Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Opamps für Preamp - jetzt nochmal richtig


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von A. S. (rava)


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Hallo,

aufgrund von viel Inkompetenz lese ich mich gerade durch die 
Operationsverstärker-Artikel im elektronik-kompendium.
http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/opa1.htm

ich möchte später einen Kopfhörerverstärker auf Basis von NJM2068 als 
Preamp, PGA2310, und NJM4556 designen.

Als erstes geht's mir um den Preamp:
http://www.njr.com/semicon/products/NJM2068.html


Selbst beim allerersten OPAMP-Artikel aus dem Kompendium ergeben sich 
schon Fragen:

1. Wo kann ich den open-loop-gain im Datenblatt finden?
Laut Artikel müsste ich da ein Diagramm "Gain vs. Frequency" finden 
können. Eigentlich wäre das das erste Figure. Aber sind 40dB nicht etwas 
wenig? Ich hätte nach dem Artikel eher was um die 100dB erwartet.

2. Im Artikel findet man die Berechnung zur Grenzfrequenz, basierend auf
fg = fUGBW / AClosedLoop. Das sehe ich nicht kritisch, denn meine 
Verstärkung wird nach ersten Schätzungen irgendwo zwischen 0.05x und 
1.2x liegen. Mit 5.5MHz unity gain also gar kein Problem.
Aber weiter unten im Artikel steht auch, dass manche Verstärker eine 
minimale closed-loop Verstärkung haben, bevor sie instabil werden. 
Dazu gibt's wieder keine Angaben im Datenblatt. Heißt das, dass der 
NJM2068 dieses Problem nicht hat?

3. Laut Artikel kann die Grenzfrequenz auch durch die SlewRate limitiert 
werden. Hier die Formel:
fg = SR/2pi/Up = 6VMHz/2pi/0.4V = 2.4MHz
Ich setze 0.4V ein, weil das meine Ausgangsamplitude werden soll, denn: 
der PGA2310 verstärkt maximal 35.5x und dann sind's 14V Pegel. Das 
steuert den Treiber (Spannungsfolger) großzügig ins Clipping. Mehr als 
0.4V Amplitude brauche ich also hinter dem NJM2068 nicht.
Stimmt die Rechnung so?

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Das Diagramm ist für 40dB, die per Gegenkopplung eingestellt sind.
Der 2068 ist nicht so besonders als hochverstärkender OpAmp, daher 
stehen die Daten erst gar nicht im Datenblatt. Er will lieber mit einem 
Gain unter 4 betrieben werden. Siehe

http://nwavguy.blogspot.de/2011/08/op-amp-measurements.html

Mionimale Verstärkung ist bei unity gain stabilen OpAmps wie dem 2068 
immer 1. Dadrunter tut ist es ein Spannungsteiler.

Ich würde den

A. S. schrieb:
> 3. Laut Artikel kann die Grenzfrequenz auch durch die SlewRate limitiert
> werden. Hier die Formel:

Natürlich.

Du kannst ein 0.1V Signal um 10 auf 1V verstärken,
oder ein 1V Signal um 10 auf 10V.

Bei 1MHz erfordert das erste 1V/us slew rate
und das zweite 10V/us.

Bis 100kHz kann der 2068 dem EIngangssignal bis zum clipping folgen, das 
steht im Diagramm hinter den 40dB.

A. S. schrieb:
> der PGA2310 verstärkt maximal 35.5x und dann sind's 14V Pegel.

Er kann 35.5-fach verstärken. Ich würde das nicht eindesignen, sondern 
Line Pegal rein und Line Pegel raus ansetzen um optimalen Rauschabstand 
zu bekommen. Klar kommen auch mal SIgnale unter Line Pegel die 
eigentlich line Pegel sein sollten, also eine leise Aufnahme von Radio, 
CD oder Schallplatte. DANN kann man etwas von seinem Gain nutzen um 
wieder auf line Pegel zu kommen.

Falls deine Schaltung also nicht unbedingt Mikrophon oder 
Plattenspieler-Eingänge hat, kann man auf vorgeschaltete Verstärker 
verzichten. Es sei denn man braucht die als Buffer, Filter, 
Desymmetrierer.

von A. S. (rava)


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MaWin schrieb:
> Desymmetrierer.

genau das ist der Grund... Aber gut. Gain>=1 ist eine erste Aussage. Der 
Spannungsteiler lässt sich immer noch nachschalten!

MaWin schrieb:
> Line Pegal rein und Line Pegel raus

angenommen ich mache das so. Dann wäre der Signalfluss folgendermaßen:
1. Desymmetrierer (gain nahe bei 1)
2. PGA (gain nahe bei 1)
3. Preamp (gain > 1)
4. Driver NJM4556, als Spannungsfolger


Was ist den Line Pegel?
Hier steht etwas von 0.3V bis 3.0V
http://www.cyclopaedia.de/wiki/Line-Pegel

das hilft nicht wirklich...

von Peter D. (peda)


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Nicht einfach so drauf los bauen.
Du mußt erstmal festlegen, welche Eingangsspannung liefern Deine Quellen 
und welche Ausgangsspannung, -Strom brauchen Deine Kopfhörer.

Im Datenblatt ist ja eine Anwenderschaltung des NJM2068. Er ist speziell 
für sehr kleine Eingangsspannungen (wenige mV) optimiert (dynamische 
Mikrofone,  Tonabnehmer).

von Peter D. (peda)


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MaWin schrieb:
> Der 2068 ist nicht so besonders als hochverstärkender OpAmp, daher
> stehen die Daten erst gar nicht im Datenblatt.

Min 90dB, typisch 120dB ist nicht gerade wenig.

von MaWin (Gast)


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A. S. schrieb:
> Was ist den Line Pegel?

Zu Hause (Chinch) ist 1dBu = 1mW an 600 Ohm und somit 0.775Vrms oder 1Vp 
oder 2Vpp, im Studiobereich (XLR) wird in dBVU gemessen und 1dBVU = 
+4dBu. Der Headroom bis Verzerrungen durch Übersteuerung auftreten 
sollte weitere +6dB betragen, und da OpAmps nur im mittleren Drittel der 
Versorgungsspannung halbwegs linear sind, braucht man schon +15V/-15V 
Versorgungsspannung.

Peter Dannegger schrieb:
> Min 90dB, typisch 120dB ist nicht gerade wenig.

Bloss dass die Daten halt schlechter werden, je mehr die Gegenkopplung 
von der angebotene Verstärkung auch nutzt.

von Ulrich H. (lurchi)


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Im Audiobereich ist der DC-Open loop Gain eher uninteressant. Bei 100 Hz 
dominiert bei so langsamen OPs noch das GBW Produkt. Bei 5 MHz GBW und 
50 Hz sind das halt maximal 10000 fache Verstärkung (Loop-Gain) (80 dB). 
Erst bei noch niedrigeren Frequenzen greift dann das LImit bei 90-120 
dB.  Der OP ist halt für hohe Audio-Verstärkungen nicht so geeignet 
wegen der geringen GBW, nicht wegen fehlendem (DC-) Loop Gain.

Der Loop Gain teils sich halt auf in äußere Verstärkung um Rückkopplung 
- was man nicht nutzt wirkt halt als Rückkopplung. So wie es aussieht 
wird man für den line Pegel keine nennenswerte Verstärkung brauchen - 
insgesamt sogar eher ein Abschwächung für die meisten Kopfhörer.

Die Stufe Preamp mit Gain wird man also nicht unbedingt brauchen, denn 
etwas Gain kann auch der PGA, und für viel mehr als 6 dB reicht die 
Versorgung mit +-15 V nicht aus, wenn man von Line-Pegeln ausgeht.

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