Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Differenzverstärker IC gesucht


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von A. S. (rava)


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Hi,

ich bastle gerade an einem Stereo-Kopfhörerverstärker, der zwei 
differentielle Line-Signale auf die Ohren geben soll (als Teil eines 
Audiorouters).

Ich habe einfache Differenzverstärkerschaltungen gefunden 
(http://sound.westhost.com/project51.htm), die zwar mit wenigen 
Bauteilen auskommen, aber einige andere Nachteile aufweisen.
Beispielsweise sind die Eingangsimpedanzen nicht abgestimmt und das 
Gesamtverhalten ist schwer zu berechnen (sitze noch an der theoretischen 
Auslegung, dauert aber). Man sagte mir, das wäre ein Problem.

Dann gibt es sogenannte Instrumentenverstärker 
(http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/diffamp.htm).
Die sind einfacher zu handhaben und haben bessere Eigenschaften. Sie 
benötigen aber für Stereo 6 Opamp-Kanäle (natürlich hab ich ein 
Platzproblem!) und haben Vorteile, die ich nicht wirklich benötige. So 
muss ich z.B. 10k Laswiderstand an die Eingänge schalten, um robusten 
Betrieb gewährleisten zu können. Der hohe Eingangswiderstand nützt mir 
nur bedingt was

Im Text steht aber auch, dass es fertige Diffamp-ICs gibt. Mein 
Lieferant scheint keine solchen ICs im Sortiment zu haben. Kann mir 
trotzdem jemand etwas zum "Datenblatt studieren" empfehlen? Als 
Hausnummer, was die Qualität angeht: ich möchte den PGA2310 zur 
Lautstärkeregelung verwenden ;)


Bin gerade etwas von meiner Recherche überfordert. Um die vielen 
verschiedenen Meinungen hier im Forum etwas zusammenzudampfen daher hier 
die Frage nach IC-Vorschlägen.


cheers

von Tom K. (ez81)


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INA137 u.ä., SSM2143 u.ä., 
http://www.thatcorp.com/Balanced_Line_Receivers.shtml

>Hausnummer, was die Qualität angeht
Die THAT1200 InGenius kommen einem perfekten Übertrager ziemlich nahe.

: Bearbeitet durch User
von Dosenöffner (Gast)


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Verstehst du unter differezielle audiosiganle, zwei Audioquellen 
zusammenführen? Oder willst du die Differenz zwischen den Siganlen 
verstärken?

Dann bau doch einfach einen Sumierer der kommt auch mit einem Opamp aus 
fals überhaupt nötig.

Und ein Differenzverstärker ist jetzt auch nicht so kompliziert zu 
berechenen.

von stefanus (Gast)


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Das ist doch eine OP-Amp Grundschaltung aus dem Lehrbuch. Was ist daran 
schwer?

http://www.elektronik-kompendium.de/sites/slt/0210153.htm

von A. S. (rava)


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die INA137 hat mein Händler doch. Ich habe sie nur nicht gefunden, weil 
ich den Filter für die Versorgungsspannung falsch eingestellt habe. Die 
sind nicht als symmetrisch gelistet.


Wenn ich da ins datenblatt schaue, sehe ich die übliche Überhöhung des 
Gains bei 1.5MHz. Das kann, wie ich mal gelesen habe, zu instabilitäten 
führen, weswegen man bei Opamps normalerweise Kondensatoren in den 
feedback-zweig schaltet, richtig?

Wie behilft man sich bei diesem IC?

Dosenöffner schrieb:
> Und ein Differenzverstärker ist jetzt auch nicht so kompliziert zu
> berechenen.

probier's aus. Nimm den aus meinem ersten Link und lass alle Kennwerte 
variabel, damit du sie später einsetzen kansnt ;)

: Bearbeitet durch User
von Ulrich H. (lurchi)


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Das mit dem Kondensator im Feedback ist richtig - geht hier aber nicht. 
Die Überhöhung ist ein Indiz für nicht besonders viel Phasenreserve. 
Solange nicht noch deutlich mehr von der Reserve verloren geht, wird es 
nicht instabil.

Die Überhöhung beim Gain ist noch nicht so groß, das es unbedingt stört. 
Da der kritische Teil (insbesondere der inv. Eingang) intern ist, kann 
man kaum was verbessern, aber es kann eigentlich auch kaum schlechter 
werden.
Man sollte nur eine zu große Kapazitive Last am Ausgang vermeiden. Beim 
Eingang sollte man ggf. für eine Mindestlast (Widerstand und ggf. auch 
Kapazität dazu) als Verbindung zwischen den Eingängen sorgen, damit 
wenigstens HF mäßig der OP eine externe Verstärkung sieht. Als Schutz 
vor HF Störungen braucht man die Kapazität sowieso.

Man sollte bedenken, dass der INA137 schon wegen der Widerstände nicht 
besonders rauscharm sein kann. Das ist also nicht der richtige Eingang 
für ein kleines Signal.

von Tom (Gast)


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Ulrich H. schrieb:
> nicht der richtige Eingang für ein kleines Signal.
Für Line-Signale aber OK.

Alle einfachen Differenzverstärker mit prinzipbedingt nicht übermäßig 
hohem Eingangswiderstand (wie INA137 oder diskret mit OP aufgebaut) 
haben das Problem, dass die tollen Werte für Gegentaktunterdrückung bei 
Signalen mit nicht auf beiden Adern identischer Ausgangsimpedanz 
plötzlich ganz anders aussehen. Für das Funktionieren unter solchen 
Echtwelt-Bedingungen braucht es dann Instrumentenverstärker, (gute) 
Übertrager oder sowas wie die erwähnten THAT1200 InGenius Line Receiver 
ICs. Es stellt sich dann nur die Frage, ob es sich lohnt, für den 
Heimeinsatz eine Kiste zu bauen, die auch mit 2km Kabeln mitten in der 
Aluminiumhütte noch geräuschfrei funktionieren würde ;)

von A. S. (rava)


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wie Tom richtig erkannt hat, sind meine Leitungen IM Gehäuse; Die 
"Aluminiumhütte" wird also eher nur ein Panel mit Digitallogik sein. Die 
Leitungslänge dürfte auch überschaubar sein.

Effektiv ist der INA doch nur wie ein diskret aufgebauter 
Differenzverstärker (mit einem OPAMP), wobei die Widerstände sauber 
hingetrimmt sind und daher die Gleichtaktunterdrückung etwas besser sein 
sollte. Das wird im Datenblatt angepriesen, aber ansonsten gibt's keine 
Vorteile?
Ich will nicht motzen; ich versuche nur, herauszufinden, wie ich die 
Schaltung am besten aufbaue...


Ich habe das Bauteil einfach für den rechten Kanal (1x) in meinen 
Schaltplan gezeichnet und das (ideale) Verhalten berechnet (DGND := 
AGND).
Interessanterweise ist die Übertragungsfunktion nicht abhängig von der 
von Ulrich vorgeschlagenen Verbindungen an den Eingängen (R19, C13). Die 
sorgen lediglich dafür, dass die Eingangsimpedanzen beidseitig 
verkoppelt sind.
Wie ist der Satz zu verstehen, dass
>"wenigstens HF mäßig der OP eine externe Verstärkung sieht"
?
Wenn ich das kapiere, kann ich auch R19 und C13 sinnvoll wählen.


Irgendwo in meiner Signalkette
Differenzverstärker -> PGA2310 -> Treiber
wird übrigens eine DC-Entkopplung stattfinden. Das geschieht mithilfe 
eines passiven Hochpassfilters (CR-Glied). Da aber die Last vom 
Differenzverstärker laut Ulrich nicht kapazitiv sein sollte muss das 
Glied also hinter den PGA, richtig? Ansonsten würde der INA die ca. 2µF 
direkt als Last sehen und die Gefahr der Instabilität vergrößert sich.


Im Datenblatt vom INA ist von einer DC-Offsetentkopplung die Rede 
(Figure 3), von der ich auch im kompendium-Artikel gelesen habe. Was mir 
nicht klar ist, WANN ich das brauche. Also im Klartext: beeinflusst es 
die Klanqualität meines Kopfhörerverstärkers (oder später auch des 
ganzen Pultes), wenn ich die Offsetspannungen der Verstärker (L & R) 
nicht abgleiche?

: Bearbeitet durch User
von Ulrich H. (lurchi)


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Wenn die Eingänge offen bzw. hochohmig sind, sieht der OP eine 
Schleifenverstärkung von nur wenig über 1. Sind die Eingänge verbunden, 
so sieht der OP eine Verstärkung von 2, was für etwas mehr Stabilität 
sorgt, wenn auch nicht viel. Der Kondensator am Eingang ist mit 220 pF 
schon etwa richtig - im MHz Bereich ist das klein gegen die etwa 5 K 
Widerstände. Der Widerstand R19 ist hilfreich für den Fall eines offenen 
Eingangs. Der Wert ist ziemlich unkritisch - wenn ein offener Eingang 
etwa mehr rauscht stört das normal keinen. Es wären noch Widerstände 
(oder Ferriteperlen)  zum Eingang hin sinnvoll, damit man mit C13 einen 
Tiefpass im unteren MHz Bereich hat, um HF Störungen fern zu halten und 
weniger Radiosignale zu empfangen. Die Wirkung als Tiefpass ist meist 
die wichtigere Aufgabe von C13 und damit für die Auslegung entscheidend. 
Die Externen Widerstände am Eingang werden eher kleiner als die Internen 
sein (schon um nicht unnötig viel Rauschen) zu bekommen und die 
Amplitude nicht zu sehr zu reduzieren. C13 ist damit auch als Impedanz 
parallel zum Eingang ausreichend groß.

Ein Koppelkondensator am Ausgang stellt noch keine Kapazitive Last dar, 
das kommt erst, wenn es dahinter sehr niederohmig oder Kapazitiv weiter 
gehen würde. Im Audiobereich ist das aber nicht der Fall, sondern da hat 
man eher so 50 K Ohm nach Masse und einen hochohmigen Verstärkereingang. 
Der OP sieht dann als Last vor allem die 50 K und den Verstärker 
Eingang. Der Koppelkondensator ist in Reihe dazu, stört also nicht. 
Etwas anderes wäre etwa 1 m abgeschirmtes Kabel - das entspricht etwa 
einem 100 pF Kondensator nach GND. In dem Fall wäre ein Widerstand von 
z.B. 100 Ohm in Reihe angebracht um die Kapazität vom Verstärker zu 
"trennen". Für Audio wären 100 Ohm in der Regel noch noch störend, 
reichen aber meist schon aus um eine Kapazitive Last zu entschärfen.

Den DC Offset muss man ggf. einstellen, wenn man keine +-xxV Versorgung, 
sondern nur eine einfache hat, oder ohne AC Kopplung hinter dm 
Verstärker auskommen will. Auch bei einer sehr hohen Verstärkung wäre 
das ggf. nötig,weil dann auch kleine Offsetfehler stark verstärkt 
werden.

Außer dass man die recht genauen Widerstände schon drin hat, hat der 
INA137 auch keine echten Vorteile gegenüber einem Differenzverstärker 
mit normalen OP mit externen Widerständen. Die genauen Widerstände muss 
man auch nicht überbewerten, weil da noch jeweils der Ausgangswiderstand 
der Stufen davor dazu kommt.

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