Endstufe MH-P120

Ultralineare MOSFET Endstufe von Dr. Borgmann.

Im Januar 2022

… habe ich im Web diese Endstufe von Dr. Borgmann gefunden, die mich magisch angezogen hat. Ich habe die Erlaubnis, dieses Projekt hier vorzustellen und das vorhandene Projektmaterial zu benutzen – dafür herzlichen Dank!

Nicht dass ich nun unbedingt einen neuen Verstärker brauche oder im Jahr 2022 nach Wundern in der Verstärkerentwicklung suche, aber das Konzept dieser Endstufe ist für mich sehr interessant und regt förmlich zum Nachbau an. Zumal ich fast alle Bauteile in ausreichenden Stückzahlen im Fundus habe, somit sollten die Kosten überschaubar bleiben. Die PCB-Layouts wurden vom Autor kürzlich überarbeitet, sodass sie problemlos z.B. bei Fa. AISLER importierbar sind.

Die Links dazu finden sich ganz unten auf dieser Seite.

Ansicht der Endstufen-Hauptplatine für einen Kanal.

Ich habe auch gleich Platinen bestellt und werde im Forum einen Baubericht zu dieser Endstufe erstellen.

Parameter

input stage supply voltageVmin., typ., max.+- 55, +- 60, +- 65
power stage supply voltageVtyp.+- 35
output powerWRL = 4 Ohm135
frequency responseHz+- 0.2dB15 – 300000
gainbandwidth productMHztyp.24
total harmonic distortion%< 0.0001
IM SMPTE%Pout = 20W< 0.0001
IM CCIR%Pout = 20W< 0.0001
signal / noise ratiodBmin.-110
damping factor20Hz to 20kHz10000
dc input currentµAmax.< 0.001
slew rateV/µstyp.> 300

Ich möchte an dieser Stelle darauf hinweisen, dass ich diesen Verstärker nur nachbaue, weil er mir gefällt. Mit meinem Standard Mess-Equipment bin ich auch nicht in der Lage, die Daten exakt nachzuprüfen und werde auch keine klanglichen Beschreibungen abgeben.

Für die Vorstellung des Konzepts ein Auszug aus der Website des Autors:

Das Blockschaltbild hat gegenüber dem klassischen Ansatz einige Besonderheiten zu bieten. Die Vorstufen, also die Eingangs- und die Korrekturstufe werden getrennt von der Leistungsstufe mit Spannung versorgt. Dabei bekommen die Vorstufen eine von VRegP1 und VRegN1 geregelte Spannung angeboten. Diese Spannungen sollten mindestens 15V über der Endstufenspannung liegen. Das liegt an der Korrekturstufe, die eine entsprechende Spannungsüberhöhung benötigt, um ihre Aufgabe zu erfüllen.

Die Korrekturstufe ist das eigentliche Herz der Endstufe. Sie misst die Differenz zwischen der Eingangsspannung und der Ausgangsspannung der Leistungsstufe und addiert diesen Fehler zur eigentlichen Signalspannung. Dies ist eine Mitkopplung, kann aber mit Ringverstärkung <1 nicht zu Schwingneigungen führen. Die Fehlerkorrektur erzeugt eine extrem lineare Leistungsstufe mit einem open loop Ausgangswiderstand von einigen mOhm weit über den Audiofrequenzbereich hinaus. Das schafft auch die monströseste Klasse A Endstufe nicht. Und wenn man nun schon eine Leistungsstufe hat, die nicht durch Aussteuerung an komplexen Lasten in ihren Eigenschaften moduliert werden kann, darf man auch wieder Gegenkoppeln. So eine Endstufe schwingt nicht mal, wenn sie einen großen Kondensator als Last sieht (wie eine nicht gegengekoppelte Endstufe).

So vereint dieses Design die Vorteile einer Klasse A Endstufe ohne Gegenkopplung mit den Vorteilen einer Klasse AB Endstufe mit Gegenkopplung.

Den beiden benötigten Spannungsreglern hat der Autor ein eigenes Kapitel gewidmet. Wenn du dich näher dafür interessierst, kannst du im Originalbeitrag weitere Informationen dazu finden. Es gibt eine ausführliche Erklärung des Funktionsprinzips und warum diese Spannungsregler so wichtig für die Endstufen sind und einige Diagramme der Messungen.

Daten:

min.typ.max.
input voltage rangeVUa + 3,5Ua + 20V
output impedancemOhm
(1Hz – 20kHz, Ua=50V, Ia, dc=50mA)
1
output impedance nonlinearity%
(1mA 1kHz, Ua=50V, Ia, dc=50mA)
0.039
dc power supply rejectionmV/V0.4
ac power supply rejectionmV/V (20Hz – 20kHz)0.03

Auszug aus der Website des Autors:

Der Spannungsregler besteht im Kern aus einem minimalisierten Operationsverstärker mit einem Differenzverstärker (Q4,Q5), der über eine Kaskode (Q6,Q7) auf eine Stromquelle (Q3,R4) arbeitet. Mit dieser Stufe wird auch die Spannungsverstärkung erzeugt. Die Ausgangsstufe besteht aus einer diskreten Darlingtonstufe (Q8,Q9). R8 und C4 zur LAG-Kompensation der Ringverstärkung wurde in meinen Aufbauten nie benötigt.

Die Referenzspannung wird von einer Z-Diode (D4) erzeugt, die ihrem Strom aus einer Stromquelle (Q2,R3) bekommt. Auch die Referenz dieser Stromquelle (D1) wird wiederum von einer Stromquelle (Q1,R1) gespeist. So entsteht die breitbandige Versorgungsspannungsunterdrückung. Nach einem Tiefpassfilter (R6,C3) wird die Referenz auf den positiven Eingang des Operationsverstärker geschaltet.

Die Gegenkopplung vom Ausgang auf den negativen Eingang des Operationsverstärkers wird über den Spannungsteiler R11,R12,R13 realisiert. Die gezeigte Dimensionierung ist für eine Ausgangsspannung von 50V ausgelegt.

Vorderseite
Rückseite

Für negative Spannungen müssen alle NPN durch PNP und vice versa ersetzt werden und alle Dioden und Kondensatoren mit vertauschter Polarität verbaut werden.



LIZENZ

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Dieses Projekt darf laut vorliegender Genehmigung mit seinen Bestandteilen auf diylab.de veröffentlicht werden.