Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Durchsicht Schaltplan für Audio-Vorverstärker


von Matt B. (mattb)


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Hallo,

ich brauche einen Audio-Vorverstärker um den Pegel eines Mono-Signals 
einzustellen. Das Signal kommt von einem Funkgerät. Daher muss auf die 
Audioqualität nicht so viel Rücksicht genommen werden.

Dabei habe ich mich an der Schaltung auf 
http://www.loetstelle.net/projekte/opa2134dil/opa2134dil.php orientiert.

Allerdings habe ich die Schaltung etwas angepasst.
Das eingespeisste Signal soll im Bereich von +-10dB einstellbar sein.

Meine Überlegung dafür:
Ich verwende einen Spannungsteiler in Form eines Potis um den 
Ausgangspegel einzustellen. Darauf folgt ein OP mit einer konstanten 
Verstärkung von 10. Damit der Eingangswiderstand der Schaltung nicht zu 
gering wird verwende ich den zweiten OP im Gehäuse des OPA2134 als 
Impedanzwandler direkt am Eingang.

Der Spannungsteiler ist (wenn ich mich nicht irre) so dimensioniert:
- Poti am "oberen" Anschlag -> Verstärkung um +10dB:
     Durch den Spannungsteiler wird das Signal nicht gedämpft
     Der OP mit V=10 verstärkt das Signal um 10dB

- Poti am "unteren" Anschlag -> Verstärkung um -10dB:
     Spannungsteiler dämpft das Signal um den Faktor 100
     Der OP verstärkt das Signal wieder um 10dB
     -> Gesamtverstärkung = -10dB

Stimmt diese Überlegung soweit?

Hat jemand vielleicht noch andere Verbesserungsvorschläge?
Danke

von ArnoR (Gast)


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> Stimmt diese Überlegung soweit?

Nein. Verstärkung/Dämpfung um den Faktor ist +/-20dB. Der 2.OPV 
verstärkt 11fach also 21db. Willst du nun V~0,1...10 (-20dB...+20dB) 
oder +/-10dB?

von MaWin (Gast)


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> Stimmt diese Überlegung soweit?

Dein Ausgangs OpAmp verstärkt um 11 und auch R8 ist falsch berechnet. 
Zudem wäre der Eingangswiderstand deiner Schaltung 220k und ohne den 
vorgeschalteten OpAmp 230k, also bringt der vorgeschaltete OpAmp nichts 
ausser mehr Rauschen. Das bekommst du auch durch den zu hohen 
Eingangswiderstand denn Widerstände rauschen, je hochohmiger je mehr, 
daher nimmt man bei Audio eher 22k.

von Matt B. (mattb)


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Oh, da hab ich das falsche geschrieben.

Ich brauche +-20dB! So wie im Schaltplan.

von ArnoR (Gast)


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> Ich brauche +-20dB! So wie im Schaltplan.

Dann muss R6 etwa 100R sein.

von Matt B. (mattb)


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R8 habe ich nochmal etwas genauer berechnet.
R6 war auch noch falsch. Kam vom kopieren.
R4 habe ich auf 22k verringert.

Welche Eingangswiderstände haben Hifi-Geräte in der Regel?

von ArnoR (Gast)


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> R8 habe ich nochmal etwas genauer berechnet.

Jetzt ist es noch falscher. Versuch mal 1k1.

von Matt B. (mattb)


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ArnoR schrieb:
> Jetzt ist es noch falscher. Versuch mal 1k1.

Hab den Fehler gefunden. Hätte noch den Kehrwert von 0,9 berechnen 
müssen. ;-)
--> R8(rechnerisch) = 1/0,9 = 1,11k


Noch eine kleine andere Frage:
Ich habe mal davon gehört, dass es zu Brummschleifen kommen kann, wenn 
Verstärker und Audioquelle sowohl die gleiche Versorgungsmasse und 
zusätzlich noch die gleiche Signalmasse benutzen.

Verstärker und Audioquelle liegen bei mir definitiv auf der gleichen 
Versorgungsmasse.

Reicht der Kondensator am Audioeingang um eine Brummschleife zu 
verhindern?
Ich habe auch schon gelesen, dass man hierfür Übertrager nimmt!?

Danke

von ArnoR (Gast)


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> Reicht der Kondensator am Audioeingang um eine Brummschleife zu
> verhindern?

Nein, Brummschleifen entstehen durch netzfrequente Ausgleichsströme 
zwischen den Geräten.

> Ich habe auch schon gelesen, dass man hierfür Übertrager nimmt!?

Ja, das ist eine Möglichkeit.

von Stefan (Gast)


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Ich würde den Eingangswiderstand verringern, falls die Signalquelle das 
zulässt. Dann ist der Eingang (wenn offen oder gerade gesteckt wird) 
weniger Störanfällig.

von Matt B. (mattb)


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Stefan schrieb:
> Ich würde den Eingangswiderstand verringern, falls die Signalquelle das
> zulässt. Dann ist der Eingang (wenn offen oder gerade gesteckt wird)
> weniger Störanfällig.

Was sind denn so gängige Eingangswiderstände bei Hifi-Geräten?

von Axel R. (Gast)


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ich würde kein Poti nach Masse schalten, um die Verstärkung zu 
variieren( Das willst Du doch?), sondern es eher in die Gegenkopplung 
legen. Gerade, wenn man nur in einem gewissen Bereich die Vertärkung 
steuern will.
kann man ja mal drüber nachdenken.

gruß
Axelr.

von Matt B. (mattb)


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Axel R. schrieb:
> sondern es eher in die Gegenkopplung
> legen

Wenn ich mein Poti in die Gegenkopplung lege bekomme ich aber nur 
positive Verstärkungen hin!? Es soll aber auch eine Dämpfung (negative 
Verstärkung) des Signals möglich sein.

von ArnoR (Gast)


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> Wenn ich mein Poti in die Gegenkopplung lege bekomme ich aber nur
> positive Verstärkungen hin!?

Nein, als invertierender Verstärker sind auch "Verstärkungen" <1 
möglich. Allerdings muss der OPV dann 1-stabil sein. Der OPA2134 hat nur 
45° Phasenreserve und schwingt daher bei Pulsen deutlich über; DB Seite 
7, Mitte links. Aber bei NF-Signalen kann man wohl damit leben.

von Matt B. (mattb)


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ArnoR schrieb:
> Nein, als invertierender Verstärker sind auch "Verstärkungen" <1
> möglich. Allerdings muss der OPV dann 1-stabil sein.

Ach, stimmt ja.

> Der OPA2134 hat nur 45° Phasenreserve und schwingt daher bei Pulsen
> deutlich über; DB Seite 7, Mitte links. Aber bei NF-Signalen kann man wohl
> damit leben.

Kann es nur beim invertierenden oder auch beim nicht-invertierenden 
Verstärker zu diesen Überschwingern kommen?

Gibt es eventuell OPs, die für solche Anwendungen besser geeignet sind?

von hmm (Gast)


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also ich würde jetzt mal ganz spontan meinen, dass das virtuelle GND so 
nicht funktioniert.

von ArnoR (Gast)


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> Kann es nur beim invertierenden oder auch beim nicht-invertierenden
> Verstärker zu diesen Überschwingern kommen?

Beide Schaltungsarten zeigen Überschwingen.

> Gibt es eventuell OPs, die für solche Anwendungen besser geeignet sind?

Naja, der ist für NF-Anwendungen schon geeignet, das Überschwingen 
korrespondiert doch mit einer ca. 20% Überhöhung im Frequenzgang bei 
einigen MHz. Wenn du das ganz verhindern willst, lass den OPV doch etwas 
verstärken, so etwa 10dB, dann ist es weg.

von dolf (Gast)


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hmm schrieb:
> also ich würde jetzt mal ganz spontan meinen, dass das virtuelle GND so
> nicht funktioniert.

stimmt.
üblicherweise macht man das so.

von Axel R. (Gast)


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Mc33078 oder LM833. Gibts beide bei reichelt für wenig geld. In den 
datenblättern ist sicher erklärt, wie man den frequenzgang anpasst und 
schwingneigung sicher unterdrückt. Evtl.kannes ihm ja jemand aufmalen, 
anstatt ihn "verhungern" zu lassen. Ich kann nur im moment nicht, bin 
nicht am rechner

von Matt B. (mattb)


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dolf schrieb:
> üblicherweise macht man das so.

Ich habe keine Wechselspannung zur Verfügung.
Deswegen würde ich zu einem DCDC-Wandler tendieren.

Auf die Schnelle habe ich das Netzteil mal abgeändert. Ich erwarte eure 
Verbesserungsvorschläge :-).

von Philipp M. (pm_siggi)


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Ggf. reicht auch ein NE555 als Ladungspumpe für negative spannung..
Habe ich letztens erst so umgesetzt, einwandfrei!

von MaWin (Gast)


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> also ich würde jetzt mal ganz spontan meinen,
> dass das virtuelle GND so nicht funktioniert.

Wie kommst du auf den spontanen Bullshit ?

Sicher funktioniert das.

Durch 1k werden die Elkos ungefähr auf halber Spannung gehalten,
und Audiosignale sind gleichspannungsfrei, also bleibt das so.

Bei kurzen Impulsen wird zwar der Elko entladen, aber 1000uF
gegen 0.47uF sind so viel, daß die Schwankung nicht auffällt
und vom OpAmp ausgeregelt wird.

Die Schaltung kommt sogar da als kapazitiver Spannungsteiler
aufgebaut ohne grossen Einschalt-Plopp aus.

Und nun sieht man, was du angerichtet hast: Da werden
Wechselspannugs-Netzteil vorgeschalögen, DC/DC-Wandler, auhc
noch auf Basis des NE555, oder dicke OpAmps. Allso bloss
weil jemand "spontan" nicht nachgedacht hat.

von Philipp M. (pm_siggi)


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Die NE Ladungspumpe war nur als günstige Alternative zum DcDc von der 
stange gedacht, wenn er den unbedingt verwenden wollte ;)

von Matt B. (mattb)


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MaWin schrieb:
> Sicher funktioniert das.
>
> Durch 1k werden die Elkos ungefähr auf halber Spannung gehalten,
> und Audiosignale sind gleichspannungsfrei, also bleibt das so.
>
> Bei kurzen Impulsen wird zwar der Elko entladen, aber 1000uF
> gegen 0.47uF sind so viel, daß die Schwankung nicht auffällt
> und vom OpAmp ausgeregelt wird.

Ich habe auf dem Gebiet leider keine Erfahrung.
Können die 1000µF etwas verkleinert werden ohne dass es einen 
allzugroßen Einfluss auf die Schaltung hat? Die Elkos mit 1000µF sind 
von den Abmessungen doch recht groß.

von MaWin (Gast)


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> Können die 1000µF etwas verkleinert werden ohne dass es einen
> allzugroßen Einfluss auf die Schaltung hat?

Ja.

Die OPA2134 sind zwar verdammt gut, und wenn man solche OpAmps
einsetzt, möchte man perfekte Resultate haben die nur noch
messtechnisch erfassbar sind aber nicht mehr gehört werden können,
und messtechnisch wären 100uF natürlich gegenüber 1000uF erkennbar,
aber hören wird man selbst den Effekt von 10uF nicht. Dann könnte
man jedoch auch auf etwas billigere OpAmps umsteigen.

Du hast den OPA2134 der 8nV/sqrt(Hz) hat jedoch mit einem 220k
Widerstand der mit etwa 62nV/sqrt(Hz) rauscht komplett ausgebremst,
die 22k mit 20nV sind besser, erst bei 2k Quellimpedanz wäre der
OpAmp zufrieden. Aber auch ein billiger NE5532A hat 5nV/sqrt(Hz).

von Matt B. (mattb)


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MaWin schrieb:
> Du hast den OPA2134 der 8nV/sqrt(Hz) hat jedoch mit einem 220k
> Widerstand der mit etwa 62nV/sqrt(Hz) rauscht komplett ausgebremst,
> die 22k mit 20nV sind besser, erst bei 2k Quellimpedanz wäre der
> OpAmp zufrieden. Aber auch ein billiger NE5532A hat 5nV/sqrt(Hz).

Ich werde bei Gelegenheit mal versuchen die Größenordnung des 
Ausgangswiderstands meiner Audioquelle zu messen. Dann weiss ich in 
welcher Größenordnung der Eingangswiderstand liegen muss/kann.

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