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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Eingangskapazität JFET


Autor: Herr_Mann (Gast)
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Hallo,
ich habe eine kleine Schaltung (Bastelprojekt) mit einem J-FET (BF256) 
entworfen, es handelt sich um einen NF-Dreikanal-Mischer.

Dazu werden drei hochohmige Signale über jeweils drei 1M-Potis 
abgeregelt und über drei 4,7M-Ohm-Widerstände auf das Gate des FETs 
geführt.

Problem:
eigentlich klappt alles, jedenfalls bei Signalen bis 1KHz. Dann fällt 
der Verstärkungsfaktor ab. Ich vermute mal, das liegt an der 
G-S-Kapazität des FETs (lt. Datenblatt BF256 ca. 3pF).
In Verbindung mit den hochohmigen Mischwiderständen (4,7M) wirkt diese 
parasitäre Kapazität trotz des geringen Wertes als Tiefpass im 
NF-Bereich.

Hat jemand eine Idee, was man machen kann? Zur Not würde ich auf einen 
OpAmp umsteigen (in der Hoffnung, dass der eine kleinere 
Eingangskapazität besitzt). Die FET-Lösung wäre mir aber lieber...

Nebenbei: die Mischwiderstände können leider nicht niederohmiger 
ausgeführt werden.

Autor: Pothead (Gast)
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Glaub ich nicht. Schaltplan bitte!

Autor: Jens G. (jensig)
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glaube ich schon. Die gegeben Werte müssten wohl irgendwo zw. 20-30kHz 
ihre Grenzfrequenz haben. Über den Millerffekt dürfte sich aber auch die 
C-G-Kapazität kräftig und um ein mehrfaches auswirken, was die effektive 
Grenzfrequenz nochmals deutlich drücken dürfte, und zwar in den hörbaren 
Bereich.

Mich würde aber eher interessieren, wozu Du überhaupt einen 4,7MOhm-R in 
die Leitung einschleifst. Macht doch gar keinen Sinn.

Autor: Herr_Mann (Gast)
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Glaube, beim FET ist die G-S-Kapazität auch von der D-S-Spannung 
abhängig...

Jens G. schrieb:
> Mich würde aber eher interessieren, wozu Du überhaupt einen 4,7MOhm-R in
> die Leitung einschleifst. Macht doch gar keinen Sinn.

Ich will zwei Gitarrentonabnehmer unabhängig von einander 
zusammenmischen können (jew. Hals- und Steg-PU).

Um die Resonanzfrequenz der Pickups nicht zu sehr zu bedämpfen werden 
beide an 1-M-Ohm-Potis angeschlossen, Schleifer als Ausgang. Dann über 
die besagten 4M7-Rs zum FET.

Die Schaltung verbraucht ungefähr 1,5mA, was mir sehr entgegenkommt. Bei 
härteren Anschlägem geht der FET leicht in die Begrenzung, was den Sound 
ein wenig komprimiert und den Sustain verlängert.

Schaltplan folgt...

Autor: A. K. (prx)
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Erst Impedanz wandeln und dann mischen geht aus welchem Grund nicht?

Autor: Herr_Mann (Gast)
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A. K. schrieb:
> Erst Impedanz wandeln und dann mischen geht aus welchem Grund nicht?

zu viel strom, zu viel aufwand (so bessere freie verdrahtung über die 
potis möglich)

hier der schaltplan. statt dem tongenerator links bitte einen 
gitarrentonabnehmer denken!

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Graesslich. Eine riesige Rauschschwarte. Man kann auch wenig Power 
verbrauchen mit tieferen Impedanzen. Die Speisung niedrig genug und den 
signallevel auch.

Autor: Andreas K. (derandi)
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Entweder 3x Impedanzwandlung oder Widerstand kleiner machen.
Frequenzen über ~7kHz kannst du dir eh schenken, würde dein Verstärker 
die tatsächlich wiedergeben würde deine Gitarre eher wie eine rostige 
Kreissäge klingen.

Autor: Herr_Mann (Gast)
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Andreas K. schrieb:
> Entweder 3x Impedanzwandlung oder Widerstand kleiner machen.
> Frequenzen über ~7kHz kannst du dir eh schenken, würde dein Verstärker
> die tatsächlich wiedergeben würde deine Gitarre eher wie eine rostige
> Kreissäge klingen.

vielleicht gibts auch einen anderen FET mit weniger C!?

dass mit dem cut-off über 7khz ist nicht ganz korrekt, wenn man einen EQ 
vor den Amp schaltet, lassen sich bei 9khz deutliche 
einstellungsänderungen und bei 16khz noch minimale änderungen 
heraushören (+-12db).
das liegt daran, dass viele gitarrenlautsprecher noch ein kleines 
schwänzchen frequenz bis z.t. über 20khz hinter sich herschleppen...
besonders bei verzerrtem spiel mit vielen oberwellen kann das schon 
einen deutlichen unterschied ausmachen...

jedenfalls wäre es mir lieber, wenn der preamp bis wenigstens 10khz 
halbwegs linear übertragen würde.

Autor: Herr_Mann (Gast)
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Langer Tag schrieb:
> Graesslich. Eine riesige Rauschschwarte. Man kann auch wenig Power
> verbrauchen mit tieferen Impedanzen. Die Speisung niedrig genug und den
> signallevel auch.

ich hatte vorher einen anderen vorverstärker mit TL074 in der gitarre 
eingebaut. bei 4 opamps ist so ein 9v-block relativ schnell leer.

mit dem FET würde die batterie ca. 150 stunden halten. das sind immerhin 
über 6 tage am stück.

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Ein Fet ist schon besser wie ein OpAmp, aber 4.7M ist viel zuviel. Schon 
mal dessen Rauschspauung berechnet ?

Autor: Andreas K. (derandi)
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Das "kleine Schwänzchen" dürfte aber deutlich schwächer ausfallen als es 
dein Mischverstärker bedämpfen würde. Ausserdem werden das wohl zum 
größten Teil nur noch Partialschwingungen der Membran sein, die 
Frequenzen ist viel zu groß um so hohe Frequenzen sinngemäß 
wiederzugeben.

Nichtsdestotrotz hab ich meine Gitarre mal an mein Oszi gehängt und das 
mal ausprobiert, mit einem 220k-Widerstand als Belastung bricht der 
Pegel auch bei einer Single-Coil zwar merklich ein, aber noch in einem 
verträglichen Umfang.
Selbst wenn du den Eingangswiderstand deines Verstärkers auf ~1 bis max. 
2 MOhm heruntersetzt dürfte das keine nennenswerte Auswirkung mehr haben 
(evtl Verstärker etwas aufdrehen) und dein Cutoff-Problem mit 
minimalsten Aufwand lösen.

Autor: Herr_Mann (Gast)
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Andreas K. schrieb:
> Ausserdem werden das wohl zum
> größten Teil nur noch Partialschwingungen der Membran sein, die
> Frequenzen ist viel zu groß um so hohe Frequenzen sinngemäß
> wiederzugeben.

so ist es!
sowas kann dem sound u.u. ein gutes quentchen lebendigkeit einhauchen 
und ist mitunter nicht zu unterschätzen...

Autor: Herr_Mann (Gast)
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Langer Tag schrieb:
> Ein Fet ist schon besser wie ein OpAmp, aber 4.7M ist viel zuviel. Schon
> mal dessen Rauschspauung berechnet ?

Danke für die info! hätte gedacht, dass der opamp wg. der gegenkopplung 
besser abschneidet...

nein, vor der berechnung der rauschspannung gruselt es mich, ich lasse 
mich lieber in echt überraschen... ;)

Autor: Herr_Mann (Gast)
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Andreas K. schrieb:
> Nichtsdestotrotz hab ich meine Gitarre mal an mein Oszi gehängt und das
> mal ausprobiert, mit einem 220k-Widerstand als Belastung bricht der
> Pegel auch bei einer Single-Coil zwar merklich ein, aber noch in einem
> verträglichen Umfang.

Danke fürs Nachmessen!
Der Pegeleinbruch wäre zu verkraften, leider bricht vor allen Dingen die 
Resonanzspitze des PU überproportional ein, was den Sound weniger 
lebendig macht.

Autor: Herr_Mann (Gast)
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Andreas K. schrieb:
> Selbst wenn du den Eingangswiderstand deines Verstärkers auf ~1 bis max.
> 2 MOhm heruntersetzt dürfte das keine nennenswerte Auswirkung mehr haben
> (evtl Verstärker etwas aufdrehen) und dein Cutoff-Problem mit
> minimalsten Aufwand lösen.

das 1-M-Ohm-Poti geht genau in die Richtung... leider müssen die 
Mischwiderstände aber 5x bis 10x größer sein als die Potis, damit sie 
sich beim Regeln nicht gegenseitig beeinflussen.


Habe aber jetzt eine andere Möglichkeit gefunden, s. Anhang.
Habe den Source-Widerstand aufgesplittet (rot-markierte Bauteile) und 
unterschiedlich große Cs parallelgeschaltet. Auf dem Bodediagramm sieht 
man, das der Frequenzgang von 20Hz bis 10Khz jetzt fast linear verläuft 
und der Pegel von 10KHz bis 20KHz um die Hälfte abnimmt.
Das ganze bei 2-facher Verstärkung des Eingangspegels!

Wenn man sich auch mit 1,6-facher Verstärkung zufrieden gibt, kann man 
durch geeignete Bauteilwahl den Frequenzgang von 20Hz bis 20KHz linear 
gestalten.

Für Gitarre braucht man natürlich nur die Frequenzen ab ca. 90Hz und für 
E-Bass ab 45Hz. Man könnte also den 100µF-Elko noch deutlich 
verkleinern...


Jedenfalls ist die Aussicht, jedes PU in der Lautstärke unabhängig vom 
anderen regeln zu können, reizvoll. Besonders, wenn man einen 
Tonabnehmer gegenphasig zum anderen schaltet und dosiert zuregeln kann, 
schätze ich.

Was die Rauschspannung wegen der großen Widerstandswerte betrifft, hoffe 
ich, dass sie sich wegen der nur 2fachen Verstärkung und dem hohen 
Ausgangspegel modernenr Pick-Ups in Grenzen hält. Hoffe, das gilt auch 
für eventuelle Brummeinstreuungen ;)

Autor: Herr_Mann (Gast)
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ps: hier ein link zu einem diagramm, bei dem ein tonabnehmer mit 
unterschiedlichen lastwiderständen getestet wurde:

http://www.kockmann-paderborn.de/guitarsamps/git_pu.htm

bei 300k läßt die resonanzspitze leider schon deutlich nach...

Autor: Zwölf Mal Acht (hacky)
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Also. Wenn die Quelle so extrem hochohmig ist, dass wuerd ich eben erst 
mal einen Sourcefolger, dh Fet mit offenem Eingang als Impedanzwandler 
und dann erst das Pot zum Einstellen der Amplitude, und das Pot dann 
eben mit tiefer Impedanz.

Autor: Herr_Mann (Gast)
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Langer Tag schrieb:
> Also. Wenn die Quelle so extrem hochohmig ist, dass wuerd ich eben erst
> mal einen Sourcefolger, dh Fet mit offenem Eingang als Impedanzwandler
> und dann erst das Pot zum Einstellen der Amplitude, und das Pot dann
> eben mit tiefer Impedanz.

Problem: es sind insgesamt drei Tonabnehmer, das wären dann mit 
Mischverstärker 4 Verstärkerstufen/Imp-Wandler (Stromfresser) und man 
müßte erst mal die Kabel von den Tonabnehmern auf die Platine bringen, 
imp-wandeln, dann zu den Potis, von da wieder zur Platine. Das ist bei 
drei PUs und drei Potis im kleinen Elektrofach der Gitarre, wo noch eine 
Batterie rein muss, Kabelsalat pur (und das ist keine Übertreibung).

Wenn es irgendwie geht, ist das mit den hochohmigen Widerständen der 10x 
bessere Weg.

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