Hallo, möchte einen Vorverstärker bauen, ähnlich einer Kondensatorkapsel, wo ich am Kollektor eine lange Leitung anschließen kann. Also z.B. Tonabnehmer an einen S-FET (Gate) und dann Ausgang ans Kabel und am Ende des Kabels Spannung einspeißen. Gibt es einen Tipp, welcher Transistor geeignet ist, welche Schaltung? Danke.
Wie lang ist denn die Leitung? Man kann mit 100pF/m Kabelkapazität rechnen. Damit und mit der gewünschten Bandbreite ergibt sich der Drainwiderstand des SFET. Nun noch den Drainwiderstand durch die gewünschte Verstärkung teilen und man hat die inverse Steilheit des SFET und sucht sich den dann anhand der Datenblätter aus.
Hallo Jens, > möchte einen Vorverstärker bauen, ähnlich einer Kondensatorkapsel, wo > ich am Kollektor eine lange Leitung anschließen kann. Bitte beschreibe genau was Du moechtest. Das Schaltbild passt nicht zu einem allgemein verwendbaren NF-Vorverstaerker, sondern zu einem Ladungsverstaerker, wie er in den Elektetmikrofonkapseln eingebaut ist. Willst Du - Wissen, welcher Transistor fuer DIESE Schaltung geeignet ist? - Eine passende Schaltung fuer einen Mikrofonverstaerker, an den Du eine lange Leitung anschliessen kannst. - Wissen wie man einen Tonabnehmer (welchen?) an einen FET anschliesst? - ..... Deine Schaltung ist gut zum Verstehen einer Elektrtkapsel mit eingebautem Vorverstaerker, aber nicht zum Anschliessen eines langen Kabels an einen Tonabnhemer. Da gibt's besseres. Schreibn doch mal, um welchen Tonabnhemer es sich handelt, wie lange das Kabel sein soll und warum dazwischen ein Vorverstaerker soll.... Gruss Michael
Danke erst mal. Die Schaltung mit dem hohen Wid. ist aus eine Mikrofonkapsel (I-Net Beitrag). Der hohe Widerstand ist im SFET integriert. Ich möchte einen Piezzoschallwandler (diese kleinen Scheiben) mit einem ca. 20m langen abgeschirmten Kabel verbinden. Habe als Test einen Transistor genommen und von B zu C einen Widerstand von 100K geschaltet. Basis an den Tonabnehmer und C und Masse über das Kabel raus geführt. Am Ende dann einen Kollektorwid. an VCC und das Ergebnis war recht gut (außer leichtem Brummen). Meine Frage ist, ob es eine bessere (auf das Rauschen/Brummen/Wirkungsgrad bezogene) Variante gibt. Der Piezzoschallwandler soll eine Erschütterung dedektieren (eben 20m entfernt), muss also sehr hoch verstärkt werden. Es reicht vielleicht ein Transistor? Aber die Dimensionierung?
Sicher o.k., aber ich darf nur mit 2 Drähten rausgehen (ähnlich Mikrofonkapsel), also Masse und Open-Kollektor. Habe keine weitern Kabel mehr - alles schon verlegt (leider).
Für einen Piezowandler solltest du tatsächlich einen SFET und keinen Bipolartransistor als Verstärker nehmen. Wie man das vereinfacht dimensioniert habe ich oben schon einmal beschrieben. Aber zu den für die Dimensionierung wichtigen Daten hast du ja nichts gesagt. Eine Kaskodeschaltung bringt hier nur etwas, wenn du wegen der Kabelkapazität Probleme mit der oberen Grenzfrequenz hast.
ArnoR schrieb: > Eine Kaskodeschaltung bringt hier nur etwas, wenn du wegen der > > Kabelkapazität Probleme mit der oberen Grenzfrequenz hast. Um die obere Grenzfrequenz ging es hier nur sekundär. Man kann den Kollektorwiderstand dadurch sehr gut ans andere Kabelende verlagern, weil eine nachfolgende Verstärkerschaltung in Basisschaltung einen sehr niedrigen Eingangswiderstand hat und somit das Kabel als Störquelle eliminiert wird. Ich betreibe meine abgestzte DCF77 Antenne genau so, und kann deswegen ohne Probleme 100m RG174 verwenden, ohne das Signal negativ zu beeinflussen. Der Hauptvorteil ist tatsächlich das man keinen zusätzlichen Leiter für die Stromversorgung des Eingangstransistors braucht, und die zweite Stufe sehr großsignalfest ist. Ralph Berres
Ralph Berres schrieb: > Man kann den Kollektorwiderstand dadurch sehr gut ans andere Kabelende > verlagern > Der Hauptvorteil ist tatsächlich das man keinen zusätzlichen Leiter für > die Stromversorgung des Eingangstransistors braucht Aber so ist das doch auch bei einer einfachen Verstärkerstufe, auch dort kann man den Drainwiderstan ans andere Kabelende legen. Nur hat man dort die anderen genannten Vorteile nicht.
Nochmal zum Zweck der Übung. Eigentlich will ich nur eine Erschütterung auf einer kleinen (50x25cm) Gehwegplatte messen, quasi als Alarmmesser. Also, wenn jemand drüber geht, denn gibt es eine "Erschütterung". Das habe ich ausprobiert, aber der Ausschlag ist so gering, dass ich viel verstärken muss und dann dementsprechend Störgeräusche habe (Brummen). Habe als Test einfach mal den SFET aus der Mikrofonkapsel verwendet. Das funktioniert. Nun müsste ich nur noch das Brummen weg bekommen.
Die Frage ist dabei woher das Brummen kommt. Wird es in den Sensor eingekoppelt und mitverstärkt oder ins Kabel eingekoppelt? Das kannst du durch Eingangskurzschluss ermitteln. Wenn das Brummen jetzt weg ist, erfolgt die Einkopplung in den Sensor, ansonsten ins Kabel. Bei Einkopplung ins Kabel hilft die Kaskodeschaltung, bei Einkopplung in den Sensor musst du filtern oder abschirmen.
Hallo Jens, > Ich möchte einen Piezzoschallwandler (diese kleinen Scheiben) mit einem > ca. 20m langen abgeschirmten Kabel verbinden. > Der Piezzoschallwandler soll eine Erschütterung dedektieren (eben 20m > entfernt), muss also sehr hoch verstärkt werden. Hey, das ist doch mal eine Spitzenaussage...endlich. Ich habe hier eine prima Schaltung dafuer. Ich benutze sie fuer ebensolche Aufnehmer und registriere 10000km entfernte Erdbeben damit. Die Auswerteschaltung habe ich hier nicht gezeigt, denn die beinhaltet eine Menge mehr Gehirnschmalz. Die untere Grenzfrequenz liegt bei meinen Teilen bei 0.1Hz. Hanegt von dem von Dir benutzten Piezo ab (Kapazitaet). Der Eingangswiderstand ist durch die Bootstrapschaltung ungefaehr 100 MOhm. Wenn Du eine andere Betriebsspannung benutzt, musst Du evtl. R6 anpassen (mit Simulation wie LTSpice oprtimieren!). Die Schaltung ist auch ohne den zweiten Transistor funktionsfaehig (Statdessen ein R), hat aber dann schlechtere Performance. Achtung: Bei EInschalten dauert es wegen der hohen Impedanzen lange, bis das Ausgangssignal stabilisiert. Gruss Michael
Das Brummen bekommst Du nur weg, wenn der Piezo-Geber komplett geschirmt ist. Das kommt daher, dass der Eingang der Schaltung so hochohmig ist. Ist auch garkein Problem: Wenn Du eine normale Piezoscheibe hast, dann befestigst Du darauf einfach ein Gewicht. Damit die Resonanzfrequenz dieses Beschleunigungsaufnehmers - was anderes ist das nicht - moeglichst klein ist, ein moeglichst grosses Gewicht ;-) Dann das ganze mit dem Verstaerker in ein wasserdichtes Aluminiumgehaeuse verklebt (kraftschluessig) in den Sand unter Deiner Wegplatte gelegt. Sollte sich das Teil irgendwo dennoch Brumm einfangen (bei mir passiert das bei extrem hohen Empfindlichkeiten der nachfolgenden Stufen natuerlich auch) dann laesst sich das einfach ausfiltern. Entweder mit einem Notch-Filter, wenn Du die Frequenzen ueber 40 Hertz auch auswerten willst. Bei Dir reicht aber ein Messbereich bis 20Hz. So kannst Du leicht ein Tiefpass mit 30Hz Grenzfrequenz nachschalten und der Brumm ist weg! Der o.a. Eingangteil hat uebrigens die Verstaerkung 1, Gruss Michael
Hallo Jens, in den allermeisten Fällen ist das eine Aufgabe für einen Operationsverstärker. Welche Eingangsimpedanz benötigst Du, und bei welcher Frequenz willst Du arbreiten. Gruß, Michael > möchte einen Vorverstärker bauen, ähnlich einer Kondensatorkapsel, wo > ich am Kollektor eine lange Leitung anschließen kann. > > Also z.B. Tonabnehmer an einen S-FET (Gate) und dann Ausgang ans Kabel > und am Ende des Kabels Spannung einspeißen. > > Gibt es einen Tipp, welcher Transistor geeignet ist, welche Schaltung?
Michael Lenz schrieb: > in den allermeisten Fällen ist das eine Aufgabe für einen > Operationsverstärker. Hallo Michael, das ist in den wenigsten Faellen eine Aufgabe fuer einen Operationsvertaerker. Gruende gibt es genug. In diesem Fal ist die hochintegration bei OPAs kontraproduktiv, z.B. fuer die Fernspeisung. Ausserdem liegen die Beinchen selbst bei DIP Packages viel zu nah beieinander, um im Praktischen Aufbau eine Eingangsimpedanz von 300-500MOhm zu erreichen. Ich arbeite seit Jahren an der Entwicklung von seismischen Aufnehmern und Signalaufbereitung und kann Dir versichern, dass niemand ernsthaft Operationsverstaerker fuer diesen Bereich einsetzt. Der Fragesteller war sehr klar: Seismischer Aufnehmer mit Piezogeber. Damit sind Signalstaerke und Impedanz (unendlich) ebenso klar wie der Frequenzbereich. Wenn Du weisst, wie man diese klar umrissenen Anforderungen mit OPA erfuellt, solltest Du das hier schreiben anstatt mit Allgemeinplaetzen um Dich zu werfen, denn das hilft keinem Fragesteller. Gruss Michael
Danke an alle, ich denke, es wird der 2SK170 als Eingangsstufe und ein Widerstand, ähnlich wie beim Elektretmikro. Was meinst Du (Michael) mit dem Gewicht? Die Scheibe ist ja ein Messingblättchen und darauf die graue empfindliche Schicht, welche ziemlich schnell wegschmilzt beim Löten. Wenn ich darauf ein "Kleinstgewicht" montiere, wird der übertragene Frequenzbereich wesentlich tiefer - logisch. Meinst Du das? Ansonsten würde ich das Blättchen (Piezzo) in den Stein einkleben und vorher natürlich in eine abgeschirmte Metallkapsel stecken. Der Schaltplan am Blättchen wäre dann nur SFET, Gate an Piezzo und z.B. 4,7MOhm Widerstand zwischen Gate und Source, Source als Masse und Drain als Ausgang.
Hallo, > Was meinst Du (Michael) mit dem Gewicht? Die Scheibe ist ja ein > Messingblättchen und darauf die graue empfindliche Schicht, welche > ziemlich schnell wegschmilzt beim Löten. Wenn ich darauf ein > "Kleinstgewicht" montiere, wird der übertragene Frequenzbereich > wesentlich tiefer - logisch. Meinst Du das? Ja. Deine Piezoscheibe hat eine Resonanzfrequenz von mehreren kHz. Unterhalb der Resonanzfrequenz sinkt die Ausgangsspannung mit 12dB/Oktave. Das bedeutet, dass Du bei den interessierenden Frequenzen 1..20Hz >80dB geringere Empfindlichkeit hast.....und das musst Du erst mal wieder per Verstaerkung herausholen...... Wenn Du die Membrane schwerer machst, dann reduziert sich die Resonanzfrequenz. Kleb mal ein paar Cenststueckchen oder M10er Muttern auf, und die Resonanzfrequenz liegt leicht unter 50 Hz..... Stell Dir vor: Jetzt verlierst Du nur noch 20dB. Hast also mit einer M10er Mutter 60dB verstaerkt und das ohne Stromverbrauch. > Ansonsten würde ich das Blättchen (Piezzo) in den Stein einkleben und > vorher natürlich in eine abgeschirmte Metallkapsel stecken. Der > Schaltplan am Blättchen wäre dann nur SFET, Gate an Piezzo und z.B. > 4,7MOhm Widerstand zwischen Gate und Source, Source als Masse und Drain > als Ausgang. Ah, verstehe...."fremdgespeist". 4.7MOhm ist recht klein fuer einen Piezoeingang. Piezos haben je nach Grosse leicht eine Eigenkapazitaet von mehreren Nanofarad. Damit hast Du dann schon einen Hochpass geschaffen, 100-500Hz Grenzfrequenz. Und damit daempfst Du Frequenzen von 1..20Hz gewaltig. Die EIngangsimpedanz sollte 10 bis 100 mal grosser sein! Also besser mal einen Probeaufbau machen. Ich wuerde das ganze, eingepackte Kaestchen, lieber unter der Gehwegplatte anbringen...was dachtest Du? Gruss Michael
Andere Idee wäre, für 0,65 eine Elektretkapsel zu opfern, dort ist ja der SFET mit dem intergrierten hohen Widerstand drin. Mein Muster läuft ja damit. Das mit den Resonanzgewichten probiere ich heute aus, ich habe das auch schon gemacht für ein Instrument mit einem Minigewicht (mit einem Stück kleinem Nagel), da kamen die Bässe wunderbar. Die Fläche unter der Platte ist eben, aber vielleicht kann man da einen Platz finden. Andere Idee (werde ich probieren) wäre, eine Art Nagel in die Platte zu stecken/kleben und diesen dann mit dem Kästchen zu verbinden, so dass der Stein fest mit dem Gehäuse verbunden ist. Danke erst mal ...
@ArnoR >Wie lang ist denn die Leitung? Man kann mit 100pF/m Kabelkapazität >rechnen. Damit und mit der gewünschten Bandbreite ergibt sich der >Drainwiderstand des SFET. Hallo Arno, nur mal zum verständnis, meinst du die Grenzfrequenz oder wirklich die Bandbreite. Wenn ich dich richtig verstanden habe! Denks du an einem Tiefpassfilter. R ____ ----|______|----------- | | _ _ Kabelkapazität | | ----------------------- Sorry mich interesiert dein vorgehnsweise. Das hört sich vernünftig an. Danke
Ich bin davon ausgegangen, dass die untere Grenzfrequenz=0 ist und dann sind Bandbreite und obere Grenzfrequen gleich, gemeint ist natürlich die obere Grenzfrequenz. Mit 20m Kabel, also C=2nF und Grenzfequenzen im Hertz-Bereich erhält man für R Werte im Megaohm-Bereich. Dies ist jetzt keine gute Dimensionierungsgrundlage. Was du eigentlich messen wolltest , also welche obere Grenzfrequenz nötig ist, hast du ja erst später gesagt. Falls tatsächlich verstärkt werden soll, würde ich jetzt einen SFET mit einigen mA Idss nehmen und den Drainwiderstand entsprechend auswählen. z.B. BF256A mit Idss=5mA ->Drainwiderstand=500 Ohm, dann erhält man bei Ugs=0 etwa Ids=5mA und Uds=2,5V. Die Verstärkung ist mir der Steilheit des SFET von 6mA/V etwa 3-fach. Eine höhere Verstärkung erreicht man durch Einsatz einer Konstantstromquelle anstelle des Rd. Falls nur eine Impedanzwandlung ohne Verstärkung gemacht werden soll, geht die oben gezeigte Schaltung von mexman.
Die Schaltung von mexman geht aber nicht über nur 2 Drähte -- oder doch? Wenn ja wie?
Hallo Jens, geht. Gib mir ein paar Tage das rauszusuchen. Hatte ich auch in Betracht gezogen, dann aber nicht gebraucht. Gruss Michael
Die Schaltung von mexman geht nicht über 2 Drähte. Es muss +Ub, Masse und der Ausgang übers Kabel geführt werden. Bei der einfachen Schaltung entfällt die Leitung für +Ub. Warum willst du diese Schaltung nehmen? Es ist besser, gleich direkt am Sensor zu verstärken, auch wenn es nur 3-fach ist, als das Signal das Kabel lang zu führen und dann die eingekoppelten Störungen mit zu verstärken.
Hallo, kann ich zu diesem Fred noch eine Frage stellen, verfolgt den noch jemand? Mark
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