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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Was beachten bei Design rauscharmer Verstärker???


Autor: Maik (Gast)
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Hallo!

Ich arbeite gerad an der Uni an einem Projekt wo ein Vorverstärker
benötigt wird, der extrem rauscharm sein soll weil dieser
Frequenzanteile verstärken soll deren Amplituden sehr gering sind.
(Mikrofonsignal) Meine Frage ist nun, da ich auch eine Platine
entwerfen will was ich beim Design bzw. layout beachten soll (außer
natürlich rauscharme OPVs zu benutzen...da hab ich mir schon welche
rausgesucht) um möglichst rauschfrei zu verstärken (Massefläche???
möglichst dicht bepackt??? kleine Leiterbahnen???)

Vielen Dank

Autor: Klaus Bröntgen (Gast)
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auf jeden Fall Metallschichtwiderstände nehmen und so niederohmig wie
möglich dimensionieren (also im "schwachstromteil")
wenns geht, mit wenigen verstärkerstufen arbeiten

Autor: Fly (Gast)
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Eine möglichst saubere Betriebsspannung der OP's verwenden, auf die
Masseführung achten.

Autor: Michael (Gast)
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Vergleiche auch, ob Dein OPV rauschärmer ist, als eine
Transistoreigangsstufe. OPVs rauschen in der Regel stärker.

Autor: Maik (Gast)
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Also hab folgende OPVs zur Auswahl, die eigentlich sehr gut geeignet
sind und auch sehr rauscharm sind z.B. CLC425 von National bei
Ur=1nV/Hz^1/2
Ist es nun besser so klein wie möglich das ganze zu machen (also SMD
1206 oder so) oder spielt das keine rolle???

Autor: Unbekannter (Gast)
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"Opamps for everyone" solltest du dir mal anschauen:
http://focus.ti.com/general/docs/lit/getliterature...

Autor: Fly (Gast)
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Als erste Stufe eines Mikrofonvorverstärker hab ich mal eine A-Klasse
Transistor-Verstärkungsschaltung aufgebaut und sehr gute Ergebnisse
erreicht.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Hallo
Es gibt eine Applikationsschrift von analog.com, wo die
unterschiedlichen Arten "rauscharmer Operationsverstärker" erklärt
werden. Es kommt auf die Impedanz der Quelle an, ob sie niederohmig
ist, dann spielt das Spannungsrauschen die Hauptrolle, oder ob es eine
hochohmige Quelle ist, dann kommt es auf das Stromrauschen an. Für
beide Zwecke gibts Spezialtypen. Dynamische Mikrophone sind
niederohmig, da gibts vor allem die SSM201x von analog.com und noch
zwei weitere  (AD797 ?)mit Werten um 0,7 oder 0,8 nV/sqrt(Hz), aber die
müssen wirklich mit 50 Ohm oder weniger als Rückkopplungs-Widerstand
beschaltet sein, sonst rauscht der Widerstand mehr als der OP. Das
bedeutet natürlich einen recht großen Strom, und entsprechende
Wärmeabgabe, besonders wenn das ganze mit +/-15V betrieben wird.
Natürlich muß die Stromversorgung und Abschirmung entsprechend gut
gemacht sein, sonst nützen diese theoretischen Werte nix.

Autor: Fly (Gast)
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Naja, übertreiben kann man es ja auch... das ganze soll ja nur eine
menschliche Stimme über ein Mic verstärken?

Autor: Maik (Gast)
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Nein, nein...es muß wirklich so penibel wie nur möglich gemacht
werden...bei dem Projekt werden 2 Sinustöne ins Ohr geleitet und mit
einem 3. moduliert...dieses Signal ist sehr sehr sehr sehr(nur ums zu
verdeutlichen ;-))) klein also ist schon mal sehr gute Info...was genau
meinst du mit Abschirmung???

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Abschirmung ? Naja High-Blech-Tech eben, Weißblechgehäuse
drumrumgelötet, Durchführungskondensatoren und -Filter, damit die
nächstgelegenen Rundfunksender keine Chance zum Einstreuen haben.
Zu den SSM 2015 und 2016 gabs mal zwei Artikel in einem
Elrad-Sonderheft "Laborblätter 2", das hab ich noch da, aber die
Bauteile werden soweit ich weiß nicht mehr produziert.
Für solche Sinusschwingungen ist vermutlich auch ein geringes Klirren
nötig, das kann auch nicht jeder OP.

Autor: EZ81__ (Gast)
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Auch wenn es uncool und teuer ist: Falls das Mikrofonsignal nicht
ungewöhnlich hochohmig ist, passt evtl. ein (hochwertiger)
Mikrofoneingangsübertrager, der gibt dann 10..15-fache Verstärkung (
fast) ohne Rauschen...

Autor: Maik (Gast)
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und sollte man nun alles so dicht wie möglich bepacken oder spielt das
keine Rolle??? Was ist mit den Leiterbahnen und der Massefläche???

Autor: Profi (Gast)
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Rauschen ist eine, andere Störquellen sind  HF-Einstreuungen, Brummen
und Mikrophonie (Erschütterungsempfindlichkeit).
Ich sah mal einen Verstärker, den man als Mikrophon verwenden konnte
(ohne ein Mikro anzuschließen), war weniger toll. Keramische SMD-Cs und
billig-Übertrager sind da ganz gefährlich.
Auch Kabel können Mikrophonie zeigen.
Möglichst wenige Bauteile dicht zusammen ist immer gut, auf der
Unterseite der Platine einen Gnd-Layer, viele Abblock-Cs.
Übrigens: auch die Versorgung kann rauschen.
Symmetrische Leitungen reduzieren Brumm.
Ferritperlen und Mu-Metall-Abschirmung können bei Einstreuungen Wunder
bewirken.

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Ein symmetrischer Mikrofon-Eingang ist in der professionellen
Aufnahmetechnik Standard. Ein guter NF-Übertrager mit
Mu-Metallschirmung verhindert außerdem Brummschleifen und dämpft
HF-Einkopplungen, schlecht geschirmt fängt er erst recht Netzbrumm
ein.
Um die beiden Differenzeingänge macht man bei hochohmigen Schaltungen
gern einen Masse-Leiterbahnring, damit sind alle eingeschlossenen
Lötaugen auf gleichem Potential. Ob das für niederohmige Eingänge auch
was nutzt weiß ich nicht.

Autor: Maik (Gast)
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Und wenn ich einfach einen 50Hz Notchfilter einbaue??? Dann dürfte doch
das Netzbrummen kein Problem mehr darstellen,oder?!

Autor: The Daz (Gast)
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Ja, aber dann kannst du deinen Frequenzgang vergessen.

Autor: Maik (Gast)
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Mir is grad aufgefallen, daß ich ja nur einen bestimmten Bereich
verstärken muß, da sich ja die modulierten Töne von der Frequenz her
nich ändern und bei ca 1.6 kHz liegen...da pack ich einfach nen
Bandpass rüber und Netzbrummen dürfte erstmal kein Problem sein...

Autor: Alexander (Gast)
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Die erste Verstärkerstufe ist beim Rauschen die entscheidende! Also da
ist bei Sat Anlagen direkt am LNB ein Transistorverstärker drin.
Die erste Stufe sollte dann eine möglichst hohe Verstärkung besitzen
(also nahe am gewünschten Endwert) damit man sich das durch die
nachfolgenden schlechten Stufen nicht kaputtmacht. Dazu gibt's die
Friis'sche Formel oder wie die heißt (2 i!)

Alex

Autor: Christoph Kessler (Gast)
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Das Rauschen der 2.Stufe  geht nur durch die Verstärkung der ersten
geteilt ein. Dazu muß man aber die Rauschzahlen (in dB)
entlogarithmieren, 1/F1 + 1/G1*F2 bilden und dann wieder den
Logarithmus dazu, um die Gesamtrauschzahl beider Stufen in dB  zu
erhalten - ziemlich umständlich. ICh meine das alte DOS-Program,m
Appcad hat diese Umrechnung als Spreadsheet angeboten. Den Namen Friis
habe ich noch nicht gelesen, kann sein dass das so heißt.
73
Christoph

Autor: Michael P. (Gast)
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Eine gute Lösung stellt auch der PGA2500 von Ti dar, im Datenblatt ist
auch eine gute Beispielaplikation.

Mfg

Michael

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