Schließt man R3 kurz und entfernt man R4, hat man einen Spannungsfolger, dessen Spannungsverstärker also mit 1 angenommen werden kann.

Mit R4 und R3 kann die Spannungsverstärkung nach folgender Grundschaltung es nichtinvertierenden Verstärkers eingestellt werden:


Grundschaltung des nichtinvertierenden Verstärkers.

Dabei entspricht hier der R1 dem R4 der ersten Schaltung und R2 dem R3. Demnach hat diese Schaltung die Spannungs-Verstärkung

V = Uaus / Uein = (R1 + R2) / R1

Das kann man sich einfach erklären, wenn ein idealer Operationsverstärker angenommen wird. V = Uaus / Uein. An R1 + R2 liegt die Ausgangsspannung an, an R1 die Eingangsspannung. Der Spannungsabfall an den Widerständen ist proportional zu ihren Widerstandswerten.

Die Schaltung in der Praxis: Auffallend bei dieser Gegentaktschaltung ist die fehlende Ruhestromeinstellung. Durch die hohe Verstärkung des Operationsverstärkers gibt es aber kaum feststellbare Übernahmeverzerrungen, die mit zunehmender Arbeitsfrequenz allerdings zunehmen, da dann die Leerlaufverstärkung des Operationsverstärkers abnimmt. Da der geplante Transistor Curve Tracer allerdings nur mit maximal 1 kHz arbeitet, fällt die kleine Übernahmeverzerrung praktisch nicht auf.


Praktischer Aufbau in wilder Drahtigel-Technik. Die beiden Endtransistoren stammen aus der Schrottkiste.


Verdrahtung mit dem Funktionsgenerator, dem Oszilloskop und dem Doppelnetzteil in der gelebten Bastelpraxis.


Unten das Eingangssignal, oben das Ausgangssignal von etwa 2 Vss. Aufgenommen bei etwa 1 kHz.

Bei 100 mA maximalen Spitzenstrom mit einem Dreiecksignal wurden die Transistoren handwarm. Entfernte man die Last von 100 Ohm, änderte sich das Schirmbild nicht. Die maximale Ausgangsspannung betrug bei +/- 15 Volt Versorgungsspannung 20 Vss. Das reicht aus, um Ausgangskennlinienfelder bis 100 mA Kollektorstrom und 10 Volt Kollektor-Emitterspannung darzustellen.

Alternativen: Als Operationsverstärker mit hohen Ausgangströmen kämen auch ganz einfach Audio-Endstufen-ICs in Frage, die sich mit einer symmetrischen Speisespannung betreiben lassen. Dies ist zum Beispiel beim TDA2030 der Fall, den es sehr günstig in der Bucht aus China gibt. Somit könnte dann ein Transistor-Kennlinienschreiber für Leistungstransistoren realisiert werden, der noch Kollektorströme von über 2 A darstellen kann. Es führen eben verschiedene Wege zum Ziel.

Zuletzt aktualisiert am Samstag, den 07. März 2015 um 08:29 Uhr